摘 要： 結(jié)合單片機(jī)課程教學(xué)現(xiàn)狀及Proteus仿真軟件的特點(diǎn)，從單片機(jī)課程教學(xué)方法和教學(xué)手段的改革出發(fā)，介紹了Proteus仿真軟件在單片機(jī)理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)、科技制作中的應(yīng)用與實(shí)踐。實(shí)踐證明該課程的教學(xué)改革取得了較好的效果。
關(guān)鍵詞： Proteus； 單片機(jī)； 教學(xué)改革

隨著計(jì)算機(jī)的高速發(fā)展,大量EDA軟件被引入電子類專業(yè)的課程教學(xué)中。例如在電路分析、模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)課程中經(jīng)常把EWB仿真軟件引入到教學(xué)中以提高教學(xué)質(zhì)量。同樣，在單片機(jī)的領(lǐng)域里也有功能強(qiáng)大的EDA軟件可以作為教學(xué)的輔助手段。本文將Proteus仿真軟件引入到單片機(jī)課程的教學(xué)改革中，取得了較好的效果。
1 單片機(jī)課程現(xiàn)狀
1.1 單片機(jī)課程的重要性
單片機(jī)課程是自動化、嵌入式等工科專業(yè)的一門專業(yè)方向課，目的是培養(yǎng)實(shí)際動手能力強(qiáng)的高技能型人才。掌握單片機(jī)基礎(chǔ)知識,具備基本應(yīng)用技能，才能符合當(dāng)前社會對自動化、嵌入式專業(yè)人才的要求。同時(shí)，單片機(jī)教學(xué)的效果對后續(xù)課程的學(xué)習(xí)和專業(yè)技能的掌握也具有重要意義。作為一門應(yīng)用性極強(qiáng)的課程，教師不僅要在理論課上下功夫，還必須在實(shí)驗(yàn)實(shí)踐課積極做出探索，充分利用身邊資源，結(jié)合現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)，提高該課程的教學(xué)質(zhì)量。
1.2 傳統(tǒng)單片機(jī)教學(xué)存在的問題
1.2.1 理論教學(xué)存在的問題
由于單片機(jī)課程本身比較抽象，所以在教學(xué)中必須把教學(xué)內(nèi)容更直觀地展示給學(xué)生。把實(shí)驗(yàn)板或者仿真器引入到課堂上進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)。但采用這種方法往往效果不是很好。一方面教師在課堂上做演示很浪費(fèi)時(shí)間，降低了教學(xué)的效率；另一方面小小的實(shí)驗(yàn)板和仿真器演示起來很難讓所有學(xué)生都觀察到效果。
1.2.2 實(shí)踐教學(xué)存在的問題
實(shí)驗(yàn)課是本課程重要的教學(xué)環(huán)節(jié)，其目的是提高學(xué)生的動手能力和分析、解決問題的能力，使學(xué)生能熟練應(yīng)用單片機(jī)的集成環(huán)境和開發(fā)系統(tǒng)，進(jìn)行單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)，為今后進(jìn)一步設(shè)計(jì)與應(yīng)用單片機(jī)打下扎實(shí)的基礎(chǔ)。以往實(shí)踐教學(xué)通常在單片機(jī)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，學(xué)生使用高度集成化的實(shí)驗(yàn)箱完成老師布置的實(shí)驗(yàn)任務(wù)，學(xué)生每次實(shí)驗(yàn)用到的只是實(shí)驗(yàn)箱的固定模塊，只要簡單地連接幾根導(dǎo)線、輸入相關(guān)程序就能完成該次實(shí)驗(yàn)，學(xué)生搞不清楚硬件原理及設(shè)計(jì)步驟，失去了分析問題、解決問題的機(jī)會，硬件設(shè)計(jì)的能力得不到很好提高。因而，對單片機(jī)實(shí)驗(yàn)課進(jìn)行教學(xué)改革勢在必行。
2 Proteus仿真軟件介紹
Proteus仿真軟件是目前較先進(jìn)、完整的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真平臺軟件。它可以方便地安裝在普通PC機(jī)上，與Keil C軟件共同構(gòu)建起個人的單片機(jī)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室。Proteus內(nèi)含6 000種模擬和數(shù)字器件模型，功能強(qiáng)大，具體如下：(1)用于數(shù)字、模擬電路及單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)等原理圖的繪制；(2)對數(shù)字、模擬電路及單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行分析與仿真； (3)利用自動布線或人工布線將原理圖轉(zhuǎn)換為PCB圖。
Proteus軟件與其他EDA軟件相比,具有革命性的特點(diǎn)：(1)用戶可采用諸如LED/LCD、鍵盤、RS232終端等動態(tài)外設(shè)模型對設(shè)計(jì)進(jìn)行交互仿真； (2)仿真處理器及其外圍電路，并配合顯示及輸出，能直觀看到運(yùn)行后輸入輸出的效果。
3 Proteus在單片機(jī)課堂教學(xué)中的應(yīng)用
為了解決單片機(jī)課程理論教學(xué)中存在的問題，將Proteus仿真軟件應(yīng)用到課堂教學(xué)中,利用仿真的形象、生動、實(shí)在等特性，對單片機(jī)課程理論教學(xué)產(chǎn)生積極的影響，是其他教學(xué)手段難以替代的。
3.1預(yù)先案例設(shè)計(jì) 現(xiàn)場效果演示
利用Proteus仿真軟件預(yù)先設(shè)計(jì)大量的單片機(jī)應(yīng)用實(shí)例，課堂上，用Proteus軟件向?qū)W生演示單片機(jī)軟硬件設(shè)計(jì)開發(fā)、調(diào)試的全過程，并觀察硬件的工作和程序執(zhí)行效果，使學(xué)生通過實(shí)例對單片機(jī)的工作原理、工作過程、工作效果有更多的了解，對提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)積極性有非常大的幫助。圖1為電子時(shí)鐘課程實(shí)例的仿真及效果演示圖。

3.2合理布置作業(yè) 拓展學(xué)生思維
對理論課中的重點(diǎn)內(nèi)容，合理地布置作業(yè)，讓學(xué)生利用Proteus來驗(yàn)證作業(yè)，不僅可以讓學(xué)生思維得到擴(kuò)展，還可讓學(xué)生的動手能力得到一定的提高。以圖1所示的電路為例，要求學(xué)生在圖1的基礎(chǔ)上添加獨(dú)立鍵盤K0～K2做輸入設(shè)備，通過軟件編程設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)一個可調(diào)的電子時(shí)鐘，要求如下：
　　(1) K0作為時(shí)鐘調(diào)節(jié)的菜單鍵，第一次按下K0秒鐘處閃爍并時(shí)鐘停止，提示可以調(diào)節(jié)時(shí)間秒；第二次按下分鐘處閃爍，提示可以調(diào)節(jié)時(shí)間分；第三次按下時(shí)鐘處閃爍，提示可以調(diào)節(jié)時(shí)；第四次按下退出調(diào)時(shí)菜單，時(shí)鐘開始繼續(xù)走動；
　　(2) K1和K2分別是時(shí)分秒調(diào)節(jié)的加減鍵。只有當(dāng)菜單鍵按到相應(yīng)的時(shí)分秒時(shí)，才可使用K1和K2來加減調(diào)節(jié)。圖2為調(diào)節(jié)時(shí)間分時(shí)的可調(diào)電子時(shí)鐘課程實(shí)例的仿真圖及效果演示圖。

4 Proteus在實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用
在實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中，在以下幾個方面進(jìn)行了教學(xué)方法和教學(xué)手段的改革。
4.1常規(guī)實(shí)驗(yàn) 加強(qiáng)理論基礎(chǔ)知識的掌握