Proteus在單片機教學(xué)和科技制作中的應用與實(shí)踐

隨著(zhù)計算機的高速發(fā)展,大量EDA軟件被引入電子類(lèi)專(zhuān)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，在單片機的領(lǐng)域里也有功能強大的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課程的教學(xué)改革中，取得了較好的效果。

1 單片機課程現狀

1.1 單片機課程的重要性

單片機課程是自動(dòng)化、嵌入式等工科專(zhuān)業(yè)的一門(mén)專(zhuān)業(yè)方向課，目的是培養實(shí)際動(dòng)手能力強的高技能型人才。掌握單片機基礎知識,具備基本應用技能，才能符合當前社會(huì )對自動(dòng)化、嵌入式專(zhuān)業(yè)人才的要求。同時(shí)，單片機教學(xué)的效果對后續課程的學(xué)習和專(zhuān)業(yè)技能的掌握也具有重要意義。作為一門(mén)應用性極強的課程，教師不僅要在理論課上下功夫，還必須在實(shí)驗實(shí)踐課積極做出探索，充分利用身邊資源，結合現代計算機技術(shù)，提高該課程的教學(xué)質(zhì)量。

1.2 傳統單片機教學(xué)存在的問(wèn)題

1.2.1 理論教學(xué)存在的問(wèn)題

由于單片機課程本身比較抽象，所以在教學(xué)中必須把教學(xué)內容更直觀(guān)地展示給學(xué)生。把實(shí)驗板或者仿真器引入到課堂上進(jìn)行演示實(shí)驗。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時(shí)間，降低了教學(xué)的效率；另一方面小小的實(shí)驗板和仿真器演示起來(lái)很難讓所有學(xué)生都觀(guān)察到效果。

1.2.2 實(shí)踐教學(xué)存在的問(wèn)題

實(shí)驗課是本課程重要的教學(xué)環(huán)節，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)生能熟練應用單片機的集成環(huán)境和開(kāi)發(fā)系統，進(jìn)行單片機應用系統設計，為今后進(jìn)一步設計與應用單片機打下扎實(shí)的基礎。以往實(shí)踐教學(xué)通常在單片機實(shí)驗室進(jìn)行，學(xué)生使用高度集成化的實(shí)驗箱完成老師布置的實(shí)驗任務(wù)，學(xué)生每次實(shí)驗用到的只是實(shí)驗箱的固定模塊，只要簡(jiǎn)單地連接幾根導線(xiàn)、輸入相關(guān)程序就能完成該次實(shí)驗，學(xué)生搞不清楚硬件原理及設計步驟，失去了分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的機會(huì )，硬件設計的能力得不到很好提高。因而，對單片機實(shí)驗課進(jìn)行教學(xué)改革勢在必行。

2 Proteus仿真軟件介紹

Proteus仿真軟件是目前較先進(jìn)、完整的嵌入式系統設計與仿真平臺軟件。它可以方便地安裝在普通PC機上，與Keil C軟件共同構建起個(gè)人的單片機虛擬仿真實(shí)驗室。Proteus內含6 000種模擬和數字器件模型，功能強大，具體如下：(1)用于數字、模擬電路及單片機應用系統等原理圖的繪制；(2)對數字、模擬電路及單片機應用系統進(jìn)行分析與仿真； (3)利用自動(dòng)布線(xiàn)或人工布線(xiàn)將原理圖轉換為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(hù)可采用諸如LED/LCD、鍵盤(pán)、RS232終端等動(dòng)態(tài)外設模型對設計進(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(guān)看到運行后輸入輸出的效果。

3 Proteus在單片機課堂教學(xué)中的應用

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

3.1預先案例設計 現場(chǎng)效果演示

利用Proteus仿真軟件預先設計大量的單片機應用實(shí)例，課堂上，用Proteus軟件向學(xué)生演示單片機軟硬件設計開(kāi)發(fā)、調試的全過(guò)程，并觀(guān)察硬件的工作和程序執行效果，使學(xué)生通過(guò)實(shí)例對單片機的工作原理、工作過(guò)程、工作效果有更多的了解，對提高學(xué)生的學(xué)習興趣和學(xué)習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。