文/刘淑芬

传统的单片机实验教学模式是用仿真器加实验板加编译软件的模式，在这种模式下学生做实验硬件电路是事先固定好的，不能由学生来设计硬件电路，学生最多只能编程序，并调试程序，但是掌握单片机应该是一半电路设计，一半是编程序，所以传统的实验模式不能让学生有全面的动手锻炼的机会，尤其硬件的设计方面，而基于Proteus仿真软件的实验模式就能够很好的解决这个问题。在课堂教学中和课程设计等环节引入Proteus仿真软件同样也能起到很好的作用。

1 Proteus仿真软件简介

PROTEUS 软件是英国Labcenter Electronics 公司开发的一款仿真软件。可以设计电路原理图，PCB版图，还可以仿真、分析各种模拟器件和集成电路，该软件的特点是：

（1）可以对单片机进行完整的仿真。RS232动态仿真、I2C调试器、SPI调试器、键盘和LCD系统仿真的功能；

（2）可以对各种模拟电路、数字电路等各种外围电路进行仿真，有各种虚拟仪器，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器等。

（3）支持各种单片机类型及各个厂家的单片机和DSP芯片。

（4）支持大量的存储器芯片。总之，该软件是一款集单片机和SPLCE分析于一身的仿真软件，功能极其强大，是其他任何一款软件都不能比的。

2 实验教学模式介绍

在基于Proteus仿真软件的实验教学模式中，教师只要布置任务，硬件电路设计和软件设计都由学生自主完成，这样可以给学生很大的自主发挥的余地，有利于对学生创新能力的培养，例如在做数码管显示这个实验时，教师可以让学生自己根据自己所掌握的程度选择用一个数码管或多个数码管，自己选择用共阳数码管或共阴数码管，自主选择静态显示模式或动态显示模式，或者学生可以选择由浅入深做多种尝试，这样学生的动手能力和创新能力会得到很大的发挥，因为是他自己设计的电路，在编制程序时他会思路更加清晰，因为软件设计是建立在硬件设计基础之上的，是相辅相成的。

以前基于硬件的实验方式在做实验之前要求学生预习，通常学生只能看看指导书，实验的过程只能想象一下。而在引入PROTEUS软件以后，学生就可以在宿舍里自己的电脑上用PROTEUS软件进行仿真实训，先设计硬件，再设计软件，到软硬件的联合调试都可以亲手提前做一遍，等到了实验室，学生就可以通过实物电路进行电路的验证。以此种方式进行实训的话，学生对整个实训的原理、过程和现象就有一个深刻的认识和理解，各种灯亮的效果，显示器显示数字等等，效果很好。在单片机综合实训和毕业设计中，要求学生根据自己的课题先在PROTEUS软件上进行仿真设计，在运行正确无误以后，再购买电子器件进行硬件的搭建、软件编程和最后的调试，最后完成一件真实的作品。以此种方式可以节省因方案不正确改电路所造成的投入浪费，也可以大大缩短开发设计的时间，学习和工作效率大大提高。

3 基于Proteus仿真软件的课堂教学模式

上课前，教师先根据教学内容准备好硬件和软件的PROTEUS仿真模型，在课堂上，在大屏幕上运行出所需要产生的结果，比如数码管的显示，比如流水灯，比如交通灯，比如矩阵式键盘，使学生看到实实在在的运行现象或结果，让学生产生一种好奇感。教师还要提出与课堂内容相关的几个问题，让学生带着问题思考刚刚看到的结果是如何产生的；然后，学生带着兴趣和问题听课，教师围绕刚刚看到的效果以及知识点讲解效果就比较好；理论知识点讲完以后，再把硬件设计原理和软件设计流程给学生讲授清楚，这样学生按照老师讲授的知识点加以消化，在此基础上再在PROTEUS中做出刚才的效果就比较容易理解和接受了。

比如在讲授数码管显示内容时可以多做几个仿真，有静态显示，有动态显示，还有BCD码显示等。结合仿真效果给学生讲解编程时的不同方法，这样会使学生深刻理解数码管使用的方法，如图1、2分别是几种不同数码管仿真运行效果。

图1：BCD数码管静态显示仿真

图2：多位数码管动态显示

4 结束语

单片机的教学中引入PROTEUS软件是非常能够提高教学效果的，另外在毕业设计、电子竞赛中也有许多课题要使用单片机，单片机课堂上学生学会了使用PROTEUS软件，在这些教学活动中学生就会自觉使用这个工具，这会起到事半功倍的效果。PROTEUS 软件不仅可以用于单片机的教学，同样可以用于数电、模电、电路分析、嵌入式系统等等课程的教学。