基于Proteus的单片机实验教学的研究

郑晓霞+曹剑英

摘 要 本文分析了目前单片机实验教学中存在的主要问题，阐述了使用Proteus软件和编译软件Keil联调的方式实现单片机系统的设计与仿真，该方法所涉及的单片机及外围电路可以在没有硬件的情况下进行仿真，从而能极大地方便教师的教学和增强学生的学习兴趣。采用Proteus软件进行虚拟单片机实验，硬件投入少、实验过程中损耗小，并且学生可以在课外自行的进行实验，具有明显的优势，具有推广价值。

关键词 Proteus软件 单片机 仿真 Keil软件

中图分类号：G642 文献标识码：A

传统的单片机教学实验中，采用硬件仿真器、实验箱或实验板，实验箱上的电路已经固定了，只能起验证实验的作用，实验教学一般是做验证性实验；学生除了上实验课外，平时很难有做实验的机会。单片机技术在不断更新，设备也在不断老化，设备维护工作量大。如果不断的重建单片机实验室，必将带来资金耗费等问题。

1 Proteus软件

Proteus软件由Labcenter公司开发的电路仿真软件，由ISIS和ARES两个软件构成。前者主要采用原理布图的方法绘制电路并进行相应的仿真，后者主要用于PCB人工或自动布线及其电路仿真。Proteus提供数千种元器件和各种虚拟仪器仪表。只需在电脑上装上Proteus软件，就相当于有了一个设备齐全的实验室，可以在计算机上进行电路设计、仿真、调试。

在单片机实验教学中引入Proteus仿真，可以使实验内容更全面。单片机实验包括硬件电路仿真、单片机程序编写、实际硬件电路的搭建，对于一个实验，学生可以使用不同的方法搭建电路，在仿真软件上修改比较容易，可以节省大量时间，这对于扩展学生的思路和提高学习兴趣有帮助，同时也可以提高学生的设计和创新能力。实验能力的培养，是工科学生解决实际工程问题能力的重要方面，因此，Proteus仿真可以提供给学生一个自行设计和创新性设计平台。同时引入Proteus仿真还可以降低了实验室建设和运行成本。

利用Proteus仿真也可以培养学生的协作能力。在Proteus中进行仿真实验时，如果所涉及到的内容比较多，几个同学可以分工合作，各自完成其中的某一部分，因此对于锻炼学生的团结协作能力是有好处的。这样可以让学生明白一个比较大的工程设计是由一个开发小组协作完成的。

2 Proteus的单片机系统及仿真

以流水灯为例介绍，使用Protues和Keil联调方式设计与仿真过程。

2.1硬件电路设计

用8只发光二极管模拟灯，以80C51单片机的P1口控制这8只发光二极管，用单片机P1来点亮一个发光二极管。P1输出低电平时，使发光二极管LED正向偏置，就会点亮LED灯；P1输出高电平时，使发光二极管LED反向偏置，就会使LED灯熄灭，P1口是准双向口，它作为输出口时与一般的双向口使用方法相同。由准双向口结构可知当P1口用作输入口时，必须先对口的锁存器写“1”，若不先对它写“1”，读入的数据是不正确的。当P3.0=1时，发光二极管从P1.0到P1.7依次轮流点亮；当P3.0=0时，则按相反方向移动轮流点亮。 在软件设计中应判断P3.0位的状态。根据不同的状态，执行程序的不同部分，控制流水灯的显示。

2.2用Proteus软件仿真

经过Keil软件编译通过后，在ProteusISIS编辑环境中绘制仿真电路图，将编译好的“XM1.hex”文件分别加载到80C51里，然后启动仿真，就可以看到交通灯，效果图如图2所示。

3结束语

通过以上基于Proteus软件的流水灯仿真实验教学，可以使学生很直观地理解软硬件结合的思想，有利于增强学生的感性认识，在实验教学过程中学生普遍反映在单片机实验中引入Proteus仿真，对单片机的学习比单纯学习书本知识更容易接受。实践证明，在使用Proteus进行系统仿真开发成功之后再进行事物的制作，能培养学生的学习兴趣，增强学生的创新意识，提高学生的实际应用能力。

基金项目：集宁师范学院教改课题《基于Proteus的单片机实验教学的研究》编号：JGKT2015040。

参考文献

[1] 匡载华，邓小鹏.电子类学科专业Proteus实验室的建设[J].实验技术与管理，2009，26（1）：155-158.

[2] 袁锋伟，赵立宏，朱慧玲，等.基于Proteus的单片机课程教学与实验改革[J].实验室研究与探索，2007，26（7）：75-78.

[3] 周潤景，张丽娜，刘映群.Proteus入门实用教程[M].北京：机械工业出版社，2007.endprint