基于Proteous的交通灯理实一体化教学项目的研究

刘力　林喆

摘 要：单片机原理与应用课程是实践性较强的课程。本文针对单片机理实一体化教学中面临的问题，提出一种新颖的教学形式，以设计交通灯的单片机理实一体化教学项目为例，对实现方法进行探索，阐述了采用Proteus仿真平台的单片机系统设计、电路实现、程序编写及调试的方法。验证了系统的功能，做为单片机理实一体化教学项目的可行性。以Proteus进行虚拟实验，可以在单片机理实一体化教学中灵活应用，并可作为学生课程设计的重要手段。

关键词：Proteus 单片机 交通灯 理实一体化

中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）02（a）-0171-02

Abstract：Single chip microcomputer principle and application course is a practicalcourse. In this paper， aiming at facing SCM integration of theory and practice ，we propose a novel form of teaching.The design of traffic lights SCM integration of theory and practice of teaching project as an example of implementation method to explore ， elaborated using Proteus simulation platform SCM system design， circuit implementation ， programming and debugging methods. Verify the functionality of the system ， as the feasibility of single-chip integration of theory and practice of teaching projects.

Keywords：Proteus； SCM ； traffic lights

当前，以单片机作为微控制系统的核心的技术应用广泛。为满足社会对该领域专业人才的需要，国内各院校都将单片机课程作为理工科电类学生的必修专业课程之一。该课程实践性较强，普通的固定模块实验箱不能达到培养学生动手设计能力的理想授课效果。

该文以Proteus和KEIL软件相结合，以交通灯实验项目为例，对这种教学、实验的方法进行了探索。

1 Proteus软件和KEIL软件简介与联调

1.1 Proteus软件

Proteus软件是英国 Labcenter electronics公司出版的EDA工具软件[1-2]。它的主要功能是能够实现目前主流单片机产品的系统仿真。另外，软件支持wave及Keil等第三方的软件编译和调试环境，有着强大的原理图的绘制功能，可以实现仿真的在线调试[3]。

1.2 Keil软件

Kei1是美国Keil Software公司出品的MCS-51系列编译软件[4]。是目前国内外最流行的单片机开发软件，能够兼容单片机C语言的软件开发系统。Keil提供了包括C编译器、连接器、宏汇编、库管理和一个功能强大的仿真调试器的整套完整的开发方案，通过集成开发环境（uVision）将这些部分组合[5]。

1.3 Proteus与KEIL的联调

在KEIL项目和Proteus项目选择相应的设置即可实现Proteus与KEIL的联调[6][7]。在单片机的仿真调试中，Keil作为软件编辑和编译的工具[8-9]。Proteus作为硬件仿真和调试的工具。目前，也可应用Proteus和Keil的联调工具vdmagdi实现联调。

2 基于Proteus的交通灯实验项目

2.1 控制要求

使用LED模拟交通灯信号，逻辑电平开关控制，设计交通灯控制系统。东西方向车道与南北方向车道交叉组成十字路口，东西方向是主道，南北方向是支道。设计要求如下：

（1）正常时段

①东西方向车道放行60 s，绿灯常亮54 s，绿灯闪烁3 s，黄灯常亮3 s。

②南北方向车道放行30 s，绿灯常亮24 s，绿灯闪烁3 s，黄灯常亮3 s。

（2）交通高峰期间

交通灯控制系统可使用手控开关人工改变信号灯的状态。

①当南北方向车道放行时，若东西方向车道有车而南北方向车道无车，按下手控开关可使东西方向车道放行15 s。

②当东西方向车道放行时，若南北方向车道有车而东西方向车道无车，按下手控开关可使东西方向车道放行15 s。

（3）特殊情况

有紧急车辆通过时，按下开关可使东西方向车道和南北方向车道均为红灯，禁行15 s。

2.2 硬件设计

本系统采用AT89C51单片机，系统电路设计原理图如图1所示。

系统器件主要包括：AT89C51、CAP（22 pF）、CAP-ELEC（10μF）、CRYSTAL（12 MHz）、RES（10 kΨ）、电源、LED、RES。

2.3 软件设计

系统的软件设计包括主程序、中断服务程序等部分，程序流程图如图2所示（东西方向为A，南北方向为B）。

2.4 仿真结果

系统上电后，仿真结果达到了设计要求，并且能够通过变换程序，达到不同的交通灯变化效果。如图3所示。

3 结语

采用基于Proteus的交通灯单片机教学利用了软件平台，搭建虚拟的实验设备，即可授课演示，又可实验使用，具备高职院校理实一体化课程教学要求，是教学方法和模式的变革。学生可以利用Proteus仿真平台，按自己的设计兴趣独立设计电路、验证设计要求，充分调动了学习积极性，培养创新能力。

参考文献

[1] 张婧武，周灵彬.单片机系统的PROTEUS设计与仿真[M].北京：电子工业出版社，2007.

[2] 刘心红，郭福田，孙振兴，等.PROTEUS仿真技术在单片机教学中的应用[J].实验技术与管理，2007，24（3）：96-98，102.

[3] 李绍静，王承明.高校创新型MCS-51单片机虚拟实验室的建设与应用[J].价值工程，2012，31（35）：241-243.

[4] 孙云龙.Proteus仿真软件在DIY创新实践教学中的应用[J].电子制作，2014（17）：88-89.