基于proteus的虛擬實驗室建立

1、 報告編碼：安陽師范學院本科學生畢業(yè)設計報告基于Proteus的虛擬實驗室建立作者 齊軍芳 系（院） 物理與電氣工程學院 專業(yè) 電子信息工程 年級 2007 級專升本 學號 071851057 指導教師 丁電寬 日期 2009.06.15 學生誠信承諾書本人鄭重承諾：所呈交的設計報告是我個人在導師指導下進行的研究工作及取得的研究成果。盡我所知，除了文中特別加以標注和致謝的地方外，報告中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫的研究成果，也不包含為獲得安陽師范學院或其他教育機構的學位或證書所使用過的材料。與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻均已在報告中作了明確的說明并表示了謝意。簽名： 日期： 報告使用授

2、權說明本人完全了解安陽師范學院有關保留、使用學位報告的規(guī)定，即：學校有權保留送交報告的復印件，允許報告被查閱和借閱；學?？梢怨紙蟾娴娜炕虿糠謨?nèi)容，可以采用影印、縮印或其他復制手段保存報告。簽名： 導師簽名：日期：基于Proteus的虛擬實驗室建立齊軍芳(安陽師范學院 物理與電氣工程學院，河南 安陽 455002)摘要：本文以學校單片機課程的實驗教學為背景,較為全面地闡述基于Proteus軟件仿真的單片機虛擬實驗室只需配置有限的硬件設備，就能夠很好地解決資金和設備維護問題的建設方案，為精品課程的建立、教改項目打下基礎。本設計所采用的大量仿真實驗是在軟件環(huán)境中實現(xiàn)的，利用 Proteus與Ke

3、il整合構建單片機虛擬實驗室，解決了傳統(tǒng)單片機教學中以理論為主、實踐少的問題，使得每個學生都可以擁有自己的“實驗室”。 關鍵詞：虛擬實驗室；Proteus；Keil；單片機；仿真 1.概述 1.1 虛擬實驗室的介紹虛擬實驗室(Virtuallaboratory)，亦稱為“合作實驗室(Collaboratory)”，最早在1989年由美國University of Virginia 的William Wulf 教授提出，用來描述一個計算機網(wǎng)絡化的虛擬實驗室環(huán)境。所謂的虛擬實驗室就是以計算機網(wǎng)絡為核心，利用鼠標的點擊、拖動，將微機上各種虛擬儀器，按實驗要求、過程組裝成一個完整的實驗系統(tǒng)，同時在這個

4、系統(tǒng)上完成整個實驗，包括元件的添加、實驗條件的改變、數(shù)據(jù)采集以及實驗結果的模擬、分析。虛擬實驗室是一種特別的、分布式解決問題的環(huán)境，是提供給用戶的一個基于網(wǎng)絡的實驗教學、技術交流、共同研究、協(xié)同工作的平臺，是一種基于計算機虛擬原型系統(tǒng)的全新的科學研究與工程設計方法，是除理論與實物實驗之外的第三種研究設計手段和形式。目前，有關虛擬實驗室的定義主要有兩種：(1)指在計算機系統(tǒng)中采用虛擬現(xiàn)實技術實現(xiàn)的各種虛擬實驗環(huán)境，實驗者可以像在真實的環(huán)境中一樣完成各種預定的實驗項目，所取得的學習或訓練效果等值于甚至優(yōu)于在真實環(huán)境中所取得的效果。(2)指一個創(chuàng)造和引導模擬實驗的交互環(huán)境，即實驗場所。它由實驗所依賴

5、的模擬程序、實驗單元、工具和參考資料組成。用戶可以通過增加新的物體，建立新的實驗并把它們轉換成超文本文件來擴充實驗室。這兩種定義側重不同方向，但都指出了虛擬實驗室本質(zhì)是一個無墻實驗室，通過計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)遠程控制與交互系統(tǒng)，研究人員或學生將不受時空限制，能隨時隨地進行擬實驗操作，共享儀器設備，共享數(shù)據(jù)和計算機資源，進行協(xié)作或得到遠程指導等。虛擬實驗室的組件一般包含以下幾部分：實驗虛擬原形、應用程序特定信息的數(shù)據(jù)庫、連接到網(wǎng)絡上的科學設備、互相合作的工具，基于模擬、數(shù)據(jù)的分析、發(fā)現(xiàn)和簡化以及數(shù)據(jù)可視化等軟件和對網(wǎng)絡帶寬的需求。虛擬實驗室有驗證型、測試型、設計型、糾錯型、創(chuàng)新型等多種類型，本文主要介

6、紹基于Proteus單片機虛擬實驗室的建立。1.2國內(nèi)外現(xiàn)狀虛擬實驗室的研究和應用得到許多研究機構及軟件供應商的重視，國內(nèi)外有代表性的有35：(1) 虛擬工程/科學實驗室。該虛擬實驗室是由 Johns Hop2kins 大學建立,基于WWW(World Wide Web)面向教育的工程/科學實驗環(huán)境，可完成邏輯電路、兩節(jié)機器手控制熱傳遞過程、聲波傳播過程、橋梁設計等多種實驗。(2) 環(huán)境與分子科學協(xié)作機構。提供一個協(xié)同工作環(huán)境，并且可遠程使用核磁共振(NMR)頻譜儀。(3) 遠程實驗環(huán)境。實時參與在General Atomics的DIIID托卡馬克進行的實驗。(4) 醫(yī)學協(xié)作機構。通過X射線照

7、片及超聲影像進行的同步或異步遠程咨詢。(5) 德國Ruhr大學網(wǎng)絡虛擬實驗室。該實驗室是一個有關控制工程的學習系統(tǒng)，它通過直觀的三維實驗場景視覺效果，依賴各虛擬實驗設備的仿真特性，實現(xiàn)對虛擬實驗的交互式操作。國內(nèi)虛擬實驗室的建設這幾年也得到了迅速的發(fā)展，最具代表性的是一些著名大學開發(fā)出的遠程教學虛擬實驗室，涉及物理、化學、生物、醫(yī)學等多門學科。1.3 虛擬實驗室的特點(1) 成本低虛擬實驗室基于虛擬原型技術，即利用VR在可視化方面的強大優(yōu)勢以及可交互地探索虛擬物體的功能，對對象進行幾何、功能、制造等方面交互的建模與分析。(2) 效率高虛擬實驗室省去了大量的基于物理原型實驗的簡單勞動，使用者集中

8、精力研究實驗對象本身的特性和規(guī)律，還可充分利用計算機優(yōu)勢，使虛擬實驗室具有良好的在線幫助和學習功能，從而可幫助使用者迅速掌握實驗研究本身和達到實驗研究的具體目標和要求，大大提高了學習和研究效率。(3) 功能全虛擬實驗室的數(shù)據(jù)庫可做到規(guī)格品種齊全，并易于升級換代和增加新品種，從根本上解決了因實驗元器件和儀器儀表不全而影響實驗的問題。(4) 協(xié)作性在協(xié)同虛擬環(huán)境技術下，可實現(xiàn)合作實驗、遠程實驗、協(xié)同研究等。1.4 虛擬實驗室的發(fā)展趨勢虛擬實驗室的發(fā)展趨勢主要有以下三個13:(1) 虛擬實驗室的人機界面目前多采用WIMP技術，即以窗口、圖符、菜單、指向為特點的人機界面技術。引入虛擬現(xiàn)實技術和自然人工

9、場景技術，使用數(shù)字化仿真工具，可使操作者與虛擬仿真環(huán)境有著全面的感官接觸與交融，使操作者有身臨其境之感，用戶使用虛擬原型交互仿真界面對虛擬原型進行操作。(2) 提高虛擬實驗室“自適應性”?！白赃m應”是指生物變更自己的習性以適應新的環(huán)境的一種特征。直觀地說，“自適應實驗”即指能修正自己的特征以響應規(guī)則原理的變化，并根據(jù)學習者的學習過程生成一個反饋回路，為學習者提供一個自適應的獲取知識和技能的實驗學習環(huán)境。該系統(tǒng)的基本特征是能從環(huán)境中獲取信息，并能自動改善其性能。(3) 增加協(xié)作性。科學實驗常常是一種協(xié)作性的活動，與同伴合作是實驗過程中一個至關重要的環(huán)節(jié)，因此基于協(xié)作虛擬原型的協(xié)同設計方法將成為協(xié)

10、同設計實現(xiàn)的一種重要思路。2.Proteus平臺簡介2.1 Proteus介紹Proteus軟件是英國Labcenter electronics公司的EDA工具軟件，由ISIS和ARES兩個軟件構成，是一個電子設計的教學平臺、實驗平臺和創(chuàng)新平臺，涵蓋了電工電子實驗室、電子技術實驗室、單片機應用實驗室等的全部功能。其功能是將電路仿真和微處理器仿真進行協(xié)調(diào)，直接在基于原理圖的虛擬原型上進行處理器編程調(diào)試，并進行功能驗證，通過動態(tài)器件(如電機、LED、開關等)，配合系統(tǒng)配置的虛擬儀器(如示波器、信號發(fā)生器等)，可實時看到運行后的輸入輸出的效果，其主要特點如下14：(1) 可以仿真、分析各種模擬器件和

11、集成電路，其支持Pillips公司系列的ARM(LPC系列)，Proteus的仿真是基于SPICE3F5的，因此它也能像其它的EDA軟件那樣進行電路分析，如模擬分析、數(shù)字分析、混合信號分析、頻率分析等等；(2) 提供了虛擬示波器、信號發(fā)生器、計數(shù)器、邏輯分析儀、電表、Virtual Terminal等虛擬儀器儀表供選擇；(3) 能夠進行SCH(原理圖)和PCB(印刷板)電路的設計；(4) 其自身只帶匯編編譯器，不支持C語言。但可以將它與Keil、ADS集成開發(fā)環(huán)境連接，將用匯編和C語言編寫的程序編譯好之后，可以立即進行軟、硬件結合的系統(tǒng)仿真，達到很好的仿真效果。Proteus與其它單片機仿真軟

12、件不同的是，它不僅能仿真單片機CPU的工作情況，也能仿真單片機外圍電路或沒有單片機參與的其它電路的工作情況。因此在仿真和程序調(diào)試時，關心的不再是某些語句執(zhí)行時單片機寄存器和存儲器內(nèi)容的改變，而是從工程的角度直接看程序運行和電路工作的過程和結果。對于這樣的仿真實驗，從某種意義上講，是彌補了實驗和工程應用間脫節(jié)的矛盾和現(xiàn)象。2.2 Proteus軟件所提供的資源（1）Proteus軟件所提供的元件資源Proteus軟件所提供了30多個元件庫，數(shù)千種元件。元件涉及到數(shù)字和模擬、交流和直流等，具體情況如表1所示。表1 主要元件庫庫名元件類型或系列74std74系列有AS、F、HC、HCT、LS、S、A

13、LS等8個庫Analog電源電路、555、常規(guī)D/A、A/D轉換器等Bipolar三極管有2N、BX、MJ、TIP、2Tx等系列CmosCMOS集成電路Device常規(guī)元件，如電阻、電容、電感等Diode穩(wěn)壓二極管，有IN、3EZ、BAZ、BZx、MMBZ、MZD等系列EclECL集成電路Fairchld三極管，有2N、J、MP、PN、U、TIS等系列FetFET管，有2N、2SJ、2SK、BF、BUK、IRF、UN等系列Lintec運算放大器，有LF、LT、LTC、OP等Memory存儲器(EPROM、EEPROM、RAM)Micro處理器，有51系列、6800系列、PIC16系列、z80和

14、相關總線等NatdacA/D、D/A轉換器，有LF、LM、MF等系列Natoa運算放大器，有LF、LM、LPC等系列Opamp運算放大器，有AD、CA、EL、MC、NE、OPA、TL等系列PldPLD集成電路，有AM16、AM20、AM22、AM29等系列Teccor可控硅，有2N、EC、L、Q、S、T、TCR等系列Texoac運算放大器，有LF、LM、LP、TL、TLC、TLE、TLV等系列Values電子管Zetex三極管、二極管、變?nèi)荻O管等I2cmems涉及到24系列、fm24系列m24系列、nm24系列等Resistors電阻元件，涉及的系列較多Capacitors電容元件，涉及的系

15、列較多Display顯示器件，數(shù)碼管有7seg系列，液晶有LM、MD、PG等系列Active常規(guī)元件和儀器儀表Asimmdls數(shù)字基本邏輯門電路等(2)Proteus軟件所提供的儀表資源對于一個仿真軟件或實驗室，測試的儀器儀表的數(shù)量、質(zhì)量和類型，是衡量實驗室是否合格的一個關鍵因素。在Proteus軟件包中，不存在同類儀表使用數(shù)量的問題，其提供的儀表如表2所示。 表2 所提供的儀表名稱備注Oscilloscope示波器Logic analyzer邏輯分析儀Counter timer時間計數(shù)器Virtual terminal串口虛擬終端Signal generator信號發(fā)生器Patte

16、rn generator圖形信號發(fā)生器DC voltmeter直流電壓表DC ammeter直流電流表AC voltmeter交流電壓表DC ammeter交流電流表除了表2所列的測試儀表外，Proteus還提供了一個圖形顯示功能，可以將線路上變化的信號，以圖形的方式實時地顯示出來，其作用與示波器相似但功能更多。圖形顯示功能如表3所示。表3 提供的圖形顯示模塊名稱備注Analogue模擬信號顯示Digital數(shù)字信號顯示MixedFrequency混合信號顯示頻譜信號顯示TransferNoise傳遞信號顯示噪聲信號顯示DistortionFourier失真(變形)信號顯示傅氏變換信號顯示Au

17、dioInteractive音頻信號顯示交互信號顯示ConformanceDC sweep性能試驗直流掃描信號顯示AC sweep交流掃描信號顯示(3)Proteus軟件所提供的調(diào)試手段Proteus提供了比較豐富的測試信號用于電路的測試。這些測試信號包括模擬信號和數(shù)字信號，如表4所示。表4調(diào)試信號信號名稱信號描述DC 直流信號，參數(shù)：電壓值Sine交流信號，參數(shù)：三要素、阻尼因素和幅值偏移Pulse脈沖信號，參數(shù)：初始值、最大值、開始時間、上升時間、下降時間、占空比和頻率(周期)EXPSFFM指數(shù)信號，參數(shù)：初始值、最大值、上升開始時間、上升時間、下降開始時間、下降時間調(diào)制信號，參數(shù)：偏移量

18、、幅值、載波頻率、調(diào)制指數(shù)、信號頻率PwlinFile自定義v-t特性信號，參數(shù)：自定義輸入來自文件的信號，參數(shù)：文件的位置AudioDstate來自音頻文件的信號，參數(shù)：wav文件的位置數(shù)字狀態(tài)信號，參數(shù)：提供了7種狀態(tài)供選擇DedgeDpulse數(shù)字邊沿觸發(fā)信號，參數(shù)：L-H/H-L選擇、邊沿時間數(shù)字脈沖信號(單)，參數(shù)：LHL/HLH選擇、開始時間、寬度Dclock數(shù)字時鐘信號，參數(shù)：LHL/HLH選擇、第一個邊沿時間、周期Dpattem數(shù)字模型信號，參數(shù)：初態(tài)、第一個邊沿時間、脈沖寬度、信號連續(xù)的類型等對于單片機硬件電路和軟件的調(diào)試，Proteus 提供了兩種方法：一種是系統(tǒng)總體執(zhí)行效

19、果；另一種是對軟件的分步調(diào)試以看具體的執(zhí)行情況。對于總體執(zhí)行效果的調(diào)試方法，只需要執(zhí)行debug菜單下的execute菜單項或F12快捷鍵啟動執(zhí)行，用debug菜單下的pause animation菜單項或pause鍵暫停系統(tǒng)的運行；或用debug菜單下的stop animation 菜單項或shift-break組合鍵停止系統(tǒng)的運行。其運行方式也可以選擇工具欄中的相應工具進行。對于軟件的分步調(diào)試，應先執(zhí)行 debug菜單下的start/restart debugging 菜單項命令，此時可以選擇step over 、step into 和 step out命令執(zhí)行程序(可以用快捷鍵F10、F

20、11和ctrl+F11)，執(zhí)行的效果是單句執(zhí)行、進入子程序執(zhí)行和跳出子程序執(zhí)行。在執(zhí)行了start/restart debugging命令后，在debug菜單的下面要出現(xiàn)仿真中所涉及到的軟件列表和單片機的系統(tǒng)資源等，可供調(diào)試時分析和查看。2.3 Proteus的工作過程運行Proteus的ISIS程序后，進入該仿真軟件的主界面。在工作前，要設置view菜單下的捕捉對齊和system下的顏色、圖形界面大小等項目。通過工具欄中的P(從庫中選擇元件命令)命令，在pick devices窗口中選擇電路所需的元件，放置元件并調(diào)整其相對位置，元件參數(shù)設置，元器件間連線，編寫程序；在source菜單的Def

21、ine code generation tools菜單命令下，選擇程序編譯的工具、路徑、擴展名等項目；在source菜單的Add/remove source files命令下，加入單片機硬件電路的對應程序；通過debug菜單的相應命令仿真程序和電路的運行情況。3.Proteus與Keil C的連接3.1 Keil的介紹Keil是德國開發(fā)的一個51單片機開發(fā)軟件平臺，最開始只是一個支持C 語言和匯編語言的編譯器軟件，后來隨著開發(fā)人員的不斷努力以及版本的不斷升級，使它已經(jīng)成為了一個重要的單片機開發(fā)平臺，其界面友好，操作也不復雜，用戶極為龐大。Keil C 與Proteus在各自的環(huán)境下都可以進行一

22、定程度仿真調(diào)試。然而Keil C只能對程序進行調(diào)試，不能看到硬件的運行結果，因此并不直觀；而 Proteus軟件在對單片機系統(tǒng)進行仿真調(diào)試的時候只能對硬件做出改動，不能直觀的了解程序運行的情況，難以對程序中存在的不足和錯誤進行修改。如果能把這兩者結合起來，同時觀察程序的運行情況和當時硬件系統(tǒng)所處的狀態(tài)，則可以方便地找出系統(tǒng)設計中存在的軟、硬件錯誤。利用Proteus與Keil整合構建單片機虛擬實驗室，解決了傳統(tǒng)單片機教學中以理論為主，實踐少且實踐以驗證實踐為主的問題，使得每個學單片機的人，都可以擁有自己的“實驗室”。3.2 Proteus 軟件與Keil uVision2 軟件聯(lián)合仿真的建立(

23、1)首先，安裝Proteus和Keil軟件。(2)把ProteusMODEL目錄下VDM51.DLL文件復制到Keil安裝目錄的c51bin目錄中。(3)修改Keil安裝目錄下的TOOLS.INI文件，在c51字段中加入TDRV5=BINVDM51.DLL(“Proteus VSM   MONITOR-51 DRIVER”)，并保存。注：不一定要用TDRV5，根據(jù)原來字段選用一個不重復的數(shù)值就可以了，引號中的名字可隨意寫。(4)運行Proteus，畫出要設計的電路圖，在Debug菜單中選擇Use Remote Debug Monitor選項。(5)在Keil中編寫相應的程序

24、代碼。(6)在Keil中Project菜單中選擇Options for targettarget 1選項。(7)在彈出的對話框中單擊Debug選項卡，選擇用硬件仿真，在右上方的下三角按鈕選擇Keil MONITOR-51 DRIVER。(8)單擊SETRING按鈕在Baudrate中選擇38400；在PORT中選擇COM1；單擊OK按鈕。(9)在Keil中調(diào)試程序，在Proteus中觀察結果。3.3 Proteus 軟件與Keil uVision2軟件聯(lián)合仿真實例按上述的步驟進行設置后，Proteus軟件和Keil uVision2軟件之間即可進行聯(lián)合仿真。下面通過一個實例來進一步說

25、明用Proteus軟件與Keil uVision2軟件聯(lián)合仿真來調(diào)試程序的過程。(1) 硬件電路的實現(xiàn) 運行Proteus ISIS，通過選擇相應的元器件，繪制硬件電路原理圖如圖1所示：圖 1 數(shù)字鐘顯示電路(2) 軟件的實現(xiàn)打開Keil uVision 2，新建一個項目：數(shù)字鐘.uv2。選擇Project菜單下的Select Device for Target為這一項目選擇目標CPU，這里選擇ATMEL公司的AT89C51，接著單擊Project菜單下的Option for Target工程名菜單項，選擇Debug選項卡，進行相應的設置，然后新建一個源文件：數(shù)字鐘.ASM，寫入源程序(源程序

26、如附錄所示)，如圖2所示。注意：必須生成*.hex 文件才能實現(xiàn)軟件對硬件電路的控制。*.hex 文件的生成方法：在Project窗口中右擊Target 1，選“Options for Target target 1”，在“OUTPUT”中勾選“Creat HEX File”，再點OK選擇按鈕就可以了。單擊Debug菜單下的Start/Stop Debug Session菜單項，這時切換到Proteus界面。右擊硬件電路圖中的單片機芯片AT89C51，在彈出的窗口中的Program File中加入數(shù)字鐘.hex 文件，然后單擊圖1中的play鍵，單片機就能正常工作了，這時LED數(shù)碼管顯示電子時

27、鐘，按下P1鍵，時鐘顯示清零；按下P2鍵，小時加1；按下P3鍵，分鐘加1。圖 2 用 Keil C 編譯數(shù)字鐘電路系統(tǒng)的.ASM格式的文件3.4 用Proteus軟件虛擬單片機實驗的優(yōu)點采用Proteus 仿真軟件進行虛擬單片機實驗，具有比較明顯的優(yōu)勢，如涉及到的實驗實習內(nèi)容全面、硬件投入少、學生可自行實驗、實驗過程中損耗小、與工程實踐最為接近等，當然其存在的缺點也是有的。下面主要介紹一下其優(yōu)點17：(1) 內(nèi)容全面內(nèi)容全面包括其能實驗的內(nèi)容包括軟件部分的匯編、C51 等語言的調(diào)試過程，也包括硬件接口電路中的大部分類型。對同一類功能的接口電路，可以采用不同的硬件來搭建完成，因此采用Proteu

28、s 仿真軟件進行實驗教學，克服了用單片機實驗教學板教學中硬件電路固定、學生不能更改、實驗內(nèi)容固定等方面的局限性，可以擴展學生的思路和提高學生的學習興趣。(2) 硬件投入少，經(jīng)濟優(yōu)勢明顯對于傳統(tǒng)的采用單片機實驗教學板的教學實驗，由于硬件電路的固定，也就將單片機的CPU和具體的接口電路固定了下來。在單片機的實際教學中，如果要涉及到C51系列，也要涉及到 PIC16系列，那么為了教學必然要投入兩種單片機的實驗教學板；同時在教學過程中所涉及到的接口電路，也需要有較大的投入和儲備，以利于實驗的進行和在實驗過程中元件損毀后的更換。Proteus所提供的元件庫中，大部分可以直接用于接口電路的搭建，同時該軟件

29、所提供的儀表，不管在質(zhì)量還是數(shù)量上，都是可靠和經(jīng)濟的。如果在實驗教學中投入這樣的真實的儀器儀表，僅儀表的維護來講，其工作量也是比較大的。因此采用軟件的方式進行教學，其經(jīng)濟優(yōu)勢是比較明顯的。(3) 學生可自行實驗，鍛煉解決實際工程問題的能力實驗能力和實驗設計能力的培養(yǎng)，是工科學生解決實際工程問題能力中較為重要的。傳統(tǒng)的實驗教學中，忽視了學生實驗能力的培養(yǎng)，對于實驗設計能力的培養(yǎng)，則很少涉及到。因此學生學習了理論，要想將其應用到實際的工程實踐中，其難度是比較大的。還有，學生畢業(yè)后想對單片機控制技術或智能儀表等有較深的研究和學習，如果采用傳統(tǒng)的實驗教學方法，則學生需要購置的設備比較多，增加了他們學習

30、和研究的投入。采用仿真軟件后，學習的投入變得比較的小，而實際工程問題的研究，也可以先在軟件環(huán)境中模擬通過，再進行硬件的投入，這樣處理，不僅省時省力也可以節(jié)省因方案不正確所造成的硬件投入的浪費。(4) 實驗過程中損耗小，基本沒有元器件的損耗問題在傳統(tǒng)的實驗教學過程中，都涉及到因操作不當而造成的元器件和儀器儀表的損毀，也涉及到儀器儀表等工作時所造成的能源消耗。采用Proteus 仿真軟件進行的實驗教學，則不存在上述的問題，其在實驗的過程中是比較安全的。(5) 與工程實踐最為接近，可以了解實際問題的解決過程在進行課程設計或進行大實驗的時候，可以具體的在Proteus 中做一個工程項目，并將其最后移植

31、到一個具體的硬件電路中，讓學生了解將仿真軟件和具體的工程實踐如何結合起來，利于學生對工程實踐過程的了解和學習。(6) 大量的范例，可供學生參考處理在系統(tǒng)的設計時，存在對已有資源的借鑒和引用處理，而該仿真系統(tǒng)所提供的較多的比較完善的系統(tǒng)設計方法和設計范例，可供學生參考和借鑒。同時也可以在原設計上進行修改處理。(7) 協(xié)作能力的培養(yǎng)和鍛煉一個比較大的工程設計項目，是由一個開發(fā)小組協(xié)作完成的。了解和把握別人的設計意圖和思維模式，是團結協(xié)作的基礎。在Proteus 中進行仿真實驗時，所涉及到的內(nèi)容并不全是學生獨立設計完成的，因此對于鍛煉學生的團結協(xié)作意識，是有好處的。4.數(shù)據(jù)庫的建立 通過此次畢業(yè)設計

32、，我們建立了基于Proteus與 Keil軟件構建的虛擬單片機實驗數(shù)據(jù)庫，里面存儲了大量的單片機仿真實驗，可以在上課時方便使用。Transfer Proteus大量的范例，可供學生參考處理，實驗過程、實驗步驟的演示可以在實驗室以外的地方完成，實現(xiàn)了跨越了傳統(tǒng)教學地域傳授知識的局限，還能解決由于學生不懂、不理解，老師重復講解、演示和重復分析的弊端，使老師有更多的時間進行課堂管理，有更多的時間觀察學生的反應，檢查課堂教學結果，再作相應的教學調(diào)整，增加必要的教學過程，施加必要的教學手段；從而更出色地完成教學任務。5.結論 Proteus不僅可以作為學校單片機(電子等類)實驗的模擬仿真，也可

33、以作為個人工作室的仿真實驗。作為電子技術或控制類相關專業(yè)的學生和工程技術人員，在學習了該軟件后，可以充分地利用它所提供的資源，幫助自己提高工程應用能力。在教學中利用該軟件，除了能教單片機的具體課程內(nèi)容外，還可以教會學生應用該工具的能力，為今后的工作打下基礎。利用Proteus與 Keil相結合進行實驗，可以實現(xiàn)全部的軟件實驗和極大多數(shù)的硬件系統(tǒng)。虛擬仿真實驗室因為投人了很少硬件，所以經(jīng)濟優(yōu)勢明顯，不僅可以彌補實驗儀器和元器件缺乏帶來的不足，而且排除了原材料消耗和儀器損壞等因素還可以幫助學生更快、更好地掌握課堂講述的內(nèi)容，加深對概念、原理的理解，彌補課堂理論教學的不足。學生通過仿真實驗，可以熟悉

34、單片機系統(tǒng)的開發(fā)方法，這對進一步培養(yǎng)學生的綜合分析能力、排除故障能力和開發(fā)、創(chuàng)新能力具有重要的意義。結合一個實際例子，說明了用Proteus和 Keil軟件構建虛擬單片機實驗室不僅簡單可行，而且非常經(jīng)濟解決了傳統(tǒng)單片機實驗室設備資金短缺和維護難的問題。不過，仿真軟件不可能完全模擬出實際的硬件環(huán)境，另外要注意，虛擬實驗室跟實際的基于開發(fā)板和仿真器的單片機實驗有很多不同之處，如Proteus 軟件仿真時基本上沒考慮其晶振的，因為它默認芯片上自帶有晶振電路的，而實際開發(fā)板電路必須接晶振電路的。一定要在理解單片機的基礎上多做硬件調(diào)試，只有這樣才能真正學好單片機。6.體會通過對本課題的研究，自己從中取得

35、了一些成績，理論水平和操作技術也得到了一定的提高，同時也暴露了自身的一些問題：首先，對一個課題必須要閱讀大量的文獻和書籍來獲得一定的感性認識，然后才能有自己的想法，這是一條必經(jīng)之路。其次，操作技術很重要，論文涉及了幾種軟件，會用到很多操作技巧，如果用的時候再去學會浪費時間，因此要在平時注意多練習，多學一些實用的技術，這樣在以后的學習和工作中才能夠做到游刃有余。最后，要有信心，遇到困難要向別人請教，這樣可以大大加快研究進程。以上是我做論文的一些心得體會，這些對我以后的學習會有很大的幫助。7.致謝在此要特別感謝尊敬的丁電寬老師，本設計是在他的精心指導和關懷下完成的。丁老師在學術上給予我大力幫助和指

36、導，為我提供學習軟件的條件和創(chuàng)造良好的學習氛圍，正是在這種環(huán)境下我才能夠順利完成本次設計。從丁老師身上，我懂得了做事要嚴謹認真、腳踏實地、勤于動腦、勤于動手，這些在以后的工作和生活中將是我所要努力做到的。特此向丁電寬老師致以最誠摯的謝意！由于本人的時間和能力有限，本次的研究還存在一些不足之處，整個過程還需要進一步完善。文中也難免有不足之處，懇請各位老師批評指正。同時，對評審設計的各位專家、學者表示衷心的感謝！參考文獻1李朝青.單片機原理及接口技術M.北京：北京航空航天大學出版社，2005.9.2李全利.單片機原理及接口技術M.北京：高等教育出版社，2009.1.3陸婷.基于Proteus 的單

37、片機虛擬實驗室的構建J.應用天地,2007.8.4李學禮,林海峰.基于Proteus 軟件的單片機實驗室建設J.單片機與嵌入式系統(tǒng)的應用，2005.5周潤景,張麗娜.基于PROTEUS的電路及單片機系統(tǒng)設計與仿真M北京：北京航空航天大學出版社，20066周潤景,張麗娜,劉映群.PROTEUS入門使用教程M.北京：機械工業(yè)出版社,2007.9.7天煌教儀.THDPJ-1型、THDPJ-2型單片機開發(fā)綜合試驗箱試驗指導書.第二版.8程興國.單片機虛擬實驗室的構建J.襄樊學院學報,2008,29(2)：72-74.9PROTEUS VSM help Z. Labcenter Electronics

38、Ltd,2002.10 AFerrero, V.Piuri. ASimulationToolforVirtual Laboratory Experiments in a WWW Environment. IEEE TransactoinONInstrumentationandMeasuerment,1999,48(3):741746.Establishment of Virtual Laboratory Based on ProteusQI Jun-fang(School of Physics and Electrical Engineering,Anyang Normal Universit

39、y,Anyang,Henan455002) Abstract: In this paper, MCU microcomputer school teaching courses in the context of the experiment, a more comprehensive manner the Proteus software-based virtual laboratory simulation of the single chip is limited only to configure the hardware equipment, will be able to solv

40、e the issue of funding and building maintenance programs for the establishment of quality programs, lay the foundation for education reform project.The design of a large number of simulations used in the software environment, the use ofProteus and Keil Construction of MCU integration of a virtual la

41、boratory, single-chip solution to the traditional theory-based teaching, the practice of small issues, make each students can have their own "laboratory".Key words: virtual laboratory; Proteus; Keil; MCU; simulation附錄1：設計數(shù)字鐘顯示的源程序源程序： ORG 0000H MOV 30H,#1 MOV 31H,#2 MOV 32H,#0 MOV 33H,#0 M

42、OV 34H,#0 MOV 35H,#0 MOV TMOD,#01XS0: SETB TR0 MOV TH0,#00H MOV TL0,#00HXS: MOV 40H,#0FEH MOV DPTR,#TAB MOV P2,40H MOV A,30H MOVC A,A+DPTR MOV P0,A LCALL YS1MS MOV P0,#0FFH MOV A,40H RL A MOV 40H,A MOV P2,40H MOV A,31H ADD A,#10 MOVC A,A+DPTR MOV P0,A LCALL YS1MS MOV P0,#0FFH MOV A,40H RL A MOV 40H,

43、A MOV P2,40H MOV A,32H MOVC A,A+DPTR MOV P0,A LCALL YS1MS MOV P0,#0FFH MOV A,40H RL A MOV 40H,A MOV P2,40H MOV A,33H ADD A,#10 MOVC A,A+DPTR MOV P0,A LCALL YS1MS MOV P0,#0FFH MOV A,40H RL A MOV 40H,A MOV P2,40H MOV A,34H MOVC A,A+DPTR MOV P0,A LCALL YS1MS MOV P0,#0FFH MOV A,40H RL A MOV 40H,A MOV P2,40H MOV A,35H MOVC A,A+DPTR MOV P0,A LCALL YS1MS MOV P0,#0FFH MOV A,40H RL A MOV 40H,A JB TF0,JIA JNB P1.0,P100 JNB P1.1,P1000 JNB P1.2,P10000 AJMP XSP100: MOV 30H,#0 MOV 31H,#0 MOV 32H,#0 MOV 33H,#0 MOV 34H,#0 MOV 35H,#0JIA: CLR TF0 MOV A,35H CJNE A,#9,JIA1 MOV 35H,0 MOV A,34H CJNE