基于Proteus仿真实验室的构建

【摘 要】本文分析了传统单片机实验室的利弊，阐述了建立虚拟仿真实验室的原因，提出了虚拟仿真实验室的框架和构建方案。通过本文的分析研究为以后的软件仿真与实验装置的结合提供一些理论依据。

【关键词】Proteus；仿真实验室；构建

一、Proteus仿真实验室概念

Proteus仿真实验室就是把计算机当作实验平台和实验中心，通过网络进行电路分析、数字电路、嵌入式系统（单片机应用系统、ARM应用系统）、模拟电路、微机原理与接口技术等课程，在计算机软件上进行电路设计、仿真和调试等通常在实验室完成的实验。Proteus仿真实验室的实验主要是电路分析、数字电路、模拟电路、嵌入式系统（单片机应用系统、ARM应用系统）等课程的实验和研究。

二、Proteus虚拟仿真实验室系统结构。

Proteus虚拟仿真实验室系统结构如图1所示，以建立在计算机网络平台上的Proteus软件平台为基础，构建一个完整的Proteus实验系统的综合设计与创新实训平台。在Proteus实验系统结构中，从原理图设计、单片机编程、系统仿真到PCB设计一气呵成，真正实现了从概念到产品的完整设计。

（1）计算机网络平台。从图中可知，Proteus实验系统是建立在计算机网络平台上的。为了使更多的模拟实验者参与到仿真实验中来，实现资源共享，要发挥Proteus实验室的网络资源开放的作用，实现多人参与实验，以Proteus服务器为网络中心，实现Proteus仿真实验的全覆盖。（2）Proteus软件平台。Proteus是一种强大的计算机自动化设计软件，能够提供智能原理图设计系统，SPIC模拟电路、数字电路以及MCU器件混合仿真系统和PCB设计系统功能。（3）Proteus实验系统。Proteus实验系统是仿真实验室的核心，其系统能够在实验中直观的显示实验的过程，通过图形显现实验的每个细节，使参与实验操作的人员能够对实验的动态有个感官的过程。

三、单片机虚拟仿真实验的内容构成

Proteus软件具有动态的模仿优势，在教学中可以通过《单片机原理与应用》这门课程的教学内容进行分析研究，对教学的知识点进行拆分和综合，可将Proteus单片机仿真实验分为基础性试验、综合性试验和创新性实验。基础性试验是对单片机系统相关课程中的实验进行模拟设计及设计验证，实验设计的目的将学生在课堂上所学的知识进行消化，同时学会用Pro

teus软件系统解决课堂上出现的问题，使课堂教学与实验相结合；综合性实验是在学生学习单片机系统模拟实验的基础上，增加实验的内容，在实验教师的指导下，运用MCU解决命题性实验的题目，学生按照拟定的题目内容进行电路图设计、仿真调试、代码的编写、PCB设计、制作PCB和验证PCB设计等一系列过程。由于在Proteus软件平台上，一个产品项目可以做到从原理图设计、单片机编程、系统仿真到PCB设计的完整过程，实现从概念到产品的完整设计。而完整的工作过程包括资讯、计划、决策、实施、检查、评估6个环节，项目化实验主要有四个步骤：（1）工作任务的描述。包括工作任务在整个工作体系中所表现的出的作用、所处的地位，完成工作任务需要的设备、工具和材料等等；（2）现场演示与理论讲解。教师根据工作任务，进行现场作品演示，演示作品制作的过程，加深学生的感性认识，同时在演示文本的过程穿插理论的讲解，引导学生在Proteus仿真实验中构建理论知识；（3）项目的实施。根据老师的讲解和工作任务对题目进行设计和制作，完成课题项目；（4）对仿真实验进行总结。教师对学生完成的作品进行评价，包括作品的外观、产品制作水平和质量等级等，在学生之间进行对比分析，找出优点和缺点。因此，引入Proteus虚拟仿真实验系统后的单片机系统相关课程，非常适应于采用基于工作过程的项目式教学模式，利于单片机系统课程开展基于工作过程的项目化课程教学改革。

在教学实验中，充分的利用学校现有的计算机设备，购置Proteus软件，帮助学生消化教学中的难点，加强学生的理解能力，提高学生的动手能力和创新能力。引入Proteus虚拟仿真实验，有利于促成课程和教学改革，更有利于具备工程实践能力的应用性人才的培养。

参 考 文 献

[1]岳东海.基于PROTEUS的虚拟实验室在实践性教学中的应用[J].常州信息职业技术学院学报.2007（3）：47～49

[2]杨立波.基于Proteus的单片机虚拟试验平台的开发[J].太原大学学报.2008（3）：107～109