Proteus在单片机仿真教学实验中的应用研究

摘 要 通过对如何利用Proteus进行单片机软硬件仿真进行简述，以期在单片机理论教学中力避枯燥，并以Proteus作实验平台，将教学融于实践，可以让学生感知所编程序的实际效果从而更好地掌握所学知识。

关键词 Proteus 单片机 电路软件 硬件仿真

中图分类号：TP368.1-4 文献标识码：A

随着我国教育信息化步伐和“互联网+”建设的不断加快，利用现代化教育资源构建网络化、数字化、个性化的教育教学方式方法已经成为一种新的发展趋势。同时基于软件仿真设计的实验教学也越来越多，越来越重要。软件仿真实验教学作为理论教学的扩展和补充，不仅可以改善原理简述的抽象性，还可以帮助学生加深对理论知识的理解，并进一步拓展知识面，激发学生的探究兴趣和能力。

1研究现状

作为计算机技术在控制领域的应用。单片机以其体积小、性能强、集成度高、功耗低、控制能力强、易扩展等特点，广泛应用于工业自动化方面、仪器仪表、家用电器、医用设备、信息和通信产品方面、航空航天、军事、专用设备的智能化管理及过程控制等领域。

目前的单片机教学采用项目教学法，不少内容抽象、乏味，若不通过实验很难让学生提起兴趣，得到更好的理解，而以前的实验硬件平台能做的实验有限，效果不理想，开设成本也很高，培养出来的学生既不知如何设置电路，也不知选择芯片的哪些引脚，只会单一的编程验证，且编写的程序都是为了实现试验箱上的功能，根本满足不了实际项目课题的需要。

2研究意义

现在使用的教学仿真软件有多种，这些软件各具特点，在教学实践中根据不同专业及需求可以选用不同的软件。Proteus是世界上著名的EDA工具（仿真软件），从原理图布图，代码调试到单片机与电路协同仿真，一键切换到PCB设计，真正实现了从概念到产品的完整设计。是世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模拟仿真软件三合一的设计平台。Proteus仿真软件具有数字、模拟及数字/模拟混合电路的仿真能力；还提供了电路的直流工作点分析、瞬态分析、噪声和失真分析等多种常用的电路仿真分析方法。这些分析方法基本能满足一般电路的分析设计要求。

在单片机实验教学中采用Proteus软件能更好地解决采用虚拟技术解决单片机及其电路的设计和协同仿真的问题，无需硬件实验平台，只需利用个人计算机进行单片机软硬件同步仿真，仿真结果即可直接运用于真实设计。因此采用Proteus电路仿真软件建立的网上单片机实训室既解决了以往单片机编程过程中的抽象性问题，同时还极大程度地扩展了单片机硬件电路资源，降低了实验教学成本，也使教学过程更加直观，还为学习者提供了一个即时可学式实验室。

3 Proteus在单片机功能开发中的作用

目前，实物单片机实验室的基本功能主要包括元器件选择、电路连线、单片机程序编写、系统运行调试和硬件电路测试，而利用Proteus仿真软件所提供的不同功能可以完全保证对其完全实现。

（1）系统资源。任何一种单片机都提供了一定的系统资源。对于51系列单片机来讲，所供的资源是以寄存器和存储器的方式体现出来的。Proteus仿真软件所提供的元器件包括了电阻、电容、二极管、三极管、MOS管、555定时器等模拟元器件和74系列1vrL芯片、4000系列CMOS芯片、存储器、FC元器件等数字元器件以及PIC、AVR、8051系列单片机，学习者可以通过选取所需的元器件并对参数进行修改实现单片机实验元器件的选择。

（2）硬件电路的设计、制作与调试。硬件电路的设计包括两部分内容：一是系统的扩展；二是系统的配置。大部分常用的硬件电路设计可以通过Proteus软件来实现，学生通过Proteus软件的使用，可以很方便地掌握硬件电路的设计方法。Proteus仿真软件具有导线自动连线功能，使用时只需单击元器件的引脚系统就可进行自动布线，同时，学习者也可根据需要对走线方式进行调整，完成系统电路的整体线路连接，此功能使学习者更加方便的对电路结构进行理解。

（3）程序编写。利用Proteus仿真软件的编程功能学习者可以进行单片机程序编写实验，并在软件中进行目标代码的仿真运行，利用软件所提供的诊断及追踪信息，学习者可以发现代码中所存在的问题并进行修改。

（4）系统运行调试。利用Proteus软件的仿真调试可以实现系统的调试。Proteus可以作为硬件仿真和调试界面。Proteus仿真软件还提供了系统单步运行仿真调试功能，并可以通过此功能模拟单片软件调试器功能，使学习者观察设计效果，同时，在程序运行过程中单片机引脚的电平状态也将实时地显示出来，这为学习者更好地理解程序运行提供了很好的帮助。

（5）硬件电路测试。除了上述功能，Proteus仿真软件还包含了大量的虚拟仪器，如示波器、逻辑分析仪、函数发生器、时钟计数器、电压计和电流计等单片机硬件电路测试所需的试验仪器，学习者可以通过此功能仿照真实情况完成对硬件电路的测试与检查。

通过实地教学反馈，针对单片机控制系统是软、硬件结合的应用系统，若将Proteus软件引入单片机课堂教学，可以构建一个适合“教、学、做”一体化教学的单片机虚拟实训室，大大提高学习效率，方便实践操作。

4结论

叙述了单片机实验教学的发展现状，介绍了Proteus仿真软件创新性的功能，研究了Proteus仿真软件在单片机实验教学中的作用。通过实践证明，其构建的虚拟实验室与传统单片机实验室相比，具有开放、灵活和成本低等特点。使用该实验能够实现以教师为引导、以项目为主线、以学习者为实验主体的教学新方法，在提高教学效率的同时，使学习者形成工程设计思路，并利用电路仿真和互联网技术实现了设计、开发、调试并形成产品的全过程，增强了单片机实验的创新性。

参考文献

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