【Proteus软件在单片机实践教学中的应用】单片机可以做什么
摘 要 本文针对传统单片机实践教学存在的诸多问题，提出了利用Proteus软件来进行单片机仿真实验教学，分析了利用Proteus软件进行单片机实验的优势，并用具体的实例介绍了Proteus在单片机系统设计中的应用。
关键词 单片机 Proteus 实践教学
中图分类号：G712文献标识码：A
0 引言
单片机技术是电子工程领域必不可少的一门技术，广泛应用于嵌入式系统中。掌握单片机技术已成为高职院校电子信息类专业学生就业的一个基本条件。为了适应社会对应用型人才的需求，各高职院校都开设了该课程，并建立了相应的单片机实训室。
由于单片机是一门多基础、多理论的实践性学科，通过实践环节来培养学生的实践动手能力就显得尤为重要。而传统的实践教学却存在着诸多问题：（1）单片机实验室由于存在场地和时间等问题，学生除了上课时间外，平时很难有机会实践，如让学生个人配备单片机实验开发系统，因成本较高，很多学生无法承受；（2）传统的实践教学多采用单片机实验箱或硬件仿真器配目标实验板来进行，由于硬件电路已经固定，学生无法了解内部的连接情况，也很难参与其中的细节设计，只能做一些验证性实验，获得一些感性认识，而无法培养学生的实验能力和实验设计能力，学生的动手能力也很难得到提高；（3）由于单片机技术的不断更新，实验设备的不断老化以及学生在实验过程中由于操作不当造成的元器件的损耗，学校需投入大量的经费来进行设备的维护和更新。针对以上问题，笔者采用Proteus软件作为单片机教学的平台，取得了较好的教学效果。
1 Proteus简介
Proteus是英国Labcenter公司开发的实物仿真软件。 Proteus软件组合了高级原理布图、混合模式SPICE 仿真、PCB设计以及自动布线来实现一个完整的电子设计系统。该软件的主要特点是：（1）实现了单片机仿真和SPICE电路仿真相结合，具有模拟电路仿真、数字电路仿真、各种单片机（8051系列、AVR系列、PIC系列等）及其外围电路（如LCD、键盘、LED、A/D、D/A等）组成的系统仿真；（2）提供了多种虚拟仪器，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器等，调试非常方便；（3）提供软件调试功能，同时支持第三方的软件编译和调试环境，如Keil等软件；（4）具有强大的原理图绘制功能。
采用Proteus 仿真软件进行虚拟单片机实验，具有比较明显的优势：（1）不受时间和空间的限制，学生只要有一台装上Proteus软件和Keil软件的电脑就可以自行进行实验；（2）实验内容全面，既可以进行软件部分的用汇编、C51等语言编写的程序的调试过程，也可以进行硬件部分的对同一类功能的接口电路用不同的硬件来搭建实现。从而克服了单片机实践教学中不能改变硬件电路，实验内容固定等局限性；（3）硬件投入少，无元器件损耗，经济优势明显，Proteus 所提供的元件库和虚拟仪器仪表，很容易就能实现常用硬件电路的设计，而无须投入真实的仪器仪表，从而有效节约经费和减少仪器设备的维护工作量；（4）与工程实践最为接近，有效锻炼学生的综合分析能力和开发创新能力。学生可自己进行硬件电路的设计，充分发挥自己的想象力，当不满足要求时，可反复修改，直到在软件环境中模拟通过，再进行硬件的投入，这样处理，不仅省时省力，也可以节省因方案不正确所造成的硬件投入的浪费。
2 Proteus应用实例
下面以一个简单的步进电机控制为例，来说明Proteus在单片机系统设计中的应用。
步进电机是将电脉冲信号转化为角位移的执行机构。当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度。通过单片机按顺序给绕组施加有序的脉冲电流，就可以控制电机的转动，从而实现数字―角度的转换。电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数。
2.1 硬件电路设计
打开Proteus软件，通过对象选择按钮P选择所需元器件，放置元器件并调整其相对位置，对元器件参数进行设置，再进行元器件间的连线，添加标识，完成步进电机控制的硬件原理图绘制。其硬件电路图如图1所示。
2.2 软件设计
用KeilC51 编写相应源程序，对源程序进行汇编，汇编成功后生成HEX文件，将生成的HEX文件加载到单片机中进行仿真，就可以看到仿真结果。
3 小结
将Proteus软件引入单片机实践教学中，克服了传统教学实验内容固定、实验经费高、与工程实践相脱离等弊端，使教学变得直观、生动，大大提高了学生学习的兴趣。Proteus软件在单片机教学中的应用，有利于促进课程和教学改革，更有利于人才的培养，对提高学生的创新能力和实践能力具有现实意义。
参考文献
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