PROTUES软件在学习单片机中的应用

收稿日期：2010-10-08，2010-11-28修回作者简介：李生明（1968-），男，湖北云梦人，副教授，研究方向：电气工程。

“单片机”课程是电子、自动化和机电类专业一门重要的专业技术基础课［1］，具有理论知识体系严谨、抽象和逻辑性强的特点，但因成本低、其应用性好而受到广大开发者和使用单位的青睐，具有较广阔的市场前景。

学习单片机需要做大量的实践操作来进行硬件和软件联调，通过学习，学生可以综合运用单片机的软硬件技术，分析解决实际工程问题，为其就业和深造打下坚实的基础。

然而在学校教学的过程中存在一些不足之处，分析如下：以往单片机教学中学生普遍的感受是：单片机难学，甚至有的学生干脆放弃。

老师抱怨学生难教，学生抱怨老师讲的理论知识枯燥乏味，什么都没听懂，如此形成了一个恶性循环。

原因是：（1）课堂教学与实践教学分开，老师先在课堂上讲理论知识，下一次课到实验室做一些验证性的实验，电路都是连接好的，达不到锻炼学生硬件操作的能力，而且讲理论课时学生根本没有感性认识，教学效果差；(2)除了在实验室做验证实验外，学生课后自己编写的程序没法验证，不知道对错，学习兴趣受到极大的影响。

当然，实验设备的数量和实验室随机开放的程度也是影响因素；（3）有的学校建议学生自己购买开发板，增加了学生学习成本；等等。

最终导致的结果是，有限的教学时间达不到学生的学习要求，学生在课外自己做试验的机会很少，失去了程序调试成功后的成就感，日积月累就对学习单片机没了兴趣，畏难情绪加重。

那么，有没有更好的办法系统地解决以上问题呢？实践证明是有的，那就是在教学中引入仿真内容。

在单片机学习中现在普遍使用的是Protues 仿真软件，它很好地解决了硬件设计和软件调试的问题，具有设计开发周期短的特点，减少了反复进行硬件接线造成的时间浪费和元器件损坏的问题。

学生可以自主地进行软硬件模拟，很容易实现教、学、做一体化，把学生利用电脑进行娱乐的时间挤出来用于学习，极大地激发了学生的学习兴趣和成就感。

1Protues 软件简介Proteus 软件是来自英国LabcenterElectronics 公司的EDA 工具软件，是一款含有大量的系统资源、丰富的硬件接口电路，具有强大的调试功能和软硬件相结合的仿真系统，完全符合单片机教学的要求。

在教学过程中既可调试单片机程序，也可仿真单片机外围器件的工作情况；既能充分利用学校计算机房现有PR OTUES 软件在学习单片机中的应用李生明杨红（清远职业技术学院机电工程学院广东清远511510）摘要：本文分析了目前单片机教学中存在的不足，提出将Protues 仿真引入教学过程的思路，通过一个具体案例仿真过程，说明了Protues 的操作方法。

通过仿真软件的引入，把学生利用电脑进行娱乐的时间挤出来用于学习，极大地激发了学生的学习兴趣和成就感。

关键词：单片机；Protues ；仿真中图分类号：TP317.4文献标识码：A文章编号：1674-4896（2010）06-0040-03第3卷第6期2010年12月清远职业技术学院学报Journal of Qingyuan Polytechnic Vol.3,No.6Dec.201040计算机，减少硬件设备的维护工作量，还可为学生提供丰富的实验内容［2］，同时支持第三方的软件编译和调试环境，如Keil C51uVision2等软件。

2Proteus在单片机学习中的应用实例下面以一个非常简单的实例进行说明，主要是介绍其基本操作过程，其他更高的要求可以在此基础上进行进一步的学习和提高。

项目名称：八只发光管的流水灯控制控制要求：在单片机的P1口接八只发光二级管，使之依次点亮，每次亮一只灯，间隔时间均等，循环往复运行。

设计过程说明：（1）安装Proteus。

按照安装步骤正确安装软件。

（2）启动Proteus中Proteus ISIS模块，按图1的电路进行连接，如晶振、复位电路、P1口接上八只发光管，保存电路。

需要说明的是，Proteus ISIS在作硬件接线时，可以不接晶振电路，照样可以仿真，所以熟练后可以不再绘晶振电路。

另外，单片机的电源和地引脚默认情况下作了隐藏处理，固定接+5V电源和公共地端。

（3）元件的加载：在主界面中点击左侧的按钮，弹出“Pick Devices”页面，在“Keywords”输入要查找的元件名称，支持模糊查询，搜索结果将显示在“Results”中，如查找AT89C52可以输入“89C52”，查找发光二级管可以输入“led”，查找电阻元件可以输入“res”，查找电容元件可以输入“cap”，查找晶振元件可以输入“cry”，查找按钮元件可以输入“button”，等等，找到所需的元件后双击就可以将元件加入到元件列表区，当然也可以不输入元件名称直接在所有范围内查找（不知道元件名称时可以这样做）。

在所需元件都找出来了后就可以绘制硬件接线图了，方法是先在元件列表区选择元件，后用鼠标左键在绘图区单击即可将元件放到绘图区，在放置电源和地元件时可以按左侧工具栏的按钮找到。

另外，在网上可以下载Protues的元件库中英文对照表，很容易找到元件名称。

（4）元件的编辑：按下工具栏中的按钮，在绘图区选择元件（支持框选），可以对其进行移动、复制、旋转等编辑操作。

（5）连线：按下工具栏中的按钮，此时鼠标成铅笔状，先在连接元件的起点处单击，后在终点处单击即可完成一次连线操作，如在中间需要转弯，可以单击鼠标增加拐点。

（6）元件参数的修改：双击要修改参数的元件，打开元件参数设置对话框，可以修改元件名称和参数值，以电阻元件为例，如图2所示，可以修改其元件名称和阻值，其他元件参数的修改大致相同，不累赘。

以上工作做好后就相当于硬件接线完成，下面即可针对硬件接线情况进行软件设计和调试。

（7）用汇编或C语言编辑器编写程序，推第3卷清远职业技术学院学报2010年41Application of Protues Software in Learning SCMLI Shengming ;YANG Hong(Qingyuan Polytechnic,Qingyuan,Guangdong,511510,China)Abstract ：This paper analyzes the shortcomings of teaching microcontroller,proposed the introduction of the teaching process simulation Protues ideas with the simulation process through a specific case to illustrate the Protues method of operation.Through the introduction of simulation software,the students use computers for fun time out to learn,which greatly stimulated the interest in learning and achievement.Key words ：Single Chip Machine (SCM);Protues;Simulation荐使用Keil C51编辑器作为首选的编程软件，将源程序进行编译，生成文件后缀为“.Hex ”文件（此项必需），如本例生成的是test.hex 文件，具体的源程序如下。

此处省略Keil C51操作介绍。

M AIN:M OV A,#0FEH NEXT:M OV P1,ACALL DEL RL A LJM P NEXT DEL:M OV R5,#0FFH ;延时子程序D1:M OV R6,#0FFH DJNZ R6,$DJNZ R5,D1RET END（8）在Proteus ISIS 中双击单片机，进行单片机的相关设置，如图3所示。

在此主要是加载hex 文件，方法是单击Proggram File:输入框右侧的打开按钮，找到第（6）步编译生成的hex 文件并打开，在Clock Frequency 输入框中输入单片机晶振的频率，如本例是11.0592MHz 其它采用取默认设置，此项工作相当于将hex 文件用编程器烧写到单片机。

上面一切工作做好后，可以按下主界面左下角中的Play 按钮进行仿真运行，可直接观察到运行结果，如果运行结果与控制要求不一致，按下停止按钮停止运行，可以从两个方面进行检查和调试，一是检查硬件电路是否有不正确之处，另一方面是检查源程序是否正确，如不正确，则修改程序，再重新编译生成hex 文件，直到运行结果与控制要求相一致。

3结束语综上所述，Proteus 界面友好，操作简单，容易上手，实验过程中损耗小，基本没有元器件的损耗问题，学生可自行实验，锻炼解决实际工程问题的能力。

学生先进行Proteus 设计与仿真，仿真成功后，再进行实际实验，这样处理不仅省时又省力，减少了元器件损耗和损坏。

将Proteus 仿真引入单片机课堂教学后，可以实现把实验室与课堂有机地融为一体，很多重点、难点可以通过仿真试验得到解决。

实践证明，Proteus 是学生学与用、理论与实践相结合的优秀平台，而且是行之有效的方法，实现了软硬件的良好统一，可操作性强，充分调动学生的学习兴趣和积极性。

参考文献：[1]马彪.单片机应用技术[M].北京:中国轻工业出版社,2010.[2]张靖武,周灵彬.单片机系统的PROTEUS 设计与仿真[M].北京:电子工业出版社,2007.图3单片机参数设置总第14期李生明杨红PROTUES 软件在学习单片机中的应用第6期42。