鄭州科技學(xué)院 微型計(jì)算機(jī)原理課程設(shè)計(jì) 題 目 proteus在微機(jī)原理 教學(xué)中的應(yīng)用 學(xué)生姓名 馮 強(qiáng)_ 專業(yè)班級 11級計(jì)科一班_ 學(xué) 號 201115004_ 所 在 系 信息工程學(xué)院_ 指導(dǎo)教師 王 清 珍_ 完成時(shí)間 2013 年 12 月 13 日_ 目 錄1引言.32 課題背景及意義 .33 proteus軟件介紹.54 proteus 在理論教學(xué)中的應(yīng)用.75 proteus 在實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用.106 結(jié)束語.147 參考文獻(xiàn).15 附錄1.16 附錄2.171.引言伴隨著 計(jì)算 機(jī)技術(shù)的迅猛 發(fā)展 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室應(yīng)運(yùn)而生，將計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)引入電子線路課程設(shè)計(jì)教學(xué)之中，是對傳統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)和電子電路設(shè)計(jì)的重大突破。先在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行虛擬設(shè)計(jì)、仿真，然后將結(jié)果應(yīng)用到實(shí)際電路之中，既降低了設(shè)計(jì)成本，又縮短了整個(gè)設(shè)計(jì)的周期，從而提高了效率。作為傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的重要補(bǔ)充，虛擬實(shí)驗(yàn)豐富了實(shí)踐性教學(xué)的手段，有利于 現(xiàn)代 實(shí)驗(yàn)教學(xué)觀念的更新。例如，對于嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的愛好者而言，往往沒有足夠的資金購買昂貴的開發(fā)板來進(jìn)行開發(fā)，這時(shí)可以選擇通過軟件仿真來 學(xué)習(xí) 嵌入式系統(tǒng)開發(fā)。Proteus 是 目前 最好的能夠虛擬嵌入式系統(tǒng)開發(fā)中常用的處理器和外圍器件的EDA 工具。另外，仿真技術(shù)在電子線路課程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用提高了學(xué)生綜合 分析 電路的能力和開發(fā)設(shè)計(jì)的能力，為今后更高層次的設(shè)計(jì)和實(shí)踐打下基礎(chǔ)。 微機(jī)原理與應(yīng)用課程對許多專業(yè)來說是一門重要的專業(yè)課。目前，國內(nèi)各高校以8086單片機(jī)（為主要內(nèi)容進(jìn)行教學(xué)。近年來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，大量高性能、采用新技術(shù)的嵌入式系統(tǒng)CPU的面世，給傳統(tǒng)的單片機(jī)教學(xué)帶來沖擊，對微機(jī)教學(xué)方法的改進(jìn)提出了新的課題。本文通過對單片機(jī)教學(xué)改革的思考，分析單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的弊端，提出了一種新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，在實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)中引入了EDA技術(shù)，以新款的EDA軟件Proteus為平臺，設(shè)計(jì)一套符合世道需要的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。全文針對整個(gè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，首先介紹了作為實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)軟件平臺的Proteus，敘述其功能，分析選擇其作為軟件平臺的可行性和優(yōu)越性。接著，詳細(xì)地介紹proteus在理論教學(xué)中的應(yīng)用和Proteus在實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用，最后，對全文進(jìn)行總結(jié)。2.課題背景及意義 1970年微處理器研制成功之后，隨著就出現(xiàn)了單片機(jī)（即單片的微型計(jì)算機(jī)）。1971年美國的INTEL公司生產(chǎn)的4位單片機(jī)4004和1972年生產(chǎn)的雛形8位單片機(jī)8008，特別是1976年9月INTEL公司的MCS-48單片機(jī)問世以來，在短短的十幾年間，經(jīng)歷了多次更新?lián)Q代，其發(fā)展速度大約每兩三年要更新一代，集成度增加一倍，功能翻一番。單片機(jī)發(fā)展速度之快、應(yīng)用范圍之廣以達(dá)到了驚人的地步，他已滲透到生產(chǎn)和生活的各個(gè)領(lǐng)域，應(yīng)用非常廣泛。盡管目前單片機(jī)的品種很多，但其中最典型性的當(dāng)屬INTEL公司的MCS-51系列單片機(jī)系列。MCS-51是在MCS-48的基礎(chǔ)上于80年代初發(fā)展起來的，雖然它仍然是8位單片機(jī)，但其功能有很大的增強(qiáng)。此外它還具有品種全、兼容性強(qiáng)、軟硬件資料豐富等特點(diǎn)。因此51系列單片機(jī)應(yīng)用非常廣泛，成為繼MCS-48之后最重要的單片機(jī)品種。直到現(xiàn)在，MCS-51仍不失為單片機(jī)的主流機(jī)型、MCS-51系列單片機(jī)主要包括8031、8086和8751等產(chǎn)品，具有結(jié)構(gòu)緊湊、裸機(jī)位操作功能豐富和直接面向控制的指令系統(tǒng)等優(yōu)勢，堪稱一代“名機(jī)”。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的飛速發(fā)展，51系列單片機(jī)的處理速度更快，性能更優(yōu)越，在工業(yè)控制領(lǐng)域上占據(jù)十分重要的地位?，F(xiàn)在單片機(jī)的應(yīng)用日益廣泛深入，諸如在智能儀表、家用電器和軍事設(shè)備的智能化以及實(shí)時(shí)過程控制等方面，單片機(jī)都能扮演著非常重要的角色。單片機(jī)的設(shè)計(jì)開發(fā)具有廣闊的前景，估計(jì)近10年內(nèi)8位的單片機(jī)將仍然是主流機(jī)型，其設(shè)計(jì)也是嵌入式產(chǎn)品開發(fā)的基礎(chǔ)。所以，單片機(jī)的學(xué)習(xí)十分重要。在許多院校的教學(xué)實(shí)踐中總會有人提出與“微機(jī)原理及應(yīng)用”課程特點(diǎn)，尋求一種能較好地培養(yǎng)學(xué)生能力的教學(xué)方法是每一位任課教師迫切關(guān)注的問題?，F(xiàn)在各學(xué)校的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)一般分為兩種：驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)教學(xué)和綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)。但是這兩種實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式中都存在了諸多缺陷。各大電子生產(chǎn)廠家紛紛涉足學(xué)校的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)教學(xué)領(lǐng)域，推出了先進(jìn)、智能、完善的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，并配備了詳盡的使用說明書及實(shí)驗(yàn)講義，這樣表面上實(shí)驗(yàn)設(shè)備的先進(jìn)與否體現(xiàn)了學(xué)校的實(shí)驗(yàn)水平，但是對學(xué)生來說，實(shí)驗(yàn)設(shè)備越是智能，學(xué)生的動手和動腦的深度及廣度就越小，而且，實(shí)驗(yàn)教學(xué)板有教學(xué)中硬件電路固定、學(xué)生不能更改、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容固定等方面的局限性，對擴(kuò)展學(xué)生的思路和提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣方面收效甚微。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，忽視了學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)，對于實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)，則很少涉及到。學(xué)生學(xué)習(xí)了理論，要想將其應(yīng)用到實(shí)際的工程實(shí)踐中，其難度是比較大的。 因此，近年來學(xué)校中普遍提倡在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中加入綜合性設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生們通過來選定自己感興趣的題目，查找大量的文獻(xiàn)資料，再對多種方案進(jìn)行比較及篩選，選擇一到兩種較為完善的設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行硬件電路的搭建和軟件的設(shè)計(jì)，通過觀察和分析，完成整體電路的設(shè)計(jì)。這種方法確實(shí)能夠擴(kuò)展學(xué)生的思路和提高學(xué)生的動手能力、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力及學(xué)習(xí)興趣，也取得了一定的成績。但是這種設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)也存在著許多弊端，有的題目由于種種原因，根本無法實(shí)現(xiàn)。為了克服上述兩種實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法的缺點(diǎn)，很多高校都提出用EDA技術(shù)進(jìn)行電路的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。EDA設(shè)計(jì)思路是：從元器件的選取到連接、直至電路的調(diào)試、分析和軟件的編譯，都是在計(jì)算機(jī)中完成，所用的工作都是虛擬的。雖然現(xiàn)在的電路設(shè)和軟件的編譯，都是在計(jì)算機(jī)中完成，所用的工作都是虛擬的。計(jì)軟件已經(jīng)很多，諸如PROTEL、ORCAD、EWB 、Multisim等，不過這些軟件之間的差別都不大：都有原理圖和PCB制作功能，都能進(jìn)行諸如頻率響應(yīng)，噪音分析等電路分析，主要用于模擬電路、數(shù)字電路、模數(shù)混合電路的性能仿真與分析，但對于單片機(jī)設(shè)計(jì)及軟件編程，最重要的是兩者的聯(lián)調(diào)，這些軟件都無法實(shí)現(xiàn)，所以造成了單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)周期長、設(shè)計(jì)費(fèi)用高等缺點(diǎn)。2.2 EDA技術(shù)的發(fā)展 電子設(shè)計(jì)的核心是EDA技術(shù)。EDA是指以計(jì)算機(jī)為工作平臺，融合應(yīng)用電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、智能化技術(shù)最新成果而研制成的電子CAD通用軟件包，主要能輔助進(jìn)行三方面的設(shè)計(jì)工作，即IC設(shè)計(jì)、電子電路設(shè)計(jì)和PCB設(shè)計(jì)。EDA技術(shù)已有30年的發(fā)展歷程，大致可分為三個(gè)階段。70年代為計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）階段，人們開始用計(jì)算機(jī)輔助進(jìn)行IC版圖編輯、PCB布局布線，取代了手工操作。80年代為計(jì)算機(jī)輔助工程（CAE）階段。與CAD相比，CAE除了有純粹的圖形繪制功能外，又增加了電路功能設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并且通過電氣連接網(wǎng)絡(luò)表將兩者結(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn)了工程設(shè)計(jì)。CAE的主要功能是：原理圖輸人，邏輯仿真，電路分析，自動布局布線，PCB后分析。90年代為電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)自動化（EDA）階段。EDA軟件Proteus不僅能滿足電子設(shè)計(jì)的需求，還能滿足單片教學(xué)中的各種要求。3.PROTEUS 軟件簡介 PROTEUS軟件由Labcenter公司開發(fā)，是目前世界上最先進(jìn)、最完整的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真平臺，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字電路、模擬電路及微控制器系統(tǒng)與外設(shè)的混合電路系統(tǒng)的電路仿真、軟件仿真、系統(tǒng)協(xié)同仿真和PCB設(shè)計(jì)等功能，是目前唯一能夠?qū)Ω鞣N處理器進(jìn)行實(shí)時(shí)仿真、調(diào)試與測試的EDA工具。微控制器系統(tǒng)相關(guān)的仿真需建立編譯和調(diào)試環(huán)境，可選擇KEil C51uVision2 軟件。該軟件支持眾多不同公司的芯片，集編輯、編譯和程序仿真等于一體，同時(shí)還支持PLM、匯編和C語言的程序設(shè)計(jì)。它的界面友好易學(xué)，在調(diào)試程序、軟件仿真方面有很強(qiáng)大的功能。 Proteus VSM的核心是ProSPICE，這是一個(gè)組合了SPICE3f5模擬仿真器核和基于快速事件驅(qū)動的數(shù)字仿真器的混合的仿真系統(tǒng), SPICE 內(nèi)核的使用使您能采用數(shù)目眾多的供應(yīng)廠商提供的SPICE 模型, 目前該軟件包包含有約6500個(gè)模型。Proteus VSM包含大量的虛擬儀器如示波器、邏輯分析儀、函數(shù)發(fā)生器、數(shù)字信號波型發(fā)生器、時(shí)鐘計(jì)數(shù)器、虛擬終端以及簡單的電壓計(jì)、電流計(jì)。此外仿真器能通過色點(diǎn)來顯示每個(gè)管腳的狀況，這點(diǎn)在單步調(diào)試I/O 碼時(shí)絕對非常有用。 Proteus VSM最主要的特點(diǎn)是它能把微處理器軟件作用論文聯(lián)盟WWW.LWLM.COM整理在處理器上并和連接該微處理器的任何模擬和數(shù)字器件協(xié)同仿真。微處理器模型和其它器件的模型一道駐留在原理設(shè)計(jì)中， 它仿真執(zhí)行目標(biāo)碼， 就像在真正的單片機(jī)系統(tǒng)上。如果程序代碼向一個(gè)外設(shè)口寫, 電路中邏輯電平會相應(yīng)變化， 如果電路改變了微處理器管腳的狀態(tài)， 這些也可以在您的程序代碼中看到，如同真實(shí)系統(tǒng)一樣。 PROTEUS VSM FOR ARM/LPC2000 包含做PHILIPS 公司LPC2000 系列設(shè)計(jì)仿真所需的一切。支持ARM和THUMB 指令集。支持片上外設(shè)：GPIO, timers, RTC, UARTS, SPI, I2C, MAM,PLL, ADC and watchdog timer 等。支持VIC 中斷子系統(tǒng)。在3G 的PC 環(huán)境下可以做10MIPS 的仿真。可以裝載ELF/DWARF2 格式文件進(jìn)行源碼調(diào)試。可以利用IAR Embedded Workbench 和KEIlUV3 與PROTEUS 進(jìn)行聯(lián)調(diào)。這個(gè)軟件包包括: ISIS 原理圖輸入系統(tǒng)。PROSPICE 交互式仿真引擎。LPC2000 系列處理器模型。ARM7TDMI 和ARM7TDMIS 內(nèi)核模型。可以用高級圖形仿真工具來做基于圖表的仿真。由PROTEUS VSM仿真通過的設(shè)計(jì)可以直接導(dǎo)入到ARES 中進(jìn)行PCB 設(shè)計(jì)。Proteus與其電子仿真軟件不同的是，它不僅能仿真單片機(jī)CPU的工作情況，還能仿真單片機(jī)外圍電路或沒有單片機(jī)參與的其它電路的工作情況因此在仿真和程序調(diào)試時(shí)，關(guān)心的不再是某些語句執(zhí)行時(shí)單片機(jī)寄存器和存儲器內(nèi)容的改變，而是從工程的角度直接看程序運(yùn)行和電路工作的過程和結(jié)果。對于這樣的仿真實(shí)驗(yàn)，從某種意義上講，是彌補(bǔ)了實(shí)驗(yàn)和工程應(yīng)用間脫節(jié)的矛盾和現(xiàn)象。國內(nèi)外的很多知名大學(xué)已經(jīng)開始使Proteus作為他們的教學(xué)工具，比如Stanford University，University Of California，Cambridge University，Carlisle college，香港理工大學(xué)，中山大學(xué)，華南理工大學(xué)，哈爾濱工程大學(xué)等幾十所高校。他們一致認(rèn)為該軟件在教學(xué)中的應(yīng)用有很大的幫助，其靈活自主的設(shè)計(jì)方式使學(xué)生更能體驗(yàn)到電子設(shè)計(jì)的魅力，學(xué)生對單片機(jī)以及電子設(shè)計(jì)的興趣大大提升，知識的掌握和應(yīng)用當(dāng)然也有了很大的提高。4.Proteus在理論教學(xué)中的應(yīng)用1、實(shí)例引導(dǎo)，激發(fā)興趣 在單片機(jī)的入門教學(xué)中總會提到單片機(jī)在工業(yè)控制、智能儀表、家用電器、辦公自動化等領(lǐng)域的極為廣泛的應(yīng)用。但是在課堂教學(xué)中很難提供具體的實(shí)物，容易讓學(xué)生產(chǎn)生單片機(jī)距離生活很遙遠(yuǎn)的感覺。Proteus軟件可以展示單片機(jī)的一些應(yīng)用實(shí)例，其自帶的大量的例子，如交通控制燈、計(jì)算器、國際象棋游戲機(jī)等，便于學(xué)生看到單片機(jī)在實(shí)際產(chǎn)品中的應(yīng)用電路。再通過運(yùn)行仿真，比如讓紅、綠、黃交通燈亮起來，讓計(jì)算器進(jìn)行各種計(jì)算，讓國際象棋游戲機(jī)進(jìn)行人機(jī)對弈等，可以極大地提高學(xué)生學(xué)習(xí)單片機(jī)的興趣，進(jìn)而引導(dǎo)他們主動學(xué)習(xí)單片機(jī)知識。教學(xué)實(shí)踐證明，通過Proteus軟件展示實(shí)例能夠收到事半功倍的效果。2、菜單窗口，展示資源 在單片機(jī)教學(xué)中，單片機(jī)的系統(tǒng)資源是一項(xiàng)重要的內(nèi)容，教師可以借助Proteus軟件讓學(xué)生更深入地了解單片機(jī)的系統(tǒng)資源。例如，對于寄存器內(nèi)容的查看，可以執(zhí)行在Debug菜單下Registers菜單項(xiàng)命令打開相應(yīng)的窗口。對于系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器的查看，可以執(zhí)行debug菜單下的Internal memory菜單項(xiàng)命令打開相應(yīng)的窗口。對于特殊功能寄存器的查看，同樣執(zhí)行Debug菜單下的SFR memory菜單項(xiàng)命令打開相應(yīng)的窗口。對于內(nèi)部程序存儲器的查看，還可以執(zhí)行Debug菜單下的Source code菜單項(xiàng)命令打開相應(yīng)的窗口查看內(nèi)部程序存儲器中的數(shù)據(jù)及其匯編代碼。在教學(xué)中，通過展示這些窗口，可使學(xué)生對單片機(jī)的存儲器結(jié)構(gòu)以及存儲方式有更進(jìn)一步的理解。Proteus 軟件所提供了30多個(gè)元件庫，數(shù)千種元件。元件涉及到數(shù)字和模擬、交流和直流等，如電阻、電容、二極管、三極管、MOS管，變壓器、繼電器、各種放大器、各種激勵(lì)源、各種微控制器、各種門電路、各種終端。對于一個(gè)仿真軟件或?qū)嶒?yàn)室，測試的儀器儀表的數(shù)量、類型和質(zhì)量，是衡量實(shí)驗(yàn)室是否合格的一個(gè)關(guān)鍵因素。在Proteus軟件包中，不存在同類儀表使用數(shù)量的問題，其提供的儀表有：交直流電壓表、交直流電流表、邏輯分析儀、計(jì)數(shù)計(jì)時(shí)器、信號發(fā)生器等，而且Proteus還提供了一個(gè)圖形顯示功能，可以將線路上變化的信號，以圖形的方式實(shí)時(shí)地顯示出來，其作用與示波器相似但功能更多。Proteus提供了豐富的測試信號用于電路的測試。這些測試信號包括模擬信號和數(shù)字信號等。3、軟件編程，電路驗(yàn)證在單片機(jī)匯編語言的指令及編程學(xué)習(xí)中，涉及的內(nèi)容主要包括對匯編語言中具體指令的執(zhí)行效果驗(yàn)證、算法的具體實(shí)現(xiàn)、程序中語法錯(cuò)誤的檢查和邏輯錯(cuò)誤的驗(yàn)證等內(nèi)容。在教學(xué)中，學(xué)生對單純的理論分析會感到枯燥，教師如果根據(jù)課堂內(nèi)容用Proteus軟件編寫好指令程序，并充分考慮學(xué)生的學(xué)習(xí)能力配合相應(yīng)的仿真電路，驗(yàn)證教學(xué)中的指令程序，便可以達(dá)到預(yù)期的教學(xué)目的。例如，對于兩個(gè)16位二進(jìn)制數(shù)的乘法運(yùn)算R4R5×R6R7=R3R4R5R6R7的匯編語言實(shí)現(xiàn)。為了直觀地驗(yàn)證程序執(zhí)行的正確性，教師可以提前設(shè)計(jì)一個(gè)能完成數(shù)據(jù)輸入（帶顯示)和結(jié)果輸出（帶顯示)的硬件電路。這樣通過仿真的輸入數(shù)據(jù)以及仿真計(jì)算的結(jié)果顯示，就可以驗(yàn)證編寫的乘法運(yùn)算是否正確。再如，在學(xué)習(xí)匯編程序設(shè)計(jì)中的循環(huán)控制程序時(shí)，教師可以使用Proteus軟件在Led.asm文件中編寫如下的一段程序，并設(shè)計(jì)相應(yīng)的電路（如圖1），通過全速運(yùn)行或單步運(yùn)行調(diào)試驗(yàn)證如下程序并進(jìn)行仿真，電路中的紅色指示燈從D1至D8依次循環(huán)點(diǎn)亮。在課堂教學(xué)中，利用這個(gè)設(shè)計(jì)好的例子可以驗(yàn)證循環(huán)控制程序的執(zhí)行效果、算法的具體實(shí)現(xiàn)及程序中的語法和邏輯有無錯(cuò)誤。學(xué)生通過紅色指示燈顯示的情況，可形象直觀地認(rèn)識循環(huán)控制程序的執(zhí)行效果，還可以根據(jù)現(xiàn)象分析程序中的算法、語法和邏輯有無錯(cuò)誤，達(dá)到很好的教學(xué)效果。5.Proteus在實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)室或?qū)嵱?xùn)場所的建設(shè)是各高校學(xué)科建設(shè)的重點(diǎn),這在以“工學(xué)結(jié)合”為指導(dǎo)思想的高職院校顯得尤為突出,學(xué)生知識的傳授很多是在實(shí)驗(yàn)室完成的,實(shí)踐證明這種教學(xué)模式具有良好的教學(xué)效果,但是也存在一些問題,主要表現(xiàn)在以下兩方面:一是電子技術(shù)更新?lián)Q代的時(shí)間較短,投入巨資購買的實(shí)驗(yàn)器材和實(shí)驗(yàn)設(shè)備,在經(jīng)過短短幾年的使用之后就有可能由于技術(shù)的進(jìn)步而落后了,從而不得不淘汰;二是有些電子元器件比如某些集成塊由于各種原因而損壞,從而不時(shí)需要進(jìn)行補(bǔ)充以維持實(shí)驗(yàn)室正常運(yùn)行。 Proteus是英國一家公司開發(fā)的電路仿真軟件,該軟件功能強(qiáng)大,界面友好,使用方便,可以進(jìn)行模擬電路、數(shù)字電路以及單片機(jī)軟硬件的聯(lián)合仿真,也可以進(jìn)行PCB版圖設(shè)計(jì),因此受到了許多電子工程師的厚愛,鑒于該軟件的突出性能,國內(nèi)許多高校在教學(xué)內(nèi)容中紛紛加入該軟件的使用介紹,有些高校還利用Proteus和Keil51建立單片機(jī)虛擬實(shí)驗(yàn)室12,降低了實(shí)驗(yàn)室運(yùn)行成本,有興趣的學(xué)生則可以利用該軟件提供的功能對自己設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行驗(yàn)證,所有這些,都為高校電子類專業(yè)教學(xué)提供了新的思路。采用Proteus 仿真軟件進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn), 具有比較明顯的優(yōu)勢,如涉及到的電子元件豐富、實(shí)驗(yàn) 內(nèi)容 全面、硬件投入少、實(shí)驗(yàn)過程中安全、損耗小、與工程實(shí)踐最為接近等。 5.1電子元件豐富，內(nèi)容全面 Proteus軟件提供了數(shù)千種元器件，它能實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容包括軟件部分的匯編、C 等語言的調(diào)試過程,也包括硬件接口電路中的大部分類型。對同一類功能的接口電路, 可以采用不同的硬件來搭建完成, 可以擴(kuò)展學(xué)生的思路和提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。該軟件可以加快電路系統(tǒng)開發(fā)的速度，節(jié)約開發(fā)成本，提高開發(fā)效率。 5.2硬件投入少， 經(jīng)濟(jì) 優(yōu)勢明顯 由于Proteus 軟件實(shí)驗(yàn)資源庫非常豐富，對于從模擬電路、數(shù)字電路、模數(shù)混合電路到單片機(jī)系統(tǒng)等領(lǐng)域都可以進(jìn)行電路的設(shè)計(jì)，而且其虛擬元器件的參數(shù)都是由實(shí)際元器件廠家提供，然后生成SPICE(Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis)模型，這樣就可以用Proteus軟件中的虛擬元器件代替實(shí)際元器件進(jìn)行設(shè)計(jì)電路，而無需去購買實(shí)際的元器件。這樣就可以節(jié)省大量的實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)，減輕了學(xué)生們的負(fù)擔(dān)。而且在選題、定方案等方面，也無需再考慮器件的成本問題和購買難度的問題，從而使學(xué)生們跟上時(shí)代的發(fā)展，盡自己最大的能力提出并親自設(shè)計(jì)構(gòu)思較巧妙、設(shè)計(jì)較新穎、方案較完善的綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，充分培養(yǎng)并發(fā)揮他們的創(chuàng)新能力，在實(shí)驗(yàn)測試與分析方面，Proteus所提供的儀表，不管在質(zhì)量還是數(shù)量上，都是可靠和經(jīng)濟(jì)的，且根本不需要進(jìn)行維護(hù)。5.3接近實(shí)踐，提高解決實(shí)際工程 問題 的能力 采用仿真軟件后, 學(xué)習(xí)的投入變得比較的小, 而實(shí)際工程問題的論文聯(lián)盟WWW.LWLM.COM整理 研究 , 也可以先在軟件環(huán)境中模擬通過, 再進(jìn)行硬件的投入,這樣處理, 不僅省時(shí)省力, 也可以節(jié)省因方案不正確所造成的硬件投入的浪費(fèi)。最后將仿真調(diào)試成功的電路移植到一個(gè)具體的硬件電路中進(jìn)行測試。將仿真軟件和具體的工程實(shí)踐如何結(jié)合起來, 利于對工程實(shí)踐過程的了解和學(xué)習(xí)。 5.4實(shí)驗(yàn)過程中安全，儀器多、損耗小 采用Proteus 仿真軟件進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)教學(xué),可以將大量教學(xué)信息直接地表現(xiàn)出來,節(jié)約大量昂貴的實(shí)驗(yàn)儀器費(fèi)用,調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動性,為實(shí)踐性教學(xué)設(shè)計(jì)過程帶來了很大的靈活性,并且打破了空間和時(shí)間的限制,避免真實(shí)實(shí)驗(yàn)或操作所帶來的各種危險(xiǎn),則不存在因操作不當(dāng)而造成的元器件和儀器儀表的損毀, 也涉及到儀器儀表等工作時(shí)所造成的能源消耗的問題。5.5采用多媒體教學(xué)，豐富了實(shí)踐性教學(xué)的 手段 在教學(xué)上虛擬實(shí)驗(yàn)采用局域網(wǎng)多媒體教學(xué)，通過局域網(wǎng)實(shí)現(xiàn)教師機(jī)對學(xué)生機(jī)同步演示電路圖并講解其原理，學(xué)生根據(jù)電路原理圖在虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)提供的元件庫中找到相應(yīng)的虛擬元件。實(shí)驗(yàn)完成后將數(shù)據(jù)輸入到電子實(shí)驗(yàn)報(bào)告系統(tǒng)中，自動生成實(shí)驗(yàn)報(bào)告，教師再通過主機(jī)將每位學(xué)生的實(shí)驗(yàn)報(bào)告收上來進(jìn)而完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。5.6 . 實(shí)驗(yàn)周期短在Proteus 軟件中設(shè)計(jì)電路可以很方便的判斷是硬件錯(cuò)誤，還是軟件錯(cuò)誤，方法如下：運(yùn)行Proteus的ISIS程序后，進(jìn)入該仿真軟件的主界面。通過工具欄中的p命令(從庫中選擇元件命令)，在pick devices窗口中選擇電路所需的元件，將其放置在合適的位置，然后設(shè)置元件參數(shù)，當(dāng)整體硬件電路連接完畢后，點(diǎn)擊電路原理圖的左下角執(zhí)行建，如果有錯(cuò)誤提示，則說明硬件電路連接有問題，需要對硬件電路進(jìn)行更改，如果沒有錯(cuò)誤，則電路可以運(yùn)行，并且可以在各器件的輸入和輸出端顯示電路運(yùn)行時(shí)，這些端點(diǎn)所處的高低電平狀態(tài)；然后開始編寫程序，在Source菜單的Define Code Generation Tools菜單命令下，選擇程序編譯的工具、路徑、擴(kuò)展名等項(xiàng)目；在Source5.7. 教學(xué)實(shí)例 ( 1 )在Proteus 軟件平臺中繪制原理圖 Proteus 軟件繪制原理圖先從軟件包的器件庫里取出所需的元件符號并在繪圖區(qū)布局好, 同時(shí)編輯好元件的參數(shù), 接著進(jìn)行連線, 添加必要的 網(wǎng)絡(luò) 標(biāo)號等步驟。 (2)編寫程序 (一)對于匯編語言，可直接在Proteus軟件平臺編寫、編譯程序，再把產(chǎn)生HEX 文件導(dǎo)入到AT89C51中。 (二)也可打開第三方軟件Keil Vision3, 新建項(xiàng)目, 選擇微處理芯片, 然后編寫程序, 編譯源程序。產(chǎn)論文聯(lián)盟WWW.LWLM.COM整理生HEX 文件, 并選中Use Proteus VSM Simulator。該溫控電路主要程序如下： DAT BIT P2.0 ;數(shù)據(jù)通信口 WDLSB DATA 30H ;讀出的溫度低字節(jié) WDMSB DATA 31H ;讀出的溫度高字節(jié) MAIN: MOV SP,#60H MOV P2,#0FFH MOV R2,#8 MOV R0,#40H ; OVER: MOV R0,#00H;清顯示緩沖 INC R0 DJNZ R2,OVER MOV TMOD,#21H;T0=16B Counter,T1=8B autoload MOV TH1,#0FDH;串口波特率960011.0592M MOV TL1,#0FDH MOV SCON,#50H;串口方式1: 8,N,1 MOV PCON,#00H MOV TH0,#LOW(65535-10000) MOV TL0,#HIGH(65535-10000) SETB EA SETB ET0 SETB TR1 SETB TR0 LOOP: LCALL DSWD ;調(diào)用讀出DS18B20溫度程序 SJMP LOOP ;讀出DS18B20溫度程序 DSWD: CLR EA LCALL RSTSNR JNB F0,KEND ;如果沒有應(yīng)答，返回主程序 MOV R0,#0CCH LCALL SEND_BYTE ;跳過ROM匹配 MOV R0,#44H ;發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令 LCALL SEND_BYTE SETB EA MOV P1,#00001111B MOV 48H,#1 ;延時(shí)75ms以上準(zhǔn)備讀 SS2: MOV 49H,#255 SS1: MOV 4AH,#255 SS0: DJNZ 4AH,SS0 DJNZ 49H,SS1 DJNZ 48H,SS2 MOV P1,#11111100B CLR EA LCALL RSTSNR JNB F0,KEND MOV R0,#0CCH ;跳過ROM匹配 LCALL SEND_BYTE MOV R0,#0BEH ;發(fā)出讀溫度命令 LCALL SEND_BYTE LCALL READ_BYTE MOV WDLSB,A LCALL READ_BYTE MOV WDMSB,A LCALL TRANS12 KEND: SETB EA RET (3)電路的調(diào)試與仿真 對于匯編語言程序可直接在Proteus平臺編譯、仿真和調(diào)試程序，如果采用第三方軟件KEil編程（C語言或匯編語言）可按照以下步驟進(jìn)行仿真調(diào)試。 (一) 打開Proteus 繪制電路圖, 在AT89C51 中導(dǎo)入在KEIl平臺中編譯出的HEX 文件,選中Use Remote Debug Monitor。 (二)在Keil 中選擇調(diào)試,可順序和單步運(yùn)行程序, 調(diào)出Proteus ISIS 界面, 在Debug 菜單下選擇Virtual Terminal, 打開虛擬終端, 在鍵盤上按鍵, 在虛擬終端窗口中就會顯示相應(yīng)的字符，調(diào)節(jié)虛擬的溫度傳感器（DS18B20）溫度，就可在數(shù)碼管中顯示準(zhǔn)確的溫度值。6.結(jié)束語 Proteus仿真與傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)相比,虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué) 方法 效率更高、互動性更好。傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)是在實(shí)驗(yàn)箱進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)室提供的儀器和實(shí)驗(yàn)箱上提供的元件有限，只能完成一些常規(guī)實(shí)驗(yàn)。而在虛擬實(shí)驗(yàn)平臺上提供了大量的虛擬儀器和 電子 元件供學(xué)生使用,這樣就可以在虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性，這是傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)無法比擬的。參考文獻(xiàn) 1許文斌，proteus 軟件在單片機(jī)系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的 應(yīng)用 J.商業(yè) 經(jīng)濟(jì) ，2006，(3). 2代啟化，proteus 在單片機(jī)電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用J.自動化與儀器儀表，2006，(6). 3周潤景，張麗娜，基于Proteus 的電路及單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真M.北京航空航天大學(xué)出版社，2006.5.4 唐前輝，丁明亮Proteus入門教程重慶電專動力系，2006.55 代啟化， 基于Proteus的電路設(shè)計(jì)與仿真. 現(xiàn)代電子技術(shù)，2006，19期.6 彭偉.單片機(jī)c語言程序設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)100例M.北京：北京電子工業(yè)出版社.20107少航，李山.苗亮亮等.基于Proteus的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真J.現(xiàn)代電子技術(shù).2007（6）附錄1：圖1、8086和8255A接口擴(kuò)展實(shí)例Proteus仿真電路圖圖2、仿真結(jié)果圖附錄2：圖3、DAC0832電路原理圖圖4、三角波21