Proteus在單片機(jī)教學(xué)和科技制作中的應(yīng)用與實(shí)踐

隨著計(jì)算機(jī)的高速發(fā)展,大量EDA軟件被引入電子類專業(yè)的課程教學(xué)中。例如在電路分析、模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)課程中經(jīng)常把EWB仿真軟件引入到教學(xué)中以提高教學(xué)質(zhì)量。同樣，在單片機(jī)的領(lǐng)域里也有功能強(qiáng)大的EDA軟件可以作為教學(xué)的輔助手段。本文將Proteus仿真軟件引入到單片機(jī)課程的教學(xué)改革中，取得了較好的效果。

1 單片機(jī)課程現(xiàn)狀

1.1 單片機(jī)課程的重要性

單片機(jī)課程是自動(dòng)化、嵌入式等工科專業(yè)的一門專業(yè)方向課，目的是培養(yǎng)實(shí)際動(dòng)手能力強(qiáng)的高技能型人才。掌握單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí),具備基本應(yīng)用技能，才能符合當(dāng)前社會(huì)對(duì)自動(dòng)化、嵌入式專業(yè)人才的要求。同時(shí)，單片機(jī)教學(xué)的效果對(duì)后續(xù)課程的學(xué)習(xí)和專業(yè)技能的掌握也具有重要意義。作為一門應(yīng)用性極強(qiáng)的課程，教師不僅要在理論課上下功夫，還必須在實(shí)驗(yàn)實(shí)踐課積極做出探索，充分利用身邊資源，結(jié)合現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)，提高該課程的教學(xué)質(zhì)量。

1.2 傳統(tǒng)單片機(jī)教學(xué)存在的問(wèn)題

1.2.1 理論教學(xué)存在的問(wèn)題

由于單片機(jī)課程本身比較抽象，所以在教學(xué)中必須把教學(xué)內(nèi)容更直觀地展示給學(xué)生。把實(shí)驗(yàn)板或者仿真器引入到課堂上進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)。但采用這種方法往往效果不是很好。一方面教師在課堂上做演示很浪費(fèi)時(shí)間，降低了教學(xué)的效率；另一方面小小的實(shí)驗(yàn)板和仿真器演示起來(lái)很難讓所有學(xué)生都觀察到效果。

1.2.2 實(shí)踐教學(xué)存在的問(wèn)題

實(shí)驗(yàn)課是本課程重要的教學(xué)環(huán)節(jié)，其目的是提高學(xué)生的動(dòng)手能力和分析、解決問(wèn)題的能力，使學(xué)生能熟練應(yīng)用單片機(jī)的集成環(huán)境和開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，進(jìn)行單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)，為今后進(jìn)一步設(shè)計(jì)與應(yīng)用單片機(jī)打下扎實(shí)的基礎(chǔ)。以往實(shí)踐教學(xué)通常在單片機(jī)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，學(xué)生使用高度集成化的實(shí)驗(yàn)箱完成老師布置的實(shí)驗(yàn)任務(wù)，學(xué)生每次實(shí)驗(yàn)用到的只是實(shí)驗(yàn)箱的固定模塊，只要簡(jiǎn)單地連接幾根導(dǎo)線、輸入相關(guān)程序就能完成該次實(shí)驗(yàn)，學(xué)生搞不清楚硬件原理及設(shè)計(jì)步驟，失去了分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的機(jī)會(huì)，硬件設(shè)計(jì)的能力得不到很好提高。因而，對(duì)單片機(jī)實(shí)驗(yàn)課進(jìn)行教學(xué)改革勢(shì)在必行。

2 Proteus仿真軟件介紹

Proteus仿真軟件是目前較先進(jìn)、完整的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真平臺(tái)軟件。它可以方便地安裝在普通PC機(jī)上，與Keil C軟件共同構(gòu)建起個(gè)人的單片機(jī)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室。Proteus內(nèi)含6 000種模擬和數(shù)字器件模型，功能強(qiáng)大，具體如下：(1)用于數(shù)字、模擬電路及單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)等原理圖的繪制；(2)對(duì)數(shù)字、模擬電路及單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行分析與仿真； (3)利用自動(dòng)布線或人工布線將原理圖轉(zhuǎn)換為PCB圖。

Proteus軟件與其他EDA軟件相比,具有革命性的特點(diǎn)：(1)用戶可采用諸如LED/LCD、鍵盤、RS232終端等動(dòng)態(tài)外設(shè)模型對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行交互仿真； (2)仿真處理器及其外圍電路，并配合顯示及輸出，能直觀看到運(yùn)行后輸入輸出的效果。

3 Proteus在單片機(jī)課堂教學(xué)中的應(yīng)用

為了解決單片機(jī)課程理論教學(xué)中存在的問(wèn)題，將Proteus仿真軟件應(yīng)用到課堂教學(xué)中,利用仿真的形象、生動(dòng)、實(shí)在等特性，對(duì)單片機(jī)課程理論教學(xué)產(chǎn)生積極的影響，是其他教學(xué)手段難以替代的。

3.1預(yù)先案例設(shè)計(jì) 現(xiàn)場(chǎng)效果演示

利用Proteus仿真軟件預(yù)先設(shè)計(jì)大量的單片機(jī)應(yīng)用實(shí)例，課堂上，用Proteus軟件向?qū)W生演示單片機(jī)軟硬件設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)、調(diào)試的全過(guò)程，并觀察硬件的工作和程序執(zhí)行效果，使學(xué)生通過(guò)實(shí)例對(duì)單片機(jī)的工作原理、工作過(guò)程、工作效果有更多的了解，對(duì)提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)積極性有非常大的幫助。圖1為電子時(shí)鐘課程實(shí)例的仿真及效果演示圖。