摘要：单片机运用技能所涉及到的试验实践环节比较多，并且硬件投入比较大。在详细的工程实践中，假如因为计划有误而进行相应的开发规划，会糟蹋较多的时刻和经费。本文以校园单片机课程的试验教育为布景，较为全面地论述选用仿真试验的办法。 要害词：proteus软件 单片机 仿真 虚拟试验室 引 言 单片机课程是机电、自动化等专业的一门重要课程，能够充沛表现学生运用已学常识处理实践工程问题的才能。因为该学科是多根底、多理论的实践性学科，在教育进程中有必要软件硬件结合，因而有学生感到难学，教师感到难教这样的为难。 现代科技的开展，促进了计算机技能在软件和硬件上的飞速开展，运用计算机软件的仿真技能，能够充沛地仿真比方电路的作业等实践的工程问题。作者无意中找到一款软件Proteus，处理了许多的问题，而单片机虚拟试验室也是以该软件为中心树立起来的。 1 Proteus介绍 Proteus与其它单片机仿真软件不同的是，它不只能仿真单片机CPU的作业状况，也能仿真单片机外围电路或没有单片机参加的其它电路的作业状况。因而在仿真和程序调试时，关怀的不再是某些句子履行时单片机寄存器和存储器内容的改动，而是从工程的视点直接看程序运转和电路作业的进程和成果。关于这样的仿真试验，从某种意义上讲，是弥补了试验和工程运用间脱节的对立和现象。 (1)proteus的作业进程 运转proteus的ISIS程序后，进入该仿真软件的主界面。在作业前，要设置view菜单下的捕捉对齐和system下的色彩、图形界面巨细等项目。经过东西栏中的p(从库中挑选元件指令)指令，在pick devices窗口中挑选电路所需的元件，放置元件并调整其相对方位，元件参数设置，元器件间连线，编写程序;在source菜单的Define code generation tools菜单指令下，挑选程序编译的东西、途径、扩展名等项目;在source菜单的Add/remove source files指令下，参加单片机硬件电路的对应程序;经过debug菜单的相应指令仿真程序和电路的运转状况。 (2)Proteus软件所供给的元件资源 Proteus 软件所供给了30多个元件库，数千种元件。元件涉及到数字和模仿、沟通和直流等，详细状况如表1所列。
关于单片机硬件电路和软件的调试，Proteus 供给了两种办法：一种是体系整体履行作用，一种是对软件的分步调试以看详细的履行状况。 关于整体履行作用的调试办法，只需求履行debug菜单下的execute菜单项或F12快捷键发动履行，用debug菜单下的pause animation菜单项或pause键暂停体系的运转;或用debug菜单下的stop animation 菜单项或shift-break组合键中止体系的运转。其运转办法也能够挑选东西栏中的相应东西进行。 关于软件的分步调试，应先履行debug菜单下的start/restart debugging 菜单项指令，此刻能够挑选step over 、step into 和 step out指令履行程序(能够用快捷键F10、F11和ctrl+F11)，履行的作用是单句履行、进入子程序履行和跳出子程序履行。在履行了start / restart debuging指令后，在debug菜单的下面要呈现仿真中所涉及到的软件列表和单片机的体系资源等，可供调试时剖析和查看。 2 试验的安排 在单片机的理论教育和试验中，所涉及到的内容包含了四方面，即单片机体系资源、软件技能、硬件接口电路、软件和硬件结合的运用体系。因而教师在进行教育时，应该充沛考虑课程的特色并作合理的模块区分，在每次试验课程前作恰当的准备作业，以使教育使命能集中和杰出。以下比方中所涉及到的单片机均为51系列。 (1)体系资源的试验教育 任何一种单片机均供给了必定的体系资源。关于51系列单片机来讲，其所供给的资源是以寄存器和存储器的办法表现出来的。关于寄存器内容的查看，能够选用多种能够模仿仿真51单片机的软件来完结。关于Proteus 软件来讲，能够履行在debug菜单下registers菜单项指令翻开相应的窗口。关于体系内部存储器的查看，同样是履行debug 菜单下的 internal memory 菜单项指令翻开相应的窗口。 (2)软件技能 在软件技能的试验中所涉及到的内容首要包含对言语中详细句子的履行作用验证、算法的详细完结、程序中语法过错的查看和逻辑过错的验证等内容。关于纯软件的试验教育内容，教师在试验设置时应充沛考虑到学生的才能并作好详细的准备作业，以到达预期的教育目的。 例如，关于两个16位二进制数的乘法运算R4R5%26;#215;R6R7=R3R4R5R6R7的汇编言语完结。为了较为直观地验证程序履行的正确性，教师在之前应该规划一个硬件电路，能完结数据的输入(带显现)和成果的输出(显现)，并规划主程序、bcd码到二进制的转化、二进制码到bcd码的转化、bcd码到显现码的转化、显现等程序的规划，学生只在试验中进行乘法运算的算法规划并作为子程序参加体系中即可。 (3)硬件接口电路 单片机的接口电路所涉及到的常识涵盖了电子电路规划的相关范畴，也涉及到单片机运用体系详细的作业需求。接口电路部分涉及到线路的衔接、元器件的挑选、作业办法的设置、电路作业的稳定性和牢靠性、电路的空间需求等等许多方面的常识和内容;但就学生试验来讲，所涉及到的并不需求这么全面。作为 Proteus 仿真软件，其仿真电路时所模仿的元件实在作业状况，和单片机运用体系的实践作业环境仍是有必定的不同。因而只能依据教育的需求，让学生自行规划电路并设置其作业办法。其试验能够经过两种办法安排施行，一是依据详细的要求，让学生规划接口电路并编写相应的程序;一是依据程序的要求，规划单片机接口电路。 例如，关于键盘输入和显现(数码管)接口电路的规划，能够选用比较多的办法来完结。挑选何种办法，与键盘中键的数量和数码管的个数以及显现的办法等都有联系。挑选一种选用几种办法都能完结的键盘键数(如12个)和显现位数(如4位或4位半)，提出详细的比方有必要预留的口地址、本钱操控等要求，让学生自行规划接口电路。当然，关于如A/D转化等接口电路的规划，教师应该在事前规划出单片机电路的其它部分，并以模块的办法进行处理，给学生供给电路的接口信号。 (4)软件和硬件结合的运用体系 软件和硬件的结合，便是一个单片机的运用体系了。这一步的试验能够在课程规划中以课题的办法提出来处理，也能够将其分解成不同的接口部分在接口电路的屡次试验中分次完结。在这一阶段，硬件电路的规划现已不是最为要害的了，而软件体系的规划、调试和运转才是试验的首要内容。因而能够以建议性的定见给出详细的硬件电路，并提出该电路所需求完结的详细作业，由学生进行软件的规划和调试。 (5)观摩试验 学生自行规划的硬件体系和软件，一般存在着某方面的缺乏，当给出了相应的试验规划使命后，学生就算能顺畅的完结，但其间所涉及到的有些办法办法并不能在自己的规划中充沛领会。Protues体系供给了相应的一些典范，比方单片机体系中的计算器示例，当教师叙述了其间涉及到的一切(子)程序的功用并将其合理地安排在一起的时分，结合该体系的硬件，将对学生进行程序的规划和体系硬件的规划办法，发生比较大的影响。 3 用Proteus软件虚拟单片机试验的长处 选用Proteus 仿真软件进行虚拟单片机试验，具有比较显着的优势，如涉及到的试验实习内容全面、硬件投入少、学生可自行试验、试验进程中损耗小、与工程实践最为挨近等。当然其存在的缺陷也是有的。 (1)内容全面 内容全面包含其能试验的内容包含软件部分的汇编、C51等言语的调试进程，也包含硬件接口电路中的大部分类型。对同一类功用的接口电路，能够选用不同的硬件来建立完结，因而选用Protues仿真软件进行试验教育，克服了用单片机试验教育板教育中硬件电路固定、学生不能更改、试验内容固定等方面的局限性，能够扩展学生的思路和进步学生的学习爱好。 (2)硬件投入少，经济优势显着 关于传统的选用单片机试验教育板的教育试验，因为硬件电路的固定，也就将单片机的CPU和详细的接口电路固定了下来。在单片机的实践教育中，假如要涉及到51系列，也要涉及到P%&&&&&%16系列，那么为了教育必定要投入两种单片机的试验教育板;一起在教育进程中所涉及到的接口电路，也需求有较大的投入和储藏，以利于试验的进行和在试验进程中元件损毁后的替换。Protues所供给的元件库中，大部分能够直接用于接口电路的建立，一起该软件所供给的外表，不论在质量仍是数量上，都是牢靠和经济的。假如在试验教育中投入这样的实在的仪器外表，仅外表的保护来讲，其作业量也是比较大的。因而选用软件的办法进行教育，其经济优势是比较显着的。 (3)学生可自行试验，训练处理实践工程问题的才能 试验才能和试验规划才能的培育，是工科学生处理实践工程问题才能中较为重要的。传统的试验教育中，忽视了学生试验才能的培育，关于试验规划才能的培育，则很少涉及到。因而学生学习了理论，要想将其运用到实践的工程实践中，其难度是比较大的。还有，学生结业后想对单片机操控技能或智能外表等有较深的研讨和学习，假如选用传统的试验教育办法，则学生需求置办的设备比较多，增加了他们学习和研讨的投入。选用仿真软件后，学习的投入变得比较的小，而实践工程问题的研讨，也能够先在软件环境中模仿经过，再进行硬件的投入，这样处理，不只省时省力，也能够节约因计划不正确所形成的硬件投入的糟蹋。 (4)试验进程中损耗小，根本没有元器件的损耗问题 在传统的试验教育进程中，都涉及到因操作不妥而形成的%&&&&&%和仪器外表的损毁，也涉及到仪器外表等作业时所形成的能源消耗。选用Protues仿真软件进行的试验教育，则不存在上述的问题，其在试验的进程中是比较安全的。 (5)与工程实践最为挨近，能够了解实践问题的处理进程 在进行课程规划或进行大试验的时分，能够详细的在Protues中做一个工程项目，并将其最终移植到一个详细的硬件电路中，让学生了解将仿真软件和详细的工程实践怎么结合起来，利于学生对工程实践进程的了解和学习。 (6)很多的典范，可供学生参阅处理 在体系的规划时，存在对已有资源的学习和引证处理，而该仿真体系所供给的较多的比较完善的体系规划办法和规划典范，可供学生参阅和学习。一起也能够在原规划上进行修正处理。 (7)协作才能的培育和训练 一个比较大的工程规划项目，是由一个开发小组协作完结的。了解和掌握他人的规划目的和思想形式，是联合协作的根底。在Proteus中进行仿真试验时，所涉及到的内容并不满是学生独立规划完结的，因而关于训练学生的联合协作认识，是有优点的。 4 一个详细的课程实践 该试验为对8051单片机外围电路进行写数据仿真的电路。课程要求学生规划电路并供给仿真和验证的办法。 (1)电 路 为了简化电路，将单片机的时钟电路直接用CLOCK信号处理;关于数据的写入，选用逻辑剖析的办法进行，电路如图1所示。
