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论文关键词：虚拟硬件实验环境；单片机课程；综合性实验；设计型实验；Proteus软件 单片机课程实践教学的目标是提高学生对单片机 应用系统的综合开发能力。因此，单片机课程实践教 学改革的重点是全面加强学生在单片机应用系统综合 设计及调试能力方面的训练。而如何在有限的单片机 实践教学环境下，扩展实践教学内容，提高实践教学内 容的理论层次及技术含量，让学生在做实验的过程中 掌握复杂单片机系统的设计及调试方法，提高学生自 主开发设计能力，使学生达到单片机工程师应达到的 综合设计开发能力，一直是单片机课程实践教学改革 的难点¨2。。本文以具有图文动态跟踪显示功能的数 据采集系统设计为例，介绍了基于Proteus虚拟硬件 实验环境的单片机课程综合设计类实验开发的思路和 具体实现方法。 1 基于Proteus虚拟硬件实验环境的综合设计 类实验开发优势 目前，学生做单片机课程实验时，一般是根据实验 原理图在实验箱或实验柜的固定位置连线，然后进行 编程、下载、调试。由于设备成本较高，单片机实验箱 的数量有限，往往需要2人以上共用1台实验箱。由 于是在实验箱上固定接线，对学生自主开发设计能力 的锻炼非常有限。而且，学生必须到实验室才能进行 单片机系统的软硬件联凋实验，非常不便于学生自主 进行研究实验。 Proteus是英国Labcenter公司开发的电路分析 与单片机仿真软件，是目前较先进的模拟单片机外围 器件的工具。该软件不仅可以仿真和分析各种模拟器 件和集成电路，而且能仿真单片机和它的外围电路的 工作，可以仿真51系列、AVR，PIC等常用的MCU及 其外围电路，如LCD、RAM、ROM、键盘、马达、LED、 AD／DA、部分SPI器件、部分12C器件等。Proteus和 其他单片机仿真软件不同，它不仅能仿真单片机的工 作，而且能仿真单片机外围电路或没有单片机参与的 其他电路的工作。这样，在仿真和程序调试时，可以不 必关心由于执行某些语句时单片机寄存器和存储器内 容的改变，而是从工程的角度直接看程序的运行和电 路工作的过程和结果[3。4]。 可见，采用Proteus仿真软件进行虚拟单片机实 验，具有比较明显的优势[5卅：学生只要拥有电脑并安 装软件后，可随时进行单片机系统软硬件的设计、开 发、调试工作，并且克服了单片机课程实践教学中实验 箱电路固定、学生不能更改、实验内容固定的局限性。 Proteus虚拟硬件实验环境资源非常丰富，将单片机 常规实验内容稍作修改，即可扩展成不同的综合设计 类实验，丰富了单片机实践教学内容，从而扩展学生的 思路，提高学生的学习兴趣及自主开发能力。实验过 程与工程实践比较接近，大大提高了单片机课程实践 教学效率与教学水平。实验过程中损耗小，可减少实 验室硬件投入，节省费用，经济优势明显。 2基于虚拟硬件实验环境的单片机课程综合 设计类实验开发方法 2．1 Proteus虚拟硬件实验环境的建立 建立Proteus虚拟硬件实验环境首先要完成Keil 和Proteus两个软件的安装。Keil软件是集成开发环 境，可以完成单片机程序的源代码的编写，程序的编译 和调试；Proteus软件是电路仿真软件，利用它可以完 成电路图的设计[71。 基于Proteus虚拟硬件实验环境的单片机系统开 发过程为： (1)根据要求在Proteus元件库中选择所需要的 元件，设计出电路原理图。 (2)根据实验要求在Keil中编写实验源程序，经 编译、调试、修改生成Hex文件。 (3)双击电路图中的单片 |
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