基于PROTEUS的单片机仿真课件研究*

迟耀丹 杨荣仕

(吉林建筑工程学院电气与电子信息工程学院，长春 130021)

0 引言

单片机原理与应用课程是电气工程及其自动化、电子信息科学与技术、电子信息工程等专业学生的一门非常重要的专业基础课.笔者从教数年，对于单片机原理应用的教学积累了一定的经验.理论与实践相结合的理念在教育界已施行多年，传统课件比起书本教学效率提高很多，但它依然是把书本上的内容搬到黑板上，并不能脱离纯粹课堂理论的传统.所以能否在理论课堂有限时间里，利用仿真使一些教师们不能用语言表述清楚、或是很难解释的一些知识形象直观化，让学生对于一些抽象难懂的知识也能很快记忆并应用，这是本课题研究的最终目标.

1 课件开发思路

相当一部分学生都是第一次接触单片机，课堂教学让许多学生感到这门课有些抽象.汇编语言的编程、引脚功能、电路图丰杂、不易接受.为了提高课堂教学效率，激发同学们对单片机的兴趣，笔者想到对课件进行改进.

本课题经过调查研究，征求部分同学的意见，在传统课件基础上插入了能够演示的仿真实例，实现理论知识与实践的虚拟结合.尤其汇编软件和硬件的结合与实现方法，不仅能让学生容易接受一些知识，还能让学生们掌握WAVE软件和PROTEUS软件的使用方法，对于对单片机有特别兴趣爱好的同学有很大的帮助，由于实例多是生活中很简单又很基础的电子仿真，相信也能激发一部分同学对这门课程的热情.同时课上单位时间内的成效也会显著提高.

近年来，关于单片机研究的软件有 protel，keil，altiumdesigner Dxp，以及 proteus和 wave.其中，protel，Dxp，proteus都是硬件连接方面的;proteus做仿真相对比较简单，其功能虽不是很强大，但做基础仿真已足够;keil和wave都是编程软件.keil可以写C语言程序，也可以写汇编程序.wave只能写汇编程序.本课件仿真选用wave和proteus联调.

长时间的经验积累，让每一位从事教育事业的人士都相信一个简单的道理——动起来比纸上谈兵更有效率，无论是学习还是研究，都需要比较好的记忆力.单片机课程讲授完毕后出示一个AT89C51芯片给学生们，往往会遇到这样的尴尬场面:有人找不到上下，更别说引脚的名称和功能了.而应用就可以解决这个问题，这是仿真课件的一大优点.其次，它可以把一些不容易理解的知识更好的让学生接受.我们也看到过一些课件，采取插入Flash动画的方法，把许多抽象知识具体化.但它的应用是有局限的.就单片机而言，一些复杂程序的执行过程flash动画是很难表现出来的，所以flash动画与仿真比起来还是有很大差距.最后，这种仿真是兼顾软件和硬件两方面，具有不可替代性.

2 课件仿真实例

2.1 中断仿真

点击幻灯片上对应的“仿真”按钮，会弹出这样的窗口(如图1所示).

图1 中断仿真图a

图2 中断仿真图b

直到再次点击LOGICSTATE，P2口的灯才能停止闪烁，左侧流水灯继续闪亮，这样就把“中断”解释得很明白.

2.2 指令仿真

对于一些不容易理解的或不容易用语言表达清楚的指令，可通过wave演示观察它的执行结果.例如十进制调整指令DA，学生自从接触机器语言才开始使用十六进制，对于BCD码用起来比较生疏.讲到DA转换指令，第一次接触者会感到很茫然.用wave软件中执行MOV R0，#09H;MOV A，#06H;ADD A，R0;DA A这样的小程序［2］(如图3所示).

图3 DA指令仿真程序

用单步执行命令，执行完第三条指令后，会出现这样的情形(如图4所示).

图4 DA指令仿真程序单步运行

其中ACC中数据变为0FH，执行最后一条指令(如图5所示).

图5 DA指令仿真程序运行及结果

观察ACC的变化，它由十六进制的F变为十进制的15.这样说明一条指令，效率会很高.对于相对较长的程序，也可以用单步执行给大家演示.只是课上时间不是很充裕，老师不能上课时写程序来执行，所以采用了录制视频文件做讲解.如果能在课上现场编写并执行程序，相信效果会更好.有这样的课件，学生自学也会方便很多.

3 结语

课堂上的时效性在教与学中要求很高，能在更短的时间内获得更高的效率是我们所期待的.仿真课件的优点弥补了传统课件的一些不足，但它在做仿真时的程序有的相对很长，比如做完整的时钟程序，如果把完整程序写入课件，将会占用很大的空间，有不分主次之嫌.所以，课件中的仿真程序也只是取了重要的部分，并不完整，这也给一些同学自己做仿真留下一点悬念.对于此类课件，相信在不久将会成为新一类课件的发展方向.

［1］张毅刚，彭喜元，彭 宇.单片机原理及应用［M］.北京:高等教育出版社，2010:9－55.

［2］陈海宴.51单片机原理及应用［M］.北京:北京航空航天大学出版社，2010:15－35.

［3］周景润.PROTEUS入门实用教程(第2版)［M］.北京:机械工业出版社，2011:35－70.