proteus在《微機原理》教

學(xué)中的應(yīng)用

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鄭州科技學(xué)院

《微型計算機原理》課程設(shè)計

題目proteus在《微機原理》

教學(xué)中的應(yīng)用

學(xué)生姓名馮強一_____________

專業(yè)班級11級計科一班___________

學(xué)號20111號04_______________

所在系信息工程學(xué)院____________

指導(dǎo)教師王清珍____________

完成時間2013年12月13日

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目錄

1引

言O(shè)?OCOOOOO??OOOO?O?OO

O?OOO??O?OO.3

2課題背景及意

義OO??O?OO?OOO..OO??O3

3proteus軟件介

紹。O?OOOO.OOOO?O??O?OO??O5

4proteus在理論教學(xué)中的應(yīng)用??O0*0.00.0

7

5proteus在實踐教學(xué)中的應(yīng)用.o.o..o..oo

10

6結(jié)束

語。?OO??O??OO?O??OO?O???O?O??O?OO..14

7參考文

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ltJAoo??O?0???O??O?O???O????O?????OO

15

附錄1........................................。.O.........O.16

附錄2........................................................17

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1o引言

伴隨著計算機技術(shù)的迅猛發(fā)展虛擬仿真實驗室應(yīng)運而

生，將計算機仿真技術(shù)引入電子線路課程設(shè)計教學(xué)之中，是對傳

統(tǒng)實踐教學(xué)和電子電路設(shè)計的重大突破。先在計算機上進行虛擬

設(shè)計、仿真，然后將結(jié)果應(yīng)用到實際電路之中，既降低了設(shè)計成

本，又縮短了整個設(shè)計的周期，從而提高了效率,作為傳統(tǒng)實驗的

重要補充，虛擬實驗豐富了實踐性教學(xué)的手段，有利于現(xiàn)代實

驗教學(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)板來進行開發(fā)，這時可以選

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)計的能力，為今后更高層次的設(shè)

計和實踐打下基礎(chǔ).

《微機原理與應(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（為主要內(nèi)容進行教學(xué).

近年來，隨著計算機技術(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)的單片機教學(xué)帶來沖擊，對微

機教學(xué)方法的改進提出了新的課題.本文通過對單片機教學(xué)改革

的思考,分析單片機實驗教學(xué)中存在的弊端,提出了一種新的實驗

教學(xué)方法,在實驗環(huán)節(jié)中引入了EDA技術(shù)，以新款的EDA軟件

Proteus為平臺，設(shè)計一套符合世道需要的實驗系統(tǒng)。

全文針對整個實驗系統(tǒng),首先介紹了作為實驗系統(tǒng)軟件平臺

o

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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，詳細地介紹proteus在理論教學(xué)中的應(yīng)用和Proteus

在實踐教學(xué)中的應(yīng)用，最后，對全文進行總結(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

(即單片的微型計算機).1971年美國的INTEL公司生產(chǎn)的4位

單片機4004和1972年生產(chǎn)的雛形8位單片機80()8,特別是1976

年9月INTEL公司的MCS—48單片機問世以來，在短短的十幾

年間，經(jīng)歷了多次更新?lián)Q代，其發(fā)展速度大約每兩二年要更新一

代，集成度增加一倍，功能翻一番.單片機發(fā)展速度之快、應(yīng)用范

圍之廣以達到了驚人的地步，他已滲透到生產(chǎn)和生活的各個領(lǐng)域,

應(yīng)用非常廣泛.

盡管目前單片機的品種很多，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，但其

功能有很大的增強.此外它還具有品種全、兼容性強、軟硬件資料

豐富等特點。因此51系列單片機應(yīng)用非常廣泛，成為繼MCS一

48之后最重要的單片機品種。直到現(xiàn)在，MCS—51仍不失為單

片機的主流機型、MCS51系列單片機主要包括8031、8086和8751

等產(chǎn)品，具有結(jié)構(gòu)緊湊、裸機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“名機二隨著半導(dǎo)體技術(shù)的飛速發(fā)展,

51系列單片機的處理速度更快，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)在單片機的應(yīng)用日益廣泛深入，諸如在智

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能儀表、家用電器和軍事設(shè)備的智能化以及實時過程控制等方面,

單片機都能扮演著非常重要的角色。單片機的設(shè)計開發(fā)具有廣闊

的前景，估計近10年內(nèi)8位的單片機將仍然是主流機型，其設(shè)計

也是嵌入式產(chǎn)品開發(fā)的基礎(chǔ).所以，單片機的學(xué)習(xí)十分重要。

在許多院校的教學(xué)實踐中總會有人提出與“微機原理及應(yīng)用”

課程特點，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.現(xiàn)在各學(xué)校的單片機實驗教學(xué)一般分

為兩種：驗證性實驗教學(xué)和綜合設(shè)計性實驗教學(xué).但是這兩種實驗

教學(xué)方式中都存在了諸多缺陷.

各大電子牛產(chǎn)廠家紛紛涉足學(xué)校的驗證性實驗教學(xué)領(lǐng)域，推

出了先進、智能、完善的實驗設(shè)備，并配備了詳盡的使用說明書及

實驗講義，這樣表面上實驗設(shè)備的先進與否體現(xiàn)了學(xué)校的實驗水

平，但是對學(xué)生來說，實驗設(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，實驗教學(xué)板有教學(xué)中硬件電路固定、學(xué)生不

能更改、實驗內(nèi)容固定等方面的局限性，對擴展學(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)的實驗教學(xué)中，忽視了學(xué)生實驗?zāi)芰Φ呐?/p>

養(yǎng)，對于實驗設(shè)計能力的培養(yǎng)，則很少涉及到.學(xué)生學(xué)習(xí)了理論，要

想將其應(yīng)用到實際的工程實踐中，其難度是比較大的.

因此，近年來學(xué)校中普遍提倡在實驗教學(xué)中加入綜合

性設(shè)計實驗，讓學(xué)生們通過來選定自己感興趣的題目，查找大量

的文獻資料?，再對多種方案進行比較及篩選，選擇一到兩種較為

完善的設(shè)計方案，進行硬件電路的搭建和軟件的設(shè)計，通過觀察

和分析，完成整體電路的設(shè)計。這種方法確實能夠擴展學(xué)生的思路

和提高學(xué)生的動手能力、實驗設(shè)計能力及學(xué)習(xí)興趣，也取得了一

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定的成績。但是這種設(shè)計性實驗也存在著許多弊端，有的題目由于

種種原因，根本無法實現(xiàn)。

為了克服上述兩種實驗教學(xué)方法的缺點，很多高校都提出用

EDA技術(shù)進行電路的設(shè)計與實現(xiàn)。EDA設(shè)計思路是：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，都是在計算

機中完成，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，都是在計算機中完成，所用的工作都是虛擬的。計軟件已

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，都能進行

諸如頻率響應(yīng)，噪音分析等電路分析，主要用干模擬電路、數(shù)字

電路、模數(shù)混合電路的性能仿真與分析，但對于單片機設(shè)計及軟件

編程，最重要的是兩者的聯(lián)調(diào)，這些軟件都無法實現(xiàn)，所以造成了

單片機系統(tǒng)設(shè)計周期長、設(shè)計費用高等缺點。

2o2EDA技術(shù)的發(fā)展

電子設(shè)計的核心是EDA技術(shù)。EDA是指以計算機為工作平

臺，融合應(yīng)用電子技術(shù)、計算機技術(shù)、智能化技術(shù)最新成果而研

制成的電子CAD通用軟件包，主要能輔助進行三方面的設(shè)計工

作，即IC設(shè)計、電子電路設(shè)計和PCB設(shè)計.EDA技術(shù)已有3()年

的發(fā)展歷程，大致可分為三個階段。70年代為計算機輔助設(shè)計

(CAD)階段，人們開始用計算機輔助進行IC版圖編輯、PCB

布局布線，取代了手工操作。80年代為計算機輔助工程(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)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計，并且通過電氣連接網(wǎng)絡(luò)表將兩者結(jié)

合在一起，實現(xiàn)了工程設(shè)計。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

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系統(tǒng)設(shè)計自動化（EDA）階段.EDA軟件Proteus不僅能滿足電子

設(shè)計的需求，還能滿足單片教學(xué)中的各種要求。

3.PR0TEUS軟件簡介

PROTEUS軟件由Labcenter公司開發(fā)，是目前世界上最

先進、最完整的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計與仿真平臺，可以實現(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)計等功能，是目前唯一能夠?qū)Ω鞣N

處理器進行實時仿真、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KEilC51uVision2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，同時還支持PLM、匯編和C語言的程序設(shè)計.它的界面

友好易學(xué)，在調(diào)試程序、軟件仿真方面有很強大的功能。

ProteusVSM的核心是ProSPICE,這是一個組合了

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個模型。

ProteusVSM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、時鐘計數(shù)器、虛擬終端以及簡單

的電壓計、電流計。此外仿真器能通過色點來顯示每個管腳的狀

況，這點在單步調(diào)試I/O碼時絕對非常有用。

ProteusVSM最主要的特點是它能把微處理器軟件作用

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

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一道駐留在原理設(shè)計中，它仿真執(zhí)行目標碼，就像在真正的單片

機系統(tǒng)上。如果程序代碼向一個外設(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，如同真實系統(tǒng)一樣。

PROTEUSVSMFORARM/LPC2000包含做PHILIPS公司

LPC2000系列設(shè)計仿真所需的一切。支持ARM和THUMB指令集。

支持片上外設(shè)：GPIO,timers,RTC,UARTS,SPI,I2C,MAM,

PLL,ADCandwatchdogtimer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

式文件進行源碼調(diào)試.可以利用IAREmbeddedWorkbench和

KEI1UV3與PROTEUS進行聯(lián)調(diào).這個軟件包包括：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.ARM7TDMT和ARM7TDM1—S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PROTEUSVSM仿真通過的設(shè)計可以直

接導(dǎo)入到ARES中進行PCB設(shè)計。

Proteus與其電子仿真軟件不同的是，它不僅能仿真單片機

CPU的工作情況，還能仿真單片機外圍電路或沒有單片機參與的

其它電路的工作情況因此在仿真和程序調(diào)試時，關(guān)心的不再是某

些語句執(zhí)行時單片機寄存器和存儲器內(nèi)容的改變，而是從工程的

角度直接看程序運行和電路工作的過程和結(jié)果。對于這樣的仿真

實驗，從某種意義上講,是彌補了實驗和工程應(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StanfordUniversity,UniversityOfCalifornia,

CambridgeUniversity,Carlislecollege,香港理工大學(xué),中山

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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)計方

式使學(xué)生更能體驗到電子設(shè)計的魅力，學(xué)生對單片機以及電子設(shè)

計的興趣大大提升，知識的掌握和應(yīng)用當(dāng)然也有了很大的提高.

4oProteus在理論教學(xué)中的應(yīng)用

1、實例引導(dǎo)，激發(fā)興趣

在單片機的入門教學(xué)中總會提到單片機在工業(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物，容易讓學(xué)生產(chǎn)生單片機距離生活

很遙遠的感覺。Proteus軟件可以展示單片機的一些應(yīng)用實例,其

自帶的大量的例子，如交通控制燈、計算器、國際象棋游戲機等,

便于學(xué)生看到單片機在實際產(chǎn)品中的應(yīng)用電路.再通過運行仿真,

比如讓紅、綠、黃交通燈亮起來，讓計算器進行各種計算，讓國

際象棋游戲機進行人機對弈等，可以極大地提高學(xué)生學(xué)習(xí)單片機

的興趣，進而引導(dǎo)他們主動學(xué)習(xí)單片機知識.教學(xué)實踐證明，通過

Proteus軟件展示實例能夠收到事半功倍的效果。

2、菜單窗口，展示資源

在單片機教學(xué)中，單片機的系統(tǒng)資源是一項重要的內(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Internalmemcry菜單項命

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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SFRmemory菜單項命令打開相應(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Sourcecode菜單項

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)及其匯編代瑪.

在教學(xué)中，通過展示這些窗口，可使學(xué)生對單片機的存儲器結(jié)構(gòu)以

及存儲方式有更進一步的理解。

Proteus軟件所提供了30多個元件庫，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、各種激勵源、各種

微捽制器、各種門電路、各種終端°對干一個仿真軟件或?qū)嶒炇遥?/p>

測試的儀器儀表的數(shù)量、類型和質(zhì)量,是衡量實驗室是否合格的一

個關(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、計數(shù)計時器、信號發(fā)生器等,而且Proteus還提供了一個圖形

顯示功能，可以將線路上變化的信號，以圖形的方式實時地顯示

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，電路驗證

在單片機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)行效果驗證、算法的具體實現(xiàn)、程

序中語法錯誤的檢查和邏輯錯誤的驗證等內(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

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真電路，驗證教學(xué)中的指令程序，便可以達到預(yù)期的教學(xué)目的.

例如,對于兩個16位二進制數(shù)的乘法運算

R4R5XR6R7=R3R4R5R6R7的匯編語言實現(xiàn).為了直觀地驗證程序

執(zhí)行的正確性，教師可以提前設(shè)計一個能完成數(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

及仿真計算的結(jié)果顯示，就可以驗證編寫的乘法運算是否正確C

再如，在學(xué)習(xí)匯編程序設(shè)計中的循環(huán)控制程序時，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)

計相應(yīng)的電路（如圖1）,

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ORGOOOOH

AJMPMAIN

ORG0030H

MAIN:MOVR3.#8;設(shè)曲流水位數(shù)

MOVPO,#】1111110b；從P0.0開始

LOOP:ACAIXDEUYIS

MOVA.PO;讀取PO當(dāng)前數(shù)據(jù)到ACC

RLA;左移一位

MOVPO,A;將左移的數(shù)據(jù)再送到PO

DJNZR3.IQOP；沒有完成8位繼續(xù)

MOVPO.WEFH；熄滅所有燈

IJMPMAIN:競成后返【可到開始再來延時子程后

DELAYIS:MOVR0.#255

L00P1:MOVRL#100

DJNZRl.S

DJNZRO.LOOP1

RET

END

E

i

圖1LED循環(huán)控制電路

通過全速運行或單步運行調(diào)試驗證如下程序并進行仿真，電路

中的紅色指示燈從D1至D8依次循環(huán)點亮.在課堂教學(xué)中，利用這

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個設(shè)計好的例子可以驗證循環(huán)控制程序的執(zhí)行效果、算法的具體

實現(xiàn)及程序中的語法和邏輯有無錯誤.學(xué)生通過紅色指示燈顯示

的情況,可形象直觀地認識循環(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、語法和邏輯有無錯誤，達到很好的教學(xué)效

果。

5.Proteus在實踐教學(xué)中的應(yīng)用

實驗室或?qū)嵱?xùn)場所的建設(shè)是各高校學(xué)科建設(shè)的重點，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

授很多是在實驗室完成的，實踐證明這種教學(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代的時間較短,投入巨資購買的實驗器材和實驗設(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，從而不時需要進行補充以維持實驗室正常運行。

Proteus是英國一家公司開發(fā)的電路仿真軟件,該軟件功能

強大，界面友好，使用方便，可以進行模擬電路、數(shù)字電路以及單

片機軟硬件的聯(lián)合仿真,也可以進行PCB版圖設(shè)計，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建立單片機虛擬實驗室[1][2],降低了實驗室運行成

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)計的電

路進行驗證,所有這些,都為高校電子類專業(yè)教學(xué)提供了新的思

路.

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采用Proteus仿真軟件進行虛擬實驗，具有比較明顯

的優(yōu)勢，如涉及到的電子元件豐富、實驗內(nèi)容全面、硬件投入

少、實驗過程中安全、損耗小、與工程實踐最為接近等.

5o1,電子元件豐富，內(nèi)容全面

Proteus軟件提供了數(shù)千種元器件，它能實驗的內(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，可以采用不同的便

件來搭建完成，可以擴展學(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。

5o2.硬件投入少，經(jīng)濟優(yōu)勢明顯

由于Proteus軟件實驗資源庫非常豐富,對于從模擬電路、

數(shù)字電路、模數(shù)混合電路到單片機系統(tǒng)等領(lǐng)域都可以進行電路的

設(shè)計，而且其虛擬元器件的參數(shù)都是由實際元器件廠家提供，然

后生成SPICE(SimulationProgramwithIntegratedCircuit

Emphasis)模型,這樣就可以用Proteus軟件中的虛擬元器件代替

實際元器件進行設(shè)計電路,而無需去購買實際的元器件。這樣就可

以節(jié)省大量的實驗經(jīng)費，減輕了學(xué)生們的負擔(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)生們跟上時代的發(fā)展，盡自己最大的能力提出并親自設(shè)計構(gòu)

思較巧妙、設(shè)計較新穎、方案較完善的綜合設(shè)計性實驗，充分培

養(yǎng)并發(fā)揮他們的創(chuàng)新能力，在實驗測試與分析方面,Protous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)濟的,且根本不

需要進行維護。

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5o3.接近實踐,提高解決實際工程問題的

能力

采用仿真軟件后，學(xué)習(xí)的投入變得比較的小，而實際工

程問題的研究，也可以先在軟件

環(huán)境中模擬通過，再進行硬件的投入，這樣處理，不僅省時省力,

也可以節(jié)省因方案不正確所造成的硬件投入的浪費。最后將仿真

調(diào)試成功的電路移植到一個具體的硬件電路中進行測試。將仿真

軟件和具體的工程實踐如何結(jié)合起來，利于對工程實踐過程的了

解和學(xué)習(xí).

5.4.實驗過程中安全，儀器多、損耗小

采用Protous仿真軟件進行的實驗教學(xué),可以將大量教

學(xué)信息直接地表現(xiàn)出來,節(jié)約大量昂貴的實驗儀器費用，調(diào)動學(xué)生

的學(xué)習(xí)積極性和主動性，為實踐性教學(xué)設(shè)計過程帶來了很大的靈

活性，并且打破了空間和時間的限制，避免真實實驗或操作所帶

來的各種危險，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)，豐富了實踐性教

學(xué)的手段

在教學(xué)上虛擬實驗采用局域網(wǎng)多媒體教學(xué)，通過局域網(wǎng)

實現(xiàn)教師機對學(xué)生機同步演示電路圖并講解其原理，學(xué)生根據(jù)電

路原理圖在虛擬實驗系統(tǒng)提供的元件庫中找到相應(yīng)的虛擬元件.

實驗完成后將數(shù)據(jù)輸入到電子實驗報告系統(tǒng)中，自動生成實驗報

告，教師再通過主機將每位學(xué)生的實驗報告收上來進而完成整個

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實驗教學(xué)。

5o6o實驗周期短

在Proteus軟件中設(shè)計電路可以很方便的判斷是硬件錯誤，

還是軟件錯誤,方法如下：運行Proteus的TSTS程序后,進入該仿

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pickdevices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，點擊電路

原理圖的左下角執(zhí)行建，如果有錯誤提示，則說明硬件電路連接

有問題，需要對硬件電路進行更改,如果沒有錯誤，則電路可以運

行，并且可以在各器件的輸入和輸出端顯示電路運行時，這些端

點所處的高低電平狀態(tài);然后開始編寫程序，在Source菜單的

DefineCodeGenerationTools菜單命令下，選擇程序編譯的工

具、路徑、擴展名等項目；在Source

507.教學(xué)實例

（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、同時編輯好元件的參數(shù)，接

著進行連線，添加必要的網(wǎng)絡(luò)標號等步驟。

（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KeilVision3,新建項目，

選擇微處理芯片，然后編寫程序，編譯源程序。產(chǎn)

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生HEX文件，并選中UseProteusVSMSimulator.

該溫控電路主要程序如下：

DATBITP2.0微據(jù)通信口

WDLSBDATA30H;讀出的溫度低字節(jié)

WDMSBDATA31H;讀出的溫度高字節(jié)

MAIN：MOVSP,#60H

MOVP2,#OFFH

MOVR2,#8

MOVRO,#40H;

OVER：MOV④R0/00H：清顯示緩沖

INCRO

DJNZR2,OVER

MOVTMOD,#21H;TO=16BCounter,T1=8Bautoload

MOVTH1,#0FDH;串口波特率9600@11.0592M

MOVTL1,#OFDH

MOVSCON,#50H;串口方式1:8,N,1

MOVPCON,#OOH

MOVTHO,#LOW(65535—1()000)

MOVTL0,#HIGH(65535-10000)

SETBEA

SETBETO

SETBTRI

SETBTRO

LOOP:LCALLDSWD；調(diào)用讀出DS18B20溫度程序

SJMPLOOP;讀出DS18B20溫度程序

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DSWD：

CLREA

LCALLRSTSNR

JNBFO,KEND;如果沒有應(yīng)答，返回主程序

MOVRO,#OCCH

LCALLSEND_BYTE；品兆過ROM匹酉己

MOVRO,#44H；發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令

LCALLSEND_BYTE

SETBEA

MOVPI,#OOOOHIIB

MOV48H,#1;延時75ms以上準備讀

SS2：MOV49H,#255

SS1:MOV4AH,#255

SSO：DJNZ4AH,SS0

DJNZ49H,SSI

DJNZ48H,SS2

MOVPl,#1111110()B

CLREA

LCALLRSTSNR

JNBF(),KEND

MOVRO,#OCCH；跳過ROM匹配

LCALLSEND_BYTE

MOVRO,#0BEH；發(fā)出讀溫度命令

LCALLSEND_BYTE

LCALLREADBYTE

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MOVWDLSB,A

LCALLREAD_BYTE

MOVWDMSB,A

LCALLTRANS12

KEND：SETBEA

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

按照以下步驟進行仿真調(diào)試.

（一）打開Proteus繪制電路圖，在AT89c51中導(dǎo)入

在KEII平臺中編譯出的HEX文件，選中UseRemoteDebug

Monitoro

（二）在Keil中選擇調(diào)試，可順序和單步運行程序，調(diào)

出ProteusISIS界面,在Debug菜單下選擇VirtualTerminal,

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（DS18B2O）溫度，就可在數(shù)碼管

中顯示準確的溫度值。

6o結(jié)束語

Proteus仿真與傳統(tǒng)的實驗教學(xué)相比,虛擬實驗教學(xué)

方法效率更高、互動性更好％傳統(tǒng)實驗是在實驗箱進行,實驗室

提供的儀器和實驗箱上提供的元件有限，只能完成一些常規(guī)實驗.

而在虛擬實驗平臺上提供了大量的虛擬儀器和電子元件供學(xué)生

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使用，這樣就可以在虛擬實驗教學(xué)過程中激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性，這是

傳統(tǒng)實驗教學(xué)無法比擬的.

參考文獻

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用》[J].商業(yè)經(jīng)濟,2006,(3)o

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