单片机仿真软件proteus [浅谈PROTEUS仿真软件在单片机教学中的应用]

　　 [摘要] 在以往的单片机教学中,常采用程序仿真或仿真器仿真。随着单片机技术和电脑仿真软件的不断发展,程序仿真和仿真器仿真已经过时。能够将硬件和软件结合在一起的Proteus仿真软件,以其使用简单、效果逼真生动等突出特点,非常适合在单片机教学中使用。
　　 [关键词] 单片机教学 项目仿真 Proteus仿真软件 项目式教学
　　
　　在单片机教学中,通常要使用仿真软件进行仿真。而以往的仿真主要有两种:其一,是程序仿真,即在仿真软件中执行相应指令程序,在程序执行过程中,可以显示相应寄存器中的数据或执行结果(以数据形式)。其二,是项目仿真,即将仿真器的仿真头插入制作好的项目硬件的单片机插座内,执行应用程序,在项目硬件上观察执行效果是否符合预期,若不符合预期,则重新进行修改调试。对于程序仿真,其缺点是形式呆板,不直观,学起来枯燥。对于项目仿真,是由于最初的单片机程序存贮器不能进行反复擦写,在进行程序写入之前,必须确认程序是正确的,为确保应用程序的正确性,设计生产出了仿真器。在进行程序写入之前先用仿真器进行仿真,确认程序正确后,再将程序写入。随着单片机产品的不断升级改进,可反复擦写的单片机程序存贮器已经非常普及并且价格低廉,单片机教学中的项目硬件成本要远远低于一个仿真器的价格。所以,利用仿真器进行项目仿真已经有些过时了。
　　由于上述原因,笔者在单片机教学中,采用了Proteus仿真软件进行仿真。Proteus仿真软件是英国Labcenter公司开发的电路分析与实物仿真软件。它运行于Windows操作系统,有各种虚拟仪器,如示波器、逻辑分析仪、信号发生器等,具有强大的原理图绘制功能;具有模拟电路仿真、数字电路仿真、单片机及其外围电路组成的系统的仿真、RS232动态仿真等各种电路的仿真功能;提供软件调试功能。该软件是一款集单片机和SPICE分析于一身的仿真软件,功能极其强大,非常适合在单片机教学中使用。
　　笔者在单片机教学中进行了项目式教学的尝试,将单片机的相关知识分解融入若干个单片机控制项目中,使学生在项目制作的过程中学习掌握单片机技术。学生制作单个控制项目的顺序是:第一,根据项目要求,进行相关知识的了解学习。第二,在Proteus仿真软件中进行硬件、软件的设计并进行仿真运行。若仿真运行成功,则再进行下一步,否则,要在仿真软件中进行反复修改调试。第三,根据仿真电路及仿真程序进行实际项目硬件制作及软件编写(关于项目式教学中相关知识的了解学习以及项目硬件制作和软件编写的内容本文不作叙述)。下面,以单片机教学项目“广告灯控制电路制作”为例,说明如何利用Proteus仿真软件进行项目硬件、软件的设计及仿真运行。广告灯用彩色发光二极管代替,用单片机的P2口输出控制8个发光二极管的亮灭来实现广告灯效果,这里设广告灯的变换花样为反复亮灭和流水灯效果。
　　一、利用Proteus仿真软件进行项目硬件设计
　　打开仿真软件后,首先将项目所需的元件选出加入到对象选择器窗口,本项目用到的元件有单片机芯片AT89C51、电阻RES、电容CAP、电解电容CAP-ELEC、晶振CRYSTAL、发光二极管LED、按键BUTTON等。根据项目要求将相应元件放置至图形编辑窗口进行线路连接,最后依据相关知识进行各元件的参数设置,项目硬件电路原理图设计就完成了。本项目的硬件电路原理图如图1所示,S0、R1、C1构成单片机的复位电路,X1、C2、C3是单片机的外接晶振电路,由单片机的P2口输出控制8个发光二极管。
　　二、应用程序编写与汇编
　　完成硬件设计后,在仿真软件中新建一个文本文档,进行程序编写,本项目参考程序如下:
　　完成程序编写后,利用仿真软件进行程序汇编。在汇编过程中,若有语法错误要进行修改,若没有语法错误就可以仿真运行了。
　　三、仿真运行
　　点击仿真软件的仿真运行按钮进行仿真运行,本项目的仿真运行效果与实际项目的效果很相似,仿真运行效果图如图1～图4所示。
　　利用Proteus仿真软件进行硬件连接设计及仿真运行,使学生能够很形象地看到设计项目的运行效果,提高了学生的学习兴趣,尤其当学生看到自己在仿真软件中设计的项目仿真运行成功后,会有成功的自豪感,学生常会迫不及待地要进行实际项目制作和调试。该仿真软件的仿真运行效果与实际效果很相似,经过仿真软件的仿真验证后,再进行实际项目的制作,项目制作的成功率很高,从而增加学生制作新项目的信心,也有利于学生顺利完成本课程的学习任务。总之,笔者认为,在单片机教学中,增加Proteus仿真环节非常必要,也使单片机的学习变得轻松愉快了。
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