基于proteus仿真单片机教学探究和实践

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1、基于Proteus仿真单片机教学探究和实践　　摘要：为了克服传统单片机教学中理论与实践脱节、学生学习效果差的缺陷，将Proteus仿真技术引入单片机教学全过程。在理论教学中建设了基于Proteus仿真实例的教材，设计了针对各知识点的仿真模型，组织了基于仿真的现场教学，开发了小实验型作业；在实验教学中进行了全设计型虚拟实验，以此来指导实际实验；课程设计则从选题、组织实施到总结均充分发挥Proteus仿真的辅助作用，使学生成功做出实物作品。实践表明这些方法有效提高了单片机课程的教学效果和质量。关键词：单片机；教学；Proteus；仿真

2、作者简介：张兰红（1968-），女，江苏盐城人，盐城工学院电气工程学院，教授；陆广平（1974-），女，江苏盐城人，盐城工学院电气工程学院，副教授。（江苏盐城224051）基金项目：本文系盐城工学院2013年度教改研究项目“基于实践能力和创新能力培养的《单片机原理与接口技术》课程改革”的研究成果。中图分类号：G642.0文献标识码：A文章编号：1007-0079（2014）05-0076-029单片机广泛应用于工业控制、汽车电子、机器人、通信、能源与军事等众多领域，成为电子技术智能化最普遍的手段，因而单片机课程已成为高校电气信息类

3、专业重要的专业基础课程。[1，2]但在多年的教学实践中笔者发现学生的学习效果并不理想，有些同学在经过一个学期的学习后甚至连基本概念都建立不起来，根本谈不上进行单片机应用系统设计了。究其原因，最重要的一点是：单片机是一门涉及计算机硬件与软件的多学科综合性课程，实践性极强，[3]但在教学过程中枯燥繁杂的理论知识缺乏一种有效的方式进行及时演示与验证，使得学生理解与记忆困难。尽管该课程都有实验，但传统的实验教学只有十几学时，而且受实验时间与场地等条件限制，一般不能及时进行，因此该课程教学的理论和实践常常是脱节的，这导致学生学习困难、兴趣低

4、、效率低。如何让学生通过单片机课程的学习尽快熟练掌握单片机原理及应用系统设计，英国LabcenterElectronics公司开发的用于电子电路和单片机系统仿真的软件Proteus解决了这一问题。为提高本门课程的教学效果和质量，笔者将Proteus仿真技术用于单片机教学的全过程，做到理论与实践随时相结合。具体做法介绍如下：一、Proteus仿真在理论教学中的应用1.建设基于Proteus仿真实例的教材9为了有一本起良好引导作用、实现理论与实践相结合的教材，笔者编写了机械工业出版社普通高等教育电气工程与自动化（应用型）“十二五”规划

5、教材《单片机原理及应用》，[4]该教材特点为：以51系列单片机为主讲对象，加强Proteus仿真实例教学，每学完一个功能结构单元，均给出便于学生实践的Proteus仿真实例，大部分实例都是独立完整的单片机控制系统。通过对多个应用实例的仿真操作，使学生及时有效地掌握相关知识点，同时可模仿性地做出自己的系统，使学习过程是一个充满趣味的过程。当知识点全部学完，学生就具备了初步的开发单片机产品的能力。2.设计基于知识点的仿真模型针对51单片机的所有知识点，笔者都精心设计了Proteus仿真模型。[4]模型设计的原则一是帮助学生明确概念，解

6、决重点与难点问题；二是尽量多与日常生活中的应用实例结合，加强趣味性与实用性；三是尽量多使用Proteus的调试功能，让学生明白单片机工作的详细过程。下面列举两个典型的例子。9（1）中断及其嵌套一直是较难理解的概念，设计了图1所示的仿真电路。图中要求单片机在主程序中控制P1口流水灯循环点亮，当外部中断INT0引脚出现负跳变时，P1口全部发光二极管亮5秒，当外部中断INT1引脚出现负跳变时，P2口所接的共阴极数码管显示数字“1”，保持时间为5秒。其中INT1为高优先级，INT0为低优先级。通过对中断寄存器的不同设置，该模型既可让学生观

7、察在主程序执行过程中INT0与INT1分别出现负跳变，即发生单级中断时的效果，也可让学生观察INT0先出现负跳变、INT1后出现负跳变时的中断嵌套效果。通过对此仿真实例的编程、调试与运行，学生就很容易掌握中断与中断优先级嵌套等抽象概念的含义了。（2）定时器/计数器T0、T1的工作原理较复杂，其原理涉及工作模式控制（选择定时器模式还是计数器模式）、运行控制（选择运行还是停止）、工作方式选择（选择不同计数范围的四种工作方式中的一种）和中断控制（计数溢出后如何处理）四部分。为了讲解定时器/计数器的工作原理，设计了图2所示的电子秒表仿真电

8、路，使它从0～59s不停地计数。但在晶振为12MHz的情况下，定时器四种工作方式中定时时间最长的一种也只有65.536ms，达不到1s，要达到1s的延时，只能采用多次中断的方式。因此实现秒表功能，笔者选择了定时器/计数器T0，让它工作在定时器模式；