基于Proteus的单片机一体化思路

张　宁

（济宁技师学院电气工程系，山东济宁 272000）

基于Proteus的单片机一体化思路

张宁

（济宁技师学院电气工程系，山东济宁 272000）

单片机在集成度、功能、性能、体系结构方面都有了飞速发展，已能集成一个完整的功能强大、性能优良的计算机应用系统。随着经济的发展，单片机的应用越来越广泛了，并逐渐进入了各行各业。单片机课程是各类院校机械类、电气与电子信息类、计算机类各专业的重要技术基础课程。但在教学中由于受实验条件和学时的限制，很难实现理论与实践的一体化教学。本文详细分析了单片机传统理论和实训教学存在的问题、PROTEUS软件及其优势，并以流水灯控制为例介绍了运用PROTEUS软件的单片机一体化教学过程。该方法可加深学生对单片机的理解，提高教学效果，激发学生的学习兴趣，培养学生软硬件综合开发能力。

单片机 Proteus 仿真

单片机课程是各类院校机械类、电气与电子信息类、计算机类各专业的重要技术基础课程［1］。但在教学中由于受实验条件和学时的限制，很难实现理论与实践的一体化，学生动手实践的参与度较低，教学效果并不理想。为此，本文提出将国内外单片机开发者日渐广泛使用的嵌入式单片机仿真软件Proteus与单片机教学紧密结合，提出了单片机一体化思路。

1　单片机传统教学存在的问题

1.1理论教学存在的问题

由于单片机课程本身比较抽象、较难理解，枯燥的理论知识很容易让学生丧失学习兴趣。所以在教学中往往采用实验箱进行演示教学。但这种方法效果往往不是很好:（1）演示很浪费时间，影响教学效率和教学进度；（2）实验箱内的元器件较小，演示起来很难让所有学生都观察到实验效果；（3）学生无法了解硬件电路的实际情况。

1.2实训存在的问题

目前实训课大多使用集成度很高的实验箱，学生通过下载相关程序和简单地连接几根导线就可以完成实训任务。因此，该方法的弊端显而易见:（1）实验箱、仿真器价格昂贵、维护工作量较大；（2）实验箱的资源有限；（3）由于实验箱的高度集成学生搞不清楚硬件原理及设计步骤，硬件设计技能得不到锻炼。

2　Proteus软件及其优势

Proteus嵌入式系统仿真与开发平台是目前最先进、最完整的嵌入式系统设计与仿真平台。它支持多种型号单片机，并且支持与当前流行的单片机开发环境连接调试的软硬件仿真系统［2］。Proteus软件真正实现了在没有目标原型的情况下对系统进行设计、测试与验证。

Proteus仿真软件应用到单片机教学中，可将理论与实践相结合实现单片机一体化教学，具有积极意义。

（1）促进了单片机一体化教学的实现。Proteus仿真软件使单片机教学中理论与实践的相结合成为可能。理论知识的讲解结合仿真借助多媒体呈现给所有学生，使知识更易于理解与接受；学生可以运用Proteus进行单片机设计。

（2）能够实现硬件、软件、系统的一体化仿真。Proteus与Kiel相结合构建虚拟系统可实现仿真，并使软硬件的仿真与调试脱离了实物。降低了设计难度、开发成本。

（3）丰富了教学内容。实训内容克服了实验箱内外围电路的限制，使实训内容与工程实际应用更贴近。

（4）增强了学生的自主参与性。学生亲自参与硬件电路设计、元器件选型、软件设计等工作，锻炼了软硬件开发能力。

（5）克服了时间和地域的限制，为学生自主学习、开发提供了平台。学生可以根据自己的兴趣爱好开展自己感兴趣的设计项目。

3　采用Proteus的一体化思路

教学中应首先讲解与课程相关的理论知识。然后，根据这些理论知识运用Proteus向学生演示软硬件设计开发、调试、仿真的全过程。最后合理地布置实训任务。下面以流水灯控制［3］为例介绍运用Proteus的一体化思路。

3.1理论知识介绍

首先向学生介绍MCS—51单片机外部总线的扩展、程序存储器的扩展、存储器的综合扩展及相关指令，为流水灯控制设计做好理论铺垫。然后提出流水灯控制的设计任务并对任务进行分析。

3.2硬件电路设计

打开PROTEUS软件将出现ISIS窗口，该窗口可用于设计实现与仿真。在该窗口下按设计与实现需要从PROTEUS库中提取设计与实现所需要的元器件:AT89C51单片机、74LS373、6264发光二级管、电阻、电容添加到元器件列表区，然后放置到ISIS编辑区中，设置好属性及合理布局后进行电路连接就完成了硬件电路的绘制。

3.3软件设计与实现

在Keil开发环境下，采用汇编语言编辑程序，并编译生成流水灯控制的目标代码文件（LSD.hex），供后续仿真使用。

3.4系统仿真分析

在ISIS原理图中右键单击 AT89C51将其选中，再左键单击，则弹出“Edit Component”对话框，在“Program File”选项中输入它的目标代码文件“LSD.hex”，并在“Clock Frequency”框中输入晶振频率，单击“OK”按钮就完成了仿真设置。点击ISIS下方的仿真运行按钮即可实现流水灯的实时仿真。

3.5布置实训任务

根据以上所学内容让学生运用Proteus设计自定义控制规律的流水灯，并形成书面报告。

4　结语

本文以流水灯控制为例介绍了Proteus软件在单片机一体化教学中的应用。可见，Proteus丰富了教学内容、改善了教学手段、提高了教学效果，可以有效地将理论与实践相结合实现单片机课程的一体化教学，为单片机课程的理论与实训教学、学生的自主学习开发提供新的平台。使学生的独立操作能力、主动性、积极性和创造性都得到发挥，从而提高学生的动手能力和创新能力使其真正成为符合市场需求的一流技能人才。

［1］林立.单片机原理与应用M］.北京：电子工业出版社，2009，07.

［2］朱清慧，张凤蕊 等.Proteus教程—电子线路设计、制版与仿真［M］.北京：清华大学出版社，2011.

［3］朱春萍.MCS—51单片机应用技术［M］.北京：中国劳动社会保障出版社，2008，05.

［4］刘心红，郭福田，孙振兴，曾丽.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.

张宁（1985—），女，山东济宁人，济宁技师学院助理讲师，硕士学历。