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【摘要】针对本学院《单片机原理及接口技术》实验教学过程中存在的问题，本文通过“电子日历”实例将Proteus仿真软件引入到课程实验教学中，该方法可以激发学生的学习兴趣，加深对课程知识的理解，培养学生的软硬结合的系统设计思维，锻炼学生的实践创新和应用能力，提高实验教学效果。
【关键词】单片机 Proteus 教学改革
【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2015）10-0051-02
一、引言
“十二五”期间实施的“高等学校本科教学质量与教学改革工程”中提出要通过一系列的改革建设来加强大学生实践能力和创新能力。为贯彻此精神，针对本学院《单片机原理及接口技术》实验教学过程中出现的问题：
1.单片机实验教学资源太少，学生实践动手机会少，而且只能在实验室里完成，时间受制。
2.学生做实验时只能在加工好的实验箱上机械地接孔连线，进行验证性实验，学生的创造性和兴趣被严重挫伤。
3.受实验条件限制，实验中对单片机软硬件结合的系统设计方法强调不够，绝大部分学生在构建实际的应用系统时缺少系统化的思维[1]。
本文通过一具体实例将Proteus仿真软件应用在《单片机原理及接口技术》实验教学中，培养学生的软硬结合的系统设计思维，锻炼学生的实践创新和应用能力，在实践教学过程中取得了较好的教学效果。
二、Proteus仿真软件
Proteus仿真开发平台是由英国Labcenter公司开发的EDA工具软件。它是一个基于ProSPICE混合模型仿真器的、完整的嵌入式系统软硬件设计仿真平台，支持原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真[2]。其最大的特点是可支持8051、PIC、AVR、HC11、ARM等多种微处理器；具有6000多种模拟和数字器件的模型库；有直流电压/电流表、示波器、SPI调试器、信号源、逻辑分析仪、虚拟终端等多种虚拟仪表供选用。Proteus的仿真是基于SPICE3F5的，可以对各种分立与集成的模拟、数字进行电路分析，如模拟分析、数字分析、混合信号分析、频率分析等[3]。还可与IAR、Keil、MPLAB等常用的汇编器和编译器协同调试。
三、Proteus在实验教学中的应用
本文通过“电子日历”这一实例，介绍Proteus在《单片机原理及接口技术》实验教学中的应用。本例采用51系列单片机作为控制核心，搭配合理的外围电路，设计一款功能完备，计时精确的电子日历。硬件电路主要包括主控电路、LCD显示电路、实时时钟电路和报警电路。
主控电路主要包括单片机和按键输入电路，单片机选用AT89C52，自带的8KB容量存储器可满足本例设计需要。按键输入采用独立式键盘接口电路，仅使用了4个功能键，包括“up”、“down”、“clear”、“function”键，分别接单片机的P0.0～P0.3引脚，即可实现日期、时间以及闹钟的调整及设定。
LCD显示电路采用128×64点阵型液晶显示模块LGM1264，显示如下内容：公历时间（年、月、日）、农历时间（农历年、月、日）、星期、当前时间（时、分、秒）和设定的闹钟时间。接口简单，数据总线接单片机的P1端口，控制线中片选线CS1、CS2分别接单片机的P3.6、P3.7引脚，数据/指令选择线DI接单片机的P3.0引脚，读/写选择线R/W接单片机的P3.1引脚，读写使能线E接单片机的P3.2引脚。
时钟电路采用了DALLAS公司推出的时钟芯片DS1302，它内含有一个实时时钟/日历和31字节静态RAM，通过简单的串行接口与单片机进行通信，实时时钟/日历电路提供秒、分、时、日期、月、年的信息，每月的天数和闰年的天数可自动调整，时钟操作可通过AM/PM指示决定采用24或12小时格式。与单片机通信采用同步串行方式，其复位引脚RST接单片机的P2.4引脚，数据线I/O接单片机的P2.3引脚，串行时钟SCLK接单片机的P2.2引脚。
报警电路主要由单片机P2.0引脚驱动，当输出高电平时三极管导通，蜂鸣器响。
在Keil软件平台中编写程序实现如下功能：从DS1302芯片中实时读取阳历的日期（年、月、日）和时间（时、分、秒），阳历到农历和星期的转换，LCD信息显示，时间参数设定和存储，还有闹钟和整点报时等。将上述程序编译生成的目标代码*.hex文件，在Proteus仿真平台下将该文件加载至单片机，点击运行，仿真结果如图1所示。结果直观形象，可以增强学生的感性认识。
四、结语
实践证明，将Proteus仿真软件引入到《单片机原理及接口技术》实验教学中，不受空间和时间的限制，节约实验设备资源。学生可在课外独立设计、验证自己设计的系统。该方法可以激发学生的学习兴趣，加深对课程知识的理解，培养基本工程实践能力和创新意识，激发大学生从事科学研究与探索的兴趣和潜能。在实践教学过程中取得了较好的教学效果。
参考文献：
[1] 王海燕， 杨艳华. Proteus 和 Keil 软件在单片机实验教学中的应用[J]. 实验室研究与探索， 2012， 31（5）：88-91.
[2] 兰建军， 伦向敏， 关硕. 单片机原理、应用与Proteus仿真[M]. 北京：机械工业出版社， 2014.
[3] 孟哲. Proteus仿真软件在电子技术课程教学中的应用实践[J]. 教育教学论坛， 2012， （10）：215-216.
【关键词】单片机 Proteus 教学改革
【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2015）10-0051-02
一、引言
“十二五”期间实施的“高等学校本科教学质量与教学改革工程”中提出要通过一系列的改革建设来加强大学生实践能力和创新能力。为贯彻此精神，针对本学院《单片机原理及接口技术》实验教学过程中出现的问题：
1.单片机实验教学资源太少，学生实践动手机会少，而且只能在实验室里完成，时间受制。
2.学生做实验时只能在加工好的实验箱上机械地接孔连线，进行验证性实验，学生的创造性和兴趣被严重挫伤。
3.受实验条件限制，实验中对单片机软硬件结合的系统设计方法强调不够，绝大部分学生在构建实际的应用系统时缺少系统化的思维[1]。
本文通过一具体实例将Proteus仿真软件应用在《单片机原理及接口技术》实验教学中，培养学生的软硬结合的系统设计思维，锻炼学生的实践创新和应用能力，在实践教学过程中取得了较好的教学效果。
二、Proteus仿真软件
Proteus仿真开发平台是由英国Labcenter公司开发的EDA工具软件。它是一个基于ProSPICE混合模型仿真器的、完整的嵌入式系统软硬件设计仿真平台，支持原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真[2]。其最大的特点是可支持8051、PIC、AVR、HC11、ARM等多种微处理器；具有6000多种模拟和数字器件的模型库；有直流电压/电流表、示波器、SPI调试器、信号源、逻辑分析仪、虚拟终端等多种虚拟仪表供选用。Proteus的仿真是基于SPICE3F5的，可以对各种分立与集成的模拟、数字进行电路分析，如模拟分析、数字分析、混合信号分析、频率分析等[3]。还可与IAR、Keil、MPLAB等常用的汇编器和编译器协同调试。
三、Proteus在实验教学中的应用
本文通过“电子日历”这一实例，介绍Proteus在《单片机原理及接口技术》实验教学中的应用。本例采用51系列单片机作为控制核心，搭配合理的外围电路，设计一款功能完备，计时精确的电子日历。硬件电路主要包括主控电路、LCD显示电路、实时时钟电路和报警电路。
主控电路主要包括单片机和按键输入电路，单片机选用AT89C52，自带的8KB容量存储器可满足本例设计需要。按键输入采用独立式键盘接口电路，仅使用了4个功能键，包括“up”、“down”、“clear”、“function”键，分别接单片机的P0.0～P0.3引脚，即可实现日期、时间以及闹钟的调整及设定。
LCD显示电路采用128×64点阵型液晶显示模块LGM1264，显示如下内容：公历时间（年、月、日）、农历时间（农历年、月、日）、星期、当前时间（时、分、秒）和设定的闹钟时间。接口简单，数据总线接单片机的P1端口，控制线中片选线CS1、CS2分别接单片机的P3.6、P3.7引脚，数据/指令选择线DI接单片机的P3.0引脚，读/写选择线R/W接单片机的P3.1引脚，读写使能线E接单片机的P3.2引脚。
时钟电路采用了DALLAS公司推出的时钟芯片DS1302，它内含有一个实时时钟/日历和31字节静态RAM，通过简单的串行接口与单片机进行通信，实时时钟/日历电路提供秒、分、时、日期、月、年的信息，每月的天数和闰年的天数可自动调整，时钟操作可通过AM/PM指示决定采用24或12小时格式。与单片机通信采用同步串行方式，其复位引脚RST接单片机的P2.4引脚，数据线I/O接单片机的P2.3引脚，串行时钟SCLK接单片机的P2.2引脚。
报警电路主要由单片机P2.0引脚驱动，当输出高电平时三极管导通，蜂鸣器响。
在Keil软件平台中编写程序实现如下功能：从DS1302芯片中实时读取阳历的日期（年、月、日）和时间（时、分、秒），阳历到农历和星期的转换，LCD信息显示，时间参数设定和存储，还有闹钟和整点报时等。将上述程序编译生成的目标代码*.hex文件，在Proteus仿真平台下将该文件加载至单片机，点击运行，仿真结果如图1所示。结果直观形象，可以增强学生的感性认识。
四、结语
实践证明，将Proteus仿真软件引入到《单片机原理及接口技术》实验教学中，不受空间和时间的限制，节约实验设备资源。学生可在课外独立设计、验证自己设计的系统。该方法可以激发学生的学习兴趣，加深对课程知识的理解，培养基本工程实践能力和创新意识，激发大学生从事科学研究与探索的兴趣和潜能。在实践教学过程中取得了较好的教学效果。
参考文献：
[1] 王海燕， 杨艳华. Proteus 和 Keil 软件在单片机实验教学中的应用[J]. 实验室研究与探索， 2012， 31（5）：88-91.
[2] 兰建军， 伦向敏， 关硕. 单片机原理、应用与Proteus仿真[M]. 北京：机械工业出版社， 2014.
[3] 孟哲. Proteus仿真软件在电子技术课程教学中的应用实践[J]. 教育教学论坛， 2012， （10）：215-216.