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。