Proteus软件在单片机教学中的应用

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摘要：proteus是一款功能强大的EDA软件，它给单片机教学提供一条方便、快捷、节约成本的新思路。本文以高校中介绍最多的51单片机和AVR单片机为例，介绍了Proteus软件在单片机教学中的应用。

关键词：Proteus；单片机；教学

中图分类号：TP31 文献标识码：A 文章编号：1001-828X（2013）11-0-01

当今社会电子技术日新月异，在各种不同类型的嵌入式系统中，以单片微控制器作为系统的主要控制核心所构成的单片嵌入式系统占据着非常重要的地位。如何提高学生学习单片机的兴趣，成为了课程教学中的难点。将Proteus软件引入到单片机教学中，可以大大地提高了该课程的可视性，能够有效的激发学生学习兴趣和热情。

一、Proteus仿真软件简介

Proteus软件是英国Labcenter electronics公司出版的EDA工具软件，Proteus可以将spice电路原模型、动态外设以及微处理器的仿真结合起来，它的电路仿真功能是互动的。

Proteus具有数量庞大的原件库，包括基本元件库、74系列TTL元件和4000系列COMS元件，存储芯片包括各种的ROM、RAM和EEPROM等30多个元件库，并在不断的更新中。在proteus中只要完成了原理图布局并设置好元件的属性，即可进行仿真和虚拟测试。

Proteus可以仿真很多常用的微处理器，它支持仿真51系列、AVR、PIC、ARM、等主流单片机，针对微处理器的应用，可以直接在基于原理图的虚拟原型上编程，并实现软件代码级的调试，还可以直接实时动态的模拟按钮、键盘的输入，LED、液晶显示的输出，同时配合虚拟工具如示波器、逻辑分析仪等进行相应的测量和观测。可以实现实时输入和输出，给实验者提供一个最接近现实的调试环境。

二、Proteus在单片机仿真中的应用

Proteus支持单片机汇编语言的编辑/编译/源码级仿真，内带8051、AVR、PIC的汇编编译器，也可以与第三方集成编译环境（如CVAVR、Keil和Hitech）结合，进行高级语言的源码级仿真和调试。仿真时只需在设定元件属性时指定下载程序的路径即可进行实时动态仿真，展现了其强大的仿真功能。

1.基于51单片机中的Proteus的仿真

在 Keil是目前51单片机用的最多的编译软件，首先在keil中输入源程序并设置好输出.hex文件，然后在Proteus中画好51单片机的电路图，在Proteus中点击51单片机芯片，在弹出的的对话框中设置好电路仿真的时钟频率，并选中Program file选项添加之前已经编译好的.hex文件，就可以开始仿真观察实验现象了。

如图2.1所示，是使用AT89C51实现的一个简易数字电压表。仿真时在Proteus中通过改变滑动变阻器连接的阻值来改变输入到AD0832中的电压，从而达到模拟数字电压表的目的，此时数码管上也会实时更新当前电压值。

在很多时候，我们输入的源程序不一定正确或者是符合设计目的，这个时候就需要我们进行修改调试了。Proteus可以与keil进行联合仿真，在keil中观察程序单步执行的同时观察Proteus中电路的运行状态，从而方便我们查找错误原因并修改。

2.基于AVR单片机中的proteus仿真

Proteus支持AVR系列单片机的型号非常全面，从低端ATtiny10到高端的ATmega128均有可以直接调用的库元件。

Proteus支持AVR些列单片机所有的I/O操作，内部的定时器、计数器的模拟（包括输入捕获、输出比较、PWM模式），看门狗定时器，串行UART接口，主、从模式串行SPI接口，支持内置数模转ADC，支持Atmel 的TWI（TwoWire Interface）通信方式，存贮器方面支持外部SRAM扩展以及内置EEPROM 的模拟，支持多个微控制器的协同工作仿真等等。

首先绘制好电路原理图，然后将AVR源程序编译器生成下载文件的路径制定给原理图中的芯片，就可以开始仿真了。如图2.2所示，是基于ATmega16的按键中断仿真。K1键连接模拟外部中断0，此时数K2键连接模拟外部中断1，按下K1键表示此时外部0产生中断数码管显示加1，按下K2键表示此时外部1产生中断数码管显示减一。

三、Proteus引入单片机教学中的优点

将Proteus引入单片机教学中具有以下优点。

⑴学生通过仿真可以观察电路的运行状态，修改产生的错误，大大提高了搭建实际电路的成功率。

⑵教学投入相对较小。在完成了基本教学后，可以鼓励学生在Proteus中进行硬件改动，观察实验效果并思考原因，减小了因硬件改动而造成的成本增加，较好的促进了整个教学过程。

⑶极大地激发了学生的兴趣。Proteus提供的平台，其简易性、直观性极大地改善了单片机教学过程中的枯燥和乏味，使学生体验到了学习单片机的趣味性。

四、结语

Proteus的出现给单片机教学工作和单片机虚拟实验室的建设提供了一条方便、快捷、节约成本的新思路，在不需要硬件投入的条件下，学生对单片机的学习比单纯学习书本知识更容易接受，更容易提高。实践证明，在使用 Proteus 进行系统仿真开发成功之后再进行实际制作，能极大提高单片机系统设计效率。因此，Proteus 有较高的推广利用价值。

参考文献：

[1]马潮.AVR单片机嵌入式系统原理与应用实践[M].北京：北京航空航天大学出版社，2011.

[2]施柏鑫.Proteus与单片机实时动态仿真.中国科技论文在线.