基于PROTEUS软件单片机实验教学改革

摘要：本文首先介绍了PROTEUS软件的一些基础知识，接着指出了当前单片机实验教学存在的主要问题，提出了基于PROTEUS软件建设单片机实验室的优越性，最后给出一个基于PROTEUS软件单片机实验教学的例子。

关键词：PROTEUS，单片机，实验

1、 PROTEUS 软件

PROTEUS是一款集单片机仿真和SPICE分析于一身的EDA仿真软件，于1989年由英国Labcenter Electronics Ltd．研发成功，经过十多年的发展，现已成为当前EDA市场上性价比最高，性能最强的一款软件。PROTEUS现已经在全球50多个国家得到应用，广泛应用于高校的电子学教学与实验以及公司实际电路设计与生产。

PROTEUS除了具有和其他EDA工具一样的原理图设计、PCB自动生成及电路仿真的功能，最大特点是PROTEUS VSM （Virtual System Modeling）实现了混合模式的SPICE电路仿真，它将虚拟仪器、高级图表仿真、微处理器软仿真器、第三方的编译器和调试器等有机结合起来，在世界范围内第一次实现了在硬件物理模型搭建成功之前，即可在计算机上完成原理图设计、电路分析与仿真、处理器代码调试及实时仿真、系统调试，以及功能验证。PROTEUS因此备受那些经常要处理同时包含数字量和模拟量的电路的设计者们的推崇，得到广泛的认同和推崇。

PROTEUS主要包含两大部分：

（1）ISIS——原理图设计、仿真系统。它用于电路原理图的设计以及交互式仿真。ISIS提供了PROTEUS VSM的编辑环境，是进行交互式仿真的基础。其主要特点有：自动布线和连接点放置；强大的元件选择工具和属性编辑工具；完善的总线支持；元器件清单和电气规则检查；适合主流PCB设计工具的网络表输出；支持参数化子电路元件值的层次设计；自动标注元件标号功能；ASCII数据输入功能；管理每个项目的源代码和目标代码；支持图表操作以进行传统的时域、频域仿真。

（2）ARES——印制电路板设计系统。它主要用于印制板电路的设计，产生最终的PCB文件。

本文所要讨论的正是利用ISIS进行单片机实验的电路原理图的设计，并进行交互式仿真。

2、 基于PROTEUS软件单片机实验教学改革的必要性

2.1、 现有实验室存在的问题

（1）不利于保持实验室的先进性，不利于维护

众所周知，现代电子技术的飞速发展，各种新设备、新器件层出不穷，某一种实验设备可能刚到用户的手中就面临落后的，就更不用说在两三年后被淘汰了。因此，基于硬件设备手段建立的实验室面临着随时可能落后的现状，保护其前期投资困难重重。同时，硬件设备存在损耗、容易出现故障，尤其是我们的学生情绪容易激动，一遇到实验困难或者硬件故障（最常见的是键盘失灵），很可能拿实验设备出气，导致管理和维护的投入十分巨大。

（2）不利于提高实验效果

现有单片机实验室大多要求学生在规定的课时时间内，在规定的场地内，进行规定的实验内容（由于实验设备能力的限制造成），这种封闭式的实验教学模式，一方面由于时间及场地的限制，往往造成学生不能有充够的时间深入了解及研究实验的内容，学生对实验的兴趣也被这些限制所扼杀。另一方面，固定式的验证实验内容也限制了学生的思维空间，扼杀了学生创新思维能力的培养。学生实际上只是在做简单的验证性实验。

（3）实验内容彼此孤立，不利于培养学生“从概念到产品”认识的形成

现有的单片机教学实验，基本是进行固定程式的验证式实验，实验所用的元器件，线路板已选好，学生所做的工作仅是对实验箱连连线，使用一下测试仪器、仪表，建立学生的相应概念而已。学生通过传统实验手段所得到的训练是片面的、局部的，其对产品开发过程的认识并不深刻，这也是导致学生所学不能所用的根本原因所在。

（4）不利于培养学生的实验兴趣及创新思维能力

学生对某一课程实验的兴趣往往需要一段较长时间的培养才能产生，但现有的课程实验由于场地不能随时、随地对学生开放，并且开放的时间也非常有限，这就不能激发学生的实验兴趣，另外其创新思维能力的培养也受到同样的限制。

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