Proteus在电子信息工程专业实践教学中的应用

1、proteus在电子信息工程专业实践教学中的应用【摘 要】在实践教学环节中虚拟仿真技术具有独特的优势，proteus软件是一种混合电路仿真工具，在电子信息工程专业实践教学中具有很强的应用潜力，介绍了proteus软件的作用及方法，应用该软件仿真的效果及优势，并通过具体用例说明了虚拟仿真技术在电子信息工程专业实践教学中应用的重要性。【关键词】虚拟仿真；proteus；电子信息工程；实践教学0 引言随着计算机及网络技术的迅猛发展，将虚拟仿真技术引入实践教学是对传统实践教学的改革和突破。仿真技术已经广泛地应用于科研和生产诸多领域，虚拟仿真的作用在于：(a)优化系统设计。在实际系统建立之前，通过改变仿

2、真模型结构和调整系统参数来优化系统设计。如控制系统、数字信号处理系统的设计经常要靠仿真来优化系统性能。(b)系统故障再现。发现故障原因是解决问题的关键，但是实际系统故障的再现往往会伴随某种危害，因此往往是不允许在生产系统上重现故障的，那样做是不安全和不经济的，利用仿真来再现系统故障则是更合理的方法。(c)验证系统设计的正确性。(d)对系统或其子系统进行性能评价和分析。(e)训练系统操作员。(f)为管理决策和技术决策提供支持1。虚拟仿真的上述特点正适合于工科学生的实践训练环节。首先带领学生进行虚拟仿真设计，充分理解系统的设计原理，再通过仿真调试，不断修正设计方案，使学生通过独立地分析问题和解决问

3、题过程的锻炼，设计出最优化的系统。并且通过仿真系统运行过程的不断地生动展现和再现，刺激学生们的学习兴趣，提高教学效果。在实践教学中引入虚拟仿真技术，可以做到：(a)通过仿真得出合理的设计方案，深入理解设计原理，减少开发中的故障率和推翻率，节约时间、节约成本。(b)突破实践教学环节中硬件实验仪器不足的制约，可以使学生和教师能够开展更广泛的科学实验和科学研究。(c)将仿真结果应用到实际的课程设计及毕业设计中，可以大大降低设计成本，减少设计周期、提高设计效率，可以使学生面对和挑战较大、较难的设计题目。由labcenter公司开发的proteus软件已在世界各地广泛应用，国外已有剑桥、斯坦福等千所高等

4、院校将proteus软件作为了电子类学科的教学和实验平台，目前国内大部分一流高校也都在将proteus软件应用到电子类学科的教学和实验中。1 proteus软件简介proteus软件是一种混合电路仿真工具，可以仿真模拟电路、数字电路、微控制器及其外围电路，是最先进、最完整的嵌入式系统设计与仿真平台，也是世界上目前唯一能够对各种微控制器进行实时仿真、调试与测试的eda工具。proteus软件具有如下特点：(a)可以对基于微控制器的设计连同所有的周围电子器件一起仿真；(b)可以实时采用诸如led/lcd、键盘、rs232终端等动态外部设备模型来对设计进行交互仿真；(c)自动布置和自动布线工具使pc

5、b设计更加简便2。2 proteus软件仿真在实践教学中的优势(a)元器件丰富，测试仪表齐全，硬件投入少，仿真内容全面。proteus软件中isis提供包括8000个部件的元件库，其中包括标准符号、二极管、三极管、ttl、cmos、微控制器、存储器、模拟ics、运算放大器等3。能进行仿真及实验的内容全面，包括模拟电路、数字电路的硬件接口电路仿真及实验，微控制器及其外围电路的硬件接口电路仿真及实验，软件方面包括汇编语言、c语言仿真调试过程及联调实验等。在proteus软件包中提供了大量的测试仪表，不存在同类仪表使用数量的问题，其提供的仪表齐全，使用方便，为系统仿真测试提供保障。利用proteus

6、软件仿真技术，实际硬件投入少，经济效益明显。(b)接近实际工程，范例丰富，能力培养全面。proteus软件提供了较多的比较完善的系统设计方法和设计范例，可供学生们参考和借鉴4。在平时的实验和课程设计中，强调工程的概念，每次都具体在protues中做一个工程项目，并将其仿真调试结果移植到一个具体的硬件电路中，与实际的工程开发过程一致。注重培养学生们的实际动手能力、创新能力、学习能力和团队协作能力。(c)实践教学与理论教学融为一体，改进教学效果。将proteus和keil建立的虚拟实验平台应用到实践教学中，能够明显改进教学效果。如在讲述抽象的汇编指令时，将proteus和keil联调，通过仿真步骤

7、，学生不仅能够观察到指令执行时单片机内部的i/o口和存储器的变化，还能够观察到软件程序和外围电路互动的过程。再如讲述串行通信处理过程时，通过仿真可以将单片机处理串行通信的软件执行过程、接收中断、发送中断和单片机内部资源变化的情况以直观、清晰的画面呈现给学生，从而带来单纯理论分析难以达到的效果。(d)仿真设计流程清晰，便于工程实践训练和项目开发，仿真流程如图1所示。图1 proteus仿真流程3 proteus软件应用实例下面以多点温度巡控系统工程中的一个子模块作为实例。步骤：(a)在proteus软件isis中绘制原理图。注意isis中要选择debug-use remote debug mon

8、itor；(b)在第三方文件keil uvision3中编写程序，编译源程序，产生hex文件。注意设置project-options for project-debug tab，选中use proteus vsm monitor 515；lcd lm041l显示的初始化程序和子程序如下：main:movp1，#01h；清屏幕lcallwr_r；写到指令寄存器movp1，#38h；显示功能设定（8位，2行，5*7点阵式）callwr_r ；写到指令寄存器mov p1，#0ch；显示器on，光标off，闪烁offlcallwr_r；写到指令寄存器|display1：movr2，#08h；显示8位m

9、ovr1，#50h；从左至右jht1：mova，r1lcallwr_dincr1djnzr2，jht1；8位是否显示完毕retdisplay2：movr2，#08h；显示8位movr1，#59h；从左至右jht2：mova，r1lcallwr_dincr1djnzr2，jht2；8位是否显示完毕retdisplay3：movr2，#08h；显示8位movr1，#60h；从左至右jht3：mova，r1lcallwr_dincr1djnzr2，jht3；8位是否显示完毕retdisplay4：movr2，#08h；显示8位movr1，#69h；从左至右jht4：mova，r1lcallwr_di

10、ncr1djnzr2，jht4；8位是否显示完毕retwr_r：clrrs；rs=0，写到指令寄存器clrrw；r/w=0clre；e=0使能lcalldelay；调用延时子程序setbe；e=1禁止retwr_d：movp1，a；将数据码写入数据寄存器setbrs ；rs=1clrrw；r/w=0clre；e=0使能lcalldelaysetbe；e=1禁止ret(c)打开proteus软件isis中绘制的原理图，在at89c51中导入在keil平台中编译生成的hex文件，然后进行联机调试，最后结果如图2所示。图2 联机调试结果图4 结论在电子信息工程专业使用proteus软件对学生进行相关课程如模拟电路、数字电路、单片机、嵌入式系统等的实践教学，可以在不投入硬件的情况下，达到非常良好的教学效果。学生普遍反映对所学的课程理解和掌握的更透彻、更深入，同一功能的接口可以多种硬件电路实现，实验和软件的内容可以更丰富，实际动手能力和创新能力还有更大的提升空间。实践证明将proteus软件应用到电子信息工程专业的实践教学中具有较高的推广价值。参考文献：1郝海峰,彭利军.基于proteus的单片机系统的虚拟仿真j.电子技术,2006,52王海华.基于protues和keil的单片机实验教学探