Proteus仿真软件在《微机原理》课程教学中的应用

张丽娟，茅 丰（上海应用技术学院，上海 201418）



Proteus仿真软件在《微机原理》课程教学中的应用

张丽娟，茅 丰
（上海应用技术学院，上海 201418）

摘 要：针对微机原理教学中存在的问题，提出了用Proteus仿真软件来解决的办法，并通过实例说明了该软件在汇编程序设计和接口技术方面的应用。

关键词：微机原理；Proteus；仿真

对计算机及相关专业学生来说，《微机原理》是一门必修的专业基础课，是后续专业课程的重要基础，笔者结合教学实践体会，对此展开探究。

1　目前教学状况

1.1微机原理传统课程教学模式

目前本课程共64学时，其中理论教学54学时，实验教学10学时，理论学时远远大于实验学时。课程的讲授体系仍然采用传统的教学模式：理论先于实验、原理先于设计，具体说来，先学习微型计算机硬件结构，再介绍8086的指令系统与汇编语言（其间会穿插实验教学），之后学习系统扩展、接口技术，最终在原理学习的基础上，进行应用系统设计。课堂教学多采用多媒体教学，利用PPT或Flash动画来演示各芯片的工作流程。这样的教学模式具有以下不足：（1）由于先介绍原理性知识后进行系统设计，使得学生不了解其应有而感到理解困难，也觉得学起来枯燥乏味；（2）微机系统是一个软硬件结合紧密地系统，而传统理论教学中将硬件和软件分离，忽略了软硬件结合的系统设计方法；（3）PPT或Flash动画不能将实际开发过程和系统仿真结果生动地呈现，学生的主动性和学习热情不能被充分调动。

1.2传统的微机原理实践教学模式

我们目前的实验教学内容包括 16位微机原理及其程序设计实验、静态存储器扩展实验、8254定时/计数器应用实验、8255并行接口实验、A/D 及D/A转换实验等内容，所有实验均在实验箱上进行（西安唐都80X86微机原理实验箱），实验箱现有40套，而同时开设该课程的学生数大约为120人左右，并且随着设备的老化，损坏的导线、插孔会影响实验的正常进行。实验课教学时，学生根据实验指导书完成接线、程序的录入然后观察实验结果，这一过程只是照本宣科的重复，学生缺乏主动性，甚至不做实验前的准备，抄袭实验报告。通过实验，学生在一定程度上加深了对课堂教学的理论内容的理解，但由于实验是基于实验箱的验证性实验，无法进一步激发学生的学习兴趣和主观能动性，不能达到预期的实验效果。另外基于硬件的传统实验室不仅实验箱的数量有限，而且损坏的导线、插孔影响到实验进行，实验往往受到诸如硬件资源、实践和空间等条件的限制。

2　Proteus介绍

Proteus 是英国Labcenter electronics 公司研发的多功能EDA 软件，它集电路仿真、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件于一体，不仅能够进行原理图编辑和仿真，还可以进行布线编辑。Proteus7.5 SP3以上版本新增对8086 CPU 及相关接口芯片的仿真功能；另外，Proteus 还提供有示波器、交直流、电压/ 电流表、逻辑分析仪、信号发生器、虚拟终端等很多虚拟仪器，是一个全开放性的仿真实验平台，相当于一个设备齐全的综合实验室［1-2］。

Proteus自带功能强大的器件库，基本包括了微机原理及接口技术所需的各类元器件，完全能够满足教师和学生进行实验的需求，并且便于观察各种实验现象，便于在理论教学中进行实验现象的动态教学演示，更便于在实验教学中模拟更多的实验，特别是由于实验室经费限制而无法配置的示波器、信号发生器等器件的实验。这种教学方式，把理论、实践真正有机的结合，教学过程中，鼓励学生积极融入到讨论和演练中，以引导学生的高度参与，教师以启发为主，将课堂还给学生。

3　将Proteus引入《微机原理》课程的教学

在微机原理的授课过程中，适当地引入Proteus软件，可以对所讲授的内容进行仿真演示，很好地提高学生的学习热情和兴趣，进而提高学习效率。

3.1将Proteus 引入微机原理课堂教学

《微机原理》是一门应用性很强的课程，尤其是其中关于接口技术的理论知识部分，而该部分内容，目前的教学还是遵循课堂讲解理论知识，实验课通过硬件来操作的方法，造成在课堂上由于缺少对实际应用了解，学生感觉抽象和难以理解，因此学习兴致不高的问题。但接口技术又是相当重要的内容，通过对可编程并行接口芯片8255A、可编程定时器/计数器芯片8253和可编程串行口芯片8251A的使用方法的介绍，学生才能初步掌握微机系统的设计理论和方法［3］。下面以可编程并行接口芯片8255A的教学实例来说明如何将PROTEUS与微机原理的课堂教学相结合。

设计如下实例：8255A的A口和B口工作在方式0下，A口为输入端口，接有4个开关，B口为输出端，接有一个七段发光二极管，要求编写一个程序，使七段发光二极管显示开关所拨通的值。在将Proteus引入课堂教学后，教师在课堂上可以充分利用多媒体教学的优势，给学生演示完整的从硬件电路设计、控制程序编写、程序的编译和软件调试的过程，最终还可以进行仿真实现，学生可以清楚地观察到七段发光二极管显示与开关状态对应的字符。

3.2基于PROTEUS的微机原理实践教学

目前微机原理的实践教学基本在实验箱上进行，造成学生学习主动性不足、实验也容易受到硬件损坏和实验场地的影响，将Proteus引入实践教学后，从硬件设计绘制原理图到软件设计和调试，学生都没有现成的模式可循，必须独立去完成。我们的具体做法是：预先编写实验指导书，给出实验的任务和要求，但没有具体的电路原理图和软件程序，学生无论在实验课堂甚至是课外时间、在实验室还是宿舍和家里，只要有安装了Proteus的计算机上，就可以独立设计实验的硬件电路和程序，并在PROTEUS仿真软件里调试通过。之后在进入实验室后，再在实验箱上搭建实际的硬件电路，进行软硬件联机调试。在此过程中，锻炼了学生独立分析解决问题的能力，调动了学生的积极性和主动性，在解决问题的过程中也进一步加深了对微机系统软硬件设计的理解。

4　结束语

引入 Proteus软件可以很好地提高学生的学习热情和兴趣以及提高教学效率。把Proteus仿真软件引入微机原理的理论与实践教学，使其和微机原理、接口技术有机地结合起来，优化了教学资源，改变了理论、实验教学模式，在培养学生的创新意识并训练学生的创新思维方面有显著效果，具有推广价值。

参考文献：

［1］李现国，张艳. Proteus仿真在微机原理及接口技术教学中的应用［J］. 实验技术与管理， 2010， 27（12）: 125-127.

［2］郭荣宁. 基于 Proteus构建硬件仿真虚拟实验室［J］. 计算机光盘软件与应用.2013（05）: 95-96.

（责任编辑：施 芮）

中图分类号：P315.69

文献标识码：A

doi:10.3969/j.issn.1672-7304.2016.01. 144

文章编号：1672–7304（2016）01–0307–02

作者简介：张丽娟（1977-），女，河南三门峡人，讲师，研究方向：电子信息工程。

The application of Proteus simulation software in the teaching of Microcomputer Principle

ZHANG Li-juan， MAO Feng
（ Shanghai Institute of Technology， Shanghai 201418）

Abstract:To solve the problems in the teaching of microcomputer principle， the method of using Proteus to solve the problem is put forward， and the application of the software in assembly process design and interface technology is illustrated by an example.

Keywords:Microcomputer principle； Proteus； Simulation