Proteus软件在51单片机教学中的应用

摘要：针对当前51单片机教学过程中存在的问题，通过一个简单的51单片机项目教学过程，引入Proteus软件进行辅助，实现理论与实践结合教学。教学成果表明Proteus软件在51单片机教学中可以大大提高学生的学习效率，是单片机教学的较好尝试。

关键词：Proteus；51单片机；项目化教学

中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2015）04-0108-03

Abstract： Contrapose the current MCU traditional teaching model， it develops a simple 51 MCU item teaching method which bases on Proteus simulation software to improve theory and experiment. The teach production indicates the effectiveness of learning. It tests well experiment of Proteus technology in MCU teaching reform.

Key words： Proteus； 51 MCU； item teaching method

1 Proteus软件的介绍

Proteus软件是英国Labcenter公司开发的电路分析与实物仿真软件。能够实现数字、模拟电路的设计与仿真，特别能够实现对单片机与外部设备的仿真。在仿真过程中，用户可以用鼠标单击开关、键盘、可调电阻等动态外部设备模型，使得单片机系统根据输入作出相应的响应，并将处理结果实时地显示在LED、LCD等动态显示器上。整个仿真过程与真实的软件、硬件调试过程一致，使得单片机的学习和应用开发过程变得容易。同时该软件与Keil软件构建的单片机虚拟仿真实验室，可以在微机上实现完成51单片机项目从设计原理图、设计PCB到软件硬件调试、测试和验证的整个开发过程[1]。

2 使用Proteus软件进行51单片机教学的必要性

51单片机编程是计算机、通信、自动化等专业的一门重要专业课程[4]，实践性环节比较多。大多数高校51单片机教学都是使用实验箱，使用实验箱教学，成本较高，而且单片机的型号只能是一两种，里面的线路已经固定好，学生往往只能管中窥豹，无法了解51单片机的与元器件之间的连接方式。同时学生只有在上课时间才有机会接触，在有限的上课时间内，如果无法掌握内容，回到宿舍也无法实验，往往只能等待下次课到实验室验证，大大地延缓了51单片机的学习过程，学习51单片机编程时极不方便，课外学习时间不能充分利用。使用Proteus软件进行教学可以避开学生使用硬件过程当中成本代价过高，携带不便的，只需要一台简单的电脑就可以进行，学生可以在宿舍完成设计验证过程，可以直接查看程序运行和电路工作过程与结果，完成之后在实验室下载到实际51单片机系统中实验设备上验证结果就可以了。真正实现的开放性实训，非常适合现在的教学方式。

3 一次51单片机项目的教学过程

在51单片机教学过程中可以采用项目化教学方式，以一次电子产品开发制作的过程为例进行教学。以一次项目的实施过程为例介绍如何使用Proteus进行教学。下面介绍一个非常简单的51单片机项目“1s闪烁一次的LED灯”。本项目通过一个简单的1s延迟程序使用单片机端口控制一盏灯的闪烁。项目的实施可以分为项目分析、硬件设计、软件设计、软件硬件调试四个部分[1]。

3.1 项目分析

教师讲解相关的理论知识：“延迟程序如何实现”，为项目奠定理论基础。教师讲述的同时学生自己上网搜索相关内容，并构思程序的实现。在此阶段，如果项目比较复杂，学生还可以组成小组，分工合作，在电子设计大赛上就是3人一组。但本项目为基础项目，项目内容简单，1人就可以完成。

3.2 硬件设计

学生在完成资料收集之后就可以对项目的硬件电路进行设计。学生可以具体根据项目的要求，在Proteus软件中选择元器件搭建电路图。在Proteus中实现电路有两个优势[2][3]：1、项目中的元器件可以不受实验室元器件是否存在的影响，有些硬件如果实验室没有照样可以进行模拟；2、学生对整个电路的构建比较清晰，对电路的理解很有帮助，可以避免试验箱操作无法了解电路的接线问题。但是也要注意，电路的搭建往往设计较多的知识，学生可能无法独立完成，教师应该在搭建过程中给予学生帮助。

3.5 项目实现

在完成Proteus和软件的模拟之后，就可以根据电路图绘制PCB板或者在试验箱上实现系统。由于实际硬件与Proteus之间可能会有部分差异，所以还需要多次测试和调试，最终才能够完成项目。

4 学生使用Proteus软件学习51单片机的效果

Proteus软件的使用，使得51单片机教学的教学理念和教学方法有了根本性的变化，它能够提高学生分析和设计51单片机项目的能力。上面的内容是对51单片机项目化教学的一个教学尝试，需要改进的方面还有很多，但是初步效果已经有所显现。我校学生在参加全国电子设计大赛、海南省电子设计大赛中多次获得海南赛区二三等奖的好成绩。而且学生在设计过程中大量使用了Proteus进行项目模拟。不过，应当明确的是只有真正地把Proteus结合到教学的各个环节，学生才真正能够掌握51单片机这门课程。

5 总结

采用Proteus辅助51单片机教学，可以提高学生的动手能力，节约教学成本，实现开放性教学。实践表明这种教学方式是51单片机教学的一次较好的尝试。可以说明单片机教学中使用Proteus模拟是一种教学趋势[3]，希望通过教学改革使得学生更好掌握51单片机的内容。

参考文献：

[1] 王惠贞， 高晓燕， 刘柳. Protues仿真在单片机实践教学中的应用[J]. 电子设计， 2014（6）：402

[2] 陈丹， 陈建， 王云武， 俞雪永. 基于Proteus 的单片机虚拟实验设计[J]. 计算机教育， 2014（5）： 94-98.

[3] 谢斌. 基于Proteus仿真软件的《单片机原理与应用》课程教学改革探索[J]. 课程教育研究， 2014（6）：228-229.

[4] 张琳芳. 基于Proteus技术的单片机教学改革研究[J]. 河南工程学院学报（自然科学版）， 2014， 6（26）：77-80.

[5] 石长华. 51系列单片机项目实践[M]. 北京：机械工业出版社，2010.