邱麗莉

(鄭州科技學(xué)院，河南 鄭州 450064)

1.引言

當(dāng)前，隨著計(jì)算機(jī)的迅猛發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于社會生活的諸多領(lǐng)域，因此單片機(jī)系統(tǒng)的軟硬件開發(fā)、設(shè)計(jì)和調(diào)試顯得尤為重要。目前，全國工科類普通高校開設(shè)了不同類別的單片機(jī)教學(xué)和實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)，在這些專業(yè)的課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)及大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽中，單片機(jī)也是一個(gè)非常重要的研發(fā)工具。對于初學(xué)者來講，原理設(shè)計(jì)完成后，需要反復(fù)搭建電路或多次制作PCB板，這大大增加了設(shè)計(jì)成本，也可能為初學(xué)者學(xué)習(xí)單片機(jī)增加了難度。在單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革中，使用Proteus軟件可以克服這個(gè)弊端，將Proteus軟件技術(shù)應(yīng)用于單片機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，描述了系統(tǒng)從設(shè)計(jì)到調(diào)試的過程[1]。這樣既能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)單片機(jī)的興趣，提高教學(xué)效果，又進(jìn)一步縮短教學(xué)與工程實(shí)驗(yàn)的距離。

2.Proteus軟件介紹

Proteus軟件是英國Labcenter electronics公司開發(fā)推出的EDA工具軟件[2]，在全球范圍內(nèi)得到了廣泛應(yīng)用。Proteus主要包括ARES和ISIS兩大模塊。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、PCB設(shè)計(jì)軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計(jì)平臺，成為各大高校電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)室和單片機(jī)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)室有效的實(shí)驗(yàn)工作平臺。其主要特點(diǎn)有：使單片機(jī)仿真和SPICE電路仿真相結(jié)合，具有數(shù)字電路仿真分析、模擬電路仿真分析、單片機(jī)及其外圍電路組成的系統(tǒng)的仿真分析；目前支持的單片機(jī)類型有：8051系列、68000系列、ARM系列、AVR系列、PIC16系列、PIC12系列、HC11等系列以及各種外圍芯片[3]。

3.單片機(jī)仿真平臺的“交通燈控制實(shí)驗(yàn)”

(1)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模篈、學(xué)習(xí)交通燈的控制方法；B、掌握單片機(jī)位操作指令的用法。

(2)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：通過單片機(jī)的P1口控制實(shí)驗(yàn)儀上6個(gè)LED按照交通燈的變化規(guī)律循環(huán)發(fā)光，模擬十字路口交通燈。

(3)實(shí)驗(yàn)電路(圖 1)：L5、L4、L3模擬東西方向路燈；L2、L1、L0模擬南北方向路燈。

圖1 實(shí)驗(yàn)電路

從電路結(jié)構(gòu)圖看，該電路結(jié)構(gòu)簡單，學(xué)生只要把電路的線連接好，燒制程序就完成了整個(gè)實(shí)驗(yàn)的操作。使學(xué)生感覺枯燥無味，即看不到電路的結(jié)構(gòu)，也不知道是怎么工作，不能使學(xué)生的動(dòng)手能力真正得到提高，從而會降低學(xué)生對該課程的學(xué)習(xí)興趣。

4.Proteus軟件的介入

首先將利用WAVE軟件仿真生成的.hex文件作為備用文件，打開Proteus軟件，設(shè)計(jì)“交通燈實(shí)驗(yàn)”的硬件電路圖(圖 2)[4]。

其次，把由WAVE軟件仿真生成的.hex文件添加到該電路中(圖3)，然后進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)(圖4、圖5)

圖2 交通燈硬件電路圖

圖3 添加.hex文件

圖4 仿真電路圖

圖5 仿真電路圖

這樣可視化程度增強(qiáng)，使學(xué)生能夠認(rèn)識到電路的工作原理及其工作過程[5]。從仿真圖可以看出，單片機(jī)的外圍引腳有色的小方塊表示其狀態(tài)，藍(lán)色表示邏輯0，紅色表示邏輯1，灰色表示懸空，這樣學(xué)生在識別起來就比較清晰，就能夠增強(qiáng)學(xué)生的理性認(rèn)識。

5.結(jié)論

在使用Proteus軟件進(jìn)行單片機(jī)系統(tǒng)可視化設(shè)計(jì)中，構(gòu)建應(yīng)用型的單片機(jī)系統(tǒng)，運(yùn)行可靠穩(wěn)定，每個(gè)項(xiàng)目都有可視化的結(jié)果，將理論與實(shí)踐融為一體[6]，大大提高顯示界面效果，打破傳統(tǒng)的單片機(jī)課程以知識為序列組織課程實(shí)驗(yàn)的方式，不僅有利于學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的提高，也有利于學(xué)生專業(yè)能力的形成。明確了職業(yè)教育“以就業(yè)為導(dǎo)向，以能力為本位”的培養(yǎng)目標(biāo)，體現(xiàn)了以職業(yè)實(shí)踐活動(dòng)為主線的教學(xué)實(shí)驗(yàn)過程。

[1]何用.Proteus在單片機(jī)接口設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J]. 電腦與電信.2009(07)：21-22.

[2]陸中宏.基于Proteus軟件單片機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與制作[J].工業(yè)技術(shù)與職業(yè)教育.2011，8(1)：78-79.

[3]葉建波.基于Proteus的單片機(jī)電路的虛擬仿真[J].電子工程師.2008，34(11)：24-25.

[4]陳輝.基于AT89C51單片機(jī)波形發(fā)生器的Proteus設(shè)計(jì)[J].自動(dòng)化與儀器儀表.2012(03)：52-53.

[5]許青林.微機(jī)原理課程教學(xué)改革探索[J].教育與職業(yè).2011(09)：118-119.

[6]張靖武，周靈彬.單片機(jī)系統(tǒng)的PROTEUS設(shè)計(jì)與仿真[M].北京：電子工業(yè)出版社，2007.4.