Proteus仿真软件在单片机教学中的应用

摘要：阐述单片机传统教学模式面临的问题，Proteus仿真软件与单片机教学实践，包括硬件设计、软件 设计、仿真技术的应用，从而教学内容更加形象化。

关键词：单片机，仿真软件，形象化教学。

1  Proteus仿真软件与单片机教学

Proteus软件属于一种EDA工具软件，由英国 Labcenter.electronics公司研发。它分为两部 分，一是智能原理图输入系统ISIS与虚拟系统模 型VSM，二是高级布线及编辑软件ARES，也称为 PCB。它属于当前最好的单片机仿真软件，在无硬 件的时候该软件能够把单片机实例功能进行形象化 展示，而且也能展示单片机实例的运行过程，便于 学生理解与掌握。具体来讲，该仿真软件在单片机 教学中具有下列优势：

（1）将单片机仿真与SPICE 电路仿真有机相结合。该软件不仅能仿真模拟电 路、数字电路，而且也能仿真数字、模拟混合电 路，但它最典型的特点就是可以仿真单片机。它的 单片机仿真库中包括PIC系列、51系列、AVR系列、 摩托罗拉68MH11系列等常用的MCU，这方面主要与 Maplab、Keil比较相似，但区别在于Proteus可以 对单片机的外围电路进行仿真。在单片机设计中用 到的并行接口、可编程外围定时器、RAM、ROM、总 线驱动器、多功能LCD模块、实时时钟芯片、矩阵 式键盘、D/A与A/D转换器等外围器件都能够直接 进行仿真。教师在单片机电路教学中可充分利用 该软件中丰富的仿真器件以及良好的仿真功能进行教学。

（2）具有丰富的仿真仪器工具。该仿真软 件包括逻辑分析仪、示波器、电压表、计数器、信 号发生器、虚拟终端、电流表等常用的仿真仪器仪 表。在一个电路中能够随便使用相同的仪表仪器。 另外，该软件还具备图形显示功能，能以图形的方 式实时呈现出线路上有变动的信号，类似于示波 器，但其功能更丰富。教师在上课时可借助图形显 示功能以及相关虚拟仪器仪表开展程序演示教学以 及电路的调试操作，从而便于学生掌握程序与电路 设计调试方法。

（3）具有软硬件结合的系统仿真 功能。该软件可进行软硬件结合的系统仿真，而且 具有可视化、交互性的特点。它不仅能模拟硬件系 统，还可将编译好的程序代码放入仿真元件内，借 助仿真系统就能观察到系统的执行效果。另外，它 也允许使用第三方的软件编译与调试环境，能够与 Maplab、Keil等软件联合应用，以期获得理想的 仿真效果。教师在上课时可利用该软件进行软件模 拟，将其作为单片机开发平台，用于代替编程器、 仿真器、成品前的硬件测试等流程，从而减少单片 机调试时间，提升经济效益。

（4）为学生提供了 实训验证机会。为了提高学生的实训水平，需要为 其提供一些制作硬件实物以及验证的机会。待系统 仿真成功调试后，通过Proteus ARES软件就能得到 想要PCB图，为后续的制作提供便利。

2  Proteus仿真软件在单片机课程教学中实践

本次教学案例目的是完成单片机与PC间的通 信。首先，PC机会将数据传输给单片机，然后单片 机再将获得的信息反馈至PC机，而且用数码管显示 接收到的信息。本次仿真实验将数据由PC模拟终端 输入，若返回的数据与输入的数据相同，则表示通 信准确[ 5] 。
（1）硬件设计。RS232接口属于PC中的一个串 口，UART属于51单片机中的一个串口。TTL电平与 RS232的逻辑电平之间是互不兼容的，因此需通过 MAX232芯片完成电平转接。通过P1口把两位BCD码 数码管连起来，其中，4个IO口由一位BCD码数码管 使用，将BCD码输入BCD数码管，同时，数码管会显 示对应的结果。
（2）软件设计。串口通过中断方式接收 数据信息，在主函数中将串口进行初始化处 理。T M O D=0 X 2 0；//把T 1设置为工作方式2； TH1=TL1=Oxfd；//fosc=11.0592M时，波特率为 9600；SCON=0X50；//设置串行口工作方式1，允许 接收；接收中断服务函数，把接收到的结果直接传 输至P1口。
R e v C h a r=S B U F；//把串口数据赋给变量 RevChar；P1=RevChar；//把接收获得的结果直接 传输至P1口；SBUF=RevChar；//把接收到的结果由 串口发出，传输至PC端。
由图1可知仿真结果，从虚拟终端可观察到两 个0，其中，前一个0代表用户输入0，后一个0代表 单片机反馈至PC的结果，二者若相同则说明串口传 输数据与接收数据是一致的。数码管显示“30”， “30”属于0的ASCII码，提示接收准确。

3  结语

在单片机教学中引入Proteus仿真软件具有诸 多优势，可以让教学内容更加形象化，也能让学生获得更多的实操机会，逐步提高其理论联系实际的能力。