proteus仿真软件在嵌入式系统教学实验中的应用

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1、Proteus仿真软件在嵌入式系统教学实验中的应用　　摘要：针对嵌入式系统教学过程中存在诸如课程直观性不强，学生动手能力不足等问题，以及为了更好地提高学生的创新性。本文提出了利用proteus以及keil软件作为课程教学的辅助手段设计一系列案例使得嵌入式系统理论教学更加形象化，提高学生学习的积极性，且使得实验教学对于设备的要求有所降低，节约了实验教学成本。　　关键词：proteus软件;嵌入式系统;仿真;辅助教学　　中图分类号：G642.41文献标志码：A文章编号：1674-9324（2015）43-0252-02　　一、引言　　嵌入式系统目前广泛应用

2、于通信设备，信息家电，网络设备，工业控制，智能仪表，汽车电子，移动存储等领域中，有统计表明目前嵌入式微控制器占世界处理器市场的94%，而PC处理器只占6%。因此社会对于嵌入式系统相关技术人才的需求也在空前扩大。嵌入式系统这门课程也成为各个高校电子信息类专业的一门非常重要的专业课程。这门课程融电子电路，程序设计等课程于一体。是一门理论和实践相结合的课程。6　　本课程重点培养的是学生对于嵌入式系统理论的认识以及实现嵌入式系统外设的相关操作。由于涉及到嵌入式系统的相关操作，因此实验课程非常重要，但由于理论教学是课堂教学，无法直接的给学生演示电路连接，运行过程

3、，导致课堂教学比较枯燥。而实验课教学又由于设备和实验时间的限制无法满足学生的学习需求。因此考虑将proteus软件引入嵌入式系统的教学过程中，使得所有实验可以仿真，且可以在教学课堂上演示。这样增加了理论课堂的趣味性。同时设计这样一个仿真平台又使得学生脱离了实验设备的限制，能够只要有一台电脑就可以进行理论或者实验课相关代码的编写调试工作。　　二、proteus在教学中的应用　　Proteus是由英国Labcenterelectronics公司开发的电路分析与实物仿真软件，是一款EDA工具软件。　　该软件包括两个程序，ARES主要用于PCB自动布线或仿真，

4、ISIS主要采用原理图的方法绘制电路并进行相应的仿真。由于我们采用的是虚拟仿真，所以选择的是ISIS[1]。在嵌入式系统教学中引入proteus仿真软件，可以使得教学过程更加直观、生动。　　1.proteus在理论课教学的应用。嵌入式系统理论教学主要着重讲解了嵌入式系统各个外设以及如何通过CPU芯片控制外设。使用的开发板是cortex-m3，在设计仿真平台之前，理论课都是将开发板带到课堂，讲解的时候演示给学生看，但是开发板大都是多层板，而且学生也无法看清电路的连接。而仿真平台建立之后就可以让学生直接看清楚连线。同时将代码下载到仿真平台上就能够直观的看到

5、代码的运行结果。6　　如嵌入式系统课程讲解的第一个实验就是输入输出，对于输出使用的是LED灯来显示。涉及到的寄存器是控制寄存器和方向寄存器。之前理论课讲解的时候主要通过在黑板上绘制灯的两种硬件连接方式，而对于GPIO端口的相关寄存器讲解就是直接讲解寄存器手册的内容。学生很难直观地将两者联系起来。笔者设计的仿真平台中第一个实验是灯的实验。为了从渐进性角度让学生理解，共设计了两个实验。　　首先设计的第一个灯的实验就是控制一盏灯的亮灭。在硬件上采取的是灌电流的形式，也就是3.3V接灯再接一个电阻，而后连接到LPC2114芯片的P0.8端口上，接下来就是考虑软

6、件代码的设计。设计的代码是先点亮灯而后延迟一段时间熄灭灯，延迟一段时间再点亮，也就是实现灯的亮灭控制。硬件接线完成之后接下来就是实现软件控制。　　灯连接到P0.8端口，所以管脚选择寄存器PINSEL0设置为GPIO口的形式。而后设置方向寄存器IODIR0为输出方向，之后通过设置寄存器IOSET0以及清除寄存器IOCLR0设置此端口为高电平和低电平[2，3]。　　通过这个实验就可以在理论课上讲解寄存器之后，给学生看硬件原理图，之后演示可以看到原理图中的灯亮灭。最后结合代码分析这样一个亮灭的过程，在代码中可以看到灯的输出需要使用的GPIO寄存器以及相关设置

7、。在讲解完例子之后还能够让学生课后回去尝试换一个端口去设计一段代码以及改变硬件连接，这样学生就能够在练习的过程中熟悉相关寄存器以及GPIO输出。　　关于灯的实验还设6计了一个扩展实验，就是如何实现多个灯的控制。那么在设计的时候我们可以在硬件上使用多个灯直接连接到GPIO口上，但是这种设计的问题就是会占用多个GPIO口，为了节约资源，在硬件上添加一个38译码器，实现3根线控制7盏灯。设计中悬空一个端口的目的是当三根线输入是000实现所有灯全灭，当然这是一个设计问题，学生完全可以按照自己的思路结合数电知识扩展。软件代码由于篇幅问题不再讲解。　　通过灯的两个

8、实验可以看出利用proteus软件以及keil软件结合投影仪，就可以实现在理论课堂上实现软件硬