刘建
淮北职业技术学院, 安徽 淮北 235000
摘要：单片机课程在传统教学中理论教学与实践教学相分离，极大地影响了学生分析、解决实际问题的能力。为此, 我们采用基于Proteus仿真技术项目教学法，极大提高了学生的学习兴趣和项目开发能力。
关键词：Proteus；项目教学法；联合调试
中图分类号： TP391.9；G420 文献标识码：A
0引言
单片机技术是电气电子类相关专业的一门专业核心课程，该课程对学生的抽象逻辑思维和动手能力均具有较高要求。在传统的单片机教学中，理论教学与实践教学相分离。造成学生被动接受、缺乏思考，无法灵活运用于实践。为此，我们引入基于Proteus仿真技术的项目教学法，联合Keil软件搭建出软件和硬件相结合的虚拟教学平台，在提高教学灵活性，降低教学成本的同时，也极大提高了学生对理论知识的理解和项目的设计开发能力。
1 Proteus仿真技术引入到项目教学法
通过项目导向单片机教学法，实现学生在教学过程中的主体作用，有利于激发学生的学习兴趣，提高学生的学习能力，培养学生的职业素质。基于智能电子产品生产线调试与维护岗位能力分析，我们在单片机课程教学中以企业实际项目为载体，引入Proteus仿真技术，利用该软件的强大性能，完成从硬件电路设计，到配套软件开发与调试等项目开发流程，极大地提高了教学效率，改善了教学效果。
引入Proteus仿真软件之前，落实项目教学法面临一系列困难，譬如：（1）项目进展速度慢，电路设计、元件焊接、产品测试等往往不能按计划学时完成；（2）项目扩展性差，系统设计随着教学过程地推进，内容逐步升级，通常需要在原有项目基础上扩展新功能，融入新的知识点，而之前的项目一旦形成产品，功能扩展将变得十分困难。（3）一体化教室开放时间受限，学生不能充分利用课余时间安排单片机课程的自主学习，学生的学习热情和主动性受到抑制。
为解决上述教学中遇到的实际问题，让学生既能对单片机的知识体系深入理解、又能对单片机产品的设计开发能力确实得到锻炼和提高，我们引入Proteus仿真软件辅助项目教学。
2 Proteus 简介及其在实践教学中的优势
Proteus是英国Lab Center Electronics 公司开发的著名仿真软件。该软件具有强大的单片机系统设计与仿真能力，真正实现了从硬件设计到软件调试的完整方案。利用该软件并联合Keil软件我们搭建了一套适合项目式教学的软硬件结合体系。利用该虚拟实验平台，学生将不再受一体化教室开放时间、元器件不全、损坏等客观条件限制，只需一台电脑就能机动灵活地安排时间实现单片机应用系统软硬件设计与调试，完成项目教学的全部内容。
3 Proteus-Keil联合调试设置
单片机应用系统的硬件电路在Proteus中设计，应用程序在Keil中编写。对于较复杂的程序，如果运行没有达到预期效果，这时需要对Proteus和Keil进行联合调试。联合调试前需要先安装Keil驱动“vdmagdi.exe”，再进行下面设置。
（1）运行ISIS 7 Professional/菜单调试（Debug），选中“使用远程调试监控（Use Remote Debug Monitor）”。
（2）每次新建Keil C的工程后，进入菜单工程（Project）/为‘目标1’设置选项（Options for Target‘Target 1’），打开为目标‘目标1’设置选项窗口，，选择“调试（Debug）”选项卡，右边的使用（Use）选择：Proteus VSM Simulator，确定。
（3）一定要把Keil的工程文件和Proteus的文件放在同一个目录下。
4 Proteus在单片机课程项目式教学中的应用
理论与实践相结合，采用项目教学法能更好锻炼学生分析解决实际问题的能力，同时提升学生职业能力，而项目教学法的难点在于如何结合知识点设计合理的教学项目,所设计的项目要结合实际应用，走产学研结合的道路，循序渐进，在轻松学习中提升学生就业竞争力。
利用Proteus可设计出多种教学项目并使项目实施变得简单易行。以下给出一个LED点阵式电子显示屏单片机项目式教学案例。该项目以8051单片机为控制核心，列扫描用P3端口控制，用74LS245作列驱动，列扫描的时间由定时器T0中断完成。P0端口进行点阵的行控制，利用8×8点阵LED显示屏循环显示输出相应数字或图形信息，且每个输出信息保持2秒钟。
（1）LED点阵式电子显示系统硬件电路设计
根据系统预定功能要求,分析控制原理选择所需元器件并设计硬件电路。并在Proteus中搭建硬件电路图。启动Proteus ISIS程序，进入软件主界面，选择项目所需元器件，如8051单片机、74LS245驱动芯片、8×8LED点阵显示屏、电阻等，在编辑区域按电路原理图搭建硬件电路。
（2）LED点阵式电子显示系统软件设计
在编写程序之前先确定软件系统功能模块，培养学生建立模块化设计理念，绘制程序流程图, 并分配硬件资源。keil uvision作为一个集成软件开发环境，它集成了C编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，可灵活选用计算机语言进行软件程序的编辑、调试、编译，并生成可执行的HEX文件。
（3）Proteus-keil 联合调试及运行结果
在keil uvision4集成环境中开发的系统程序经过调试、编译，生成相应的HEX文件，并按照“联调设置”方法设置后，就可以进行实时在线仿真联合调试了。通过Proteus-keil联调，可以准确定位系统软硬件设计中的缺陷或错误，并及时修正，显著提高系统开发效率。
系统采用Proteus-keil联合仿真调试后，系统能正确可靠运行，信息循环显示正确，且每次信息显示时间保持设定的2秒。
5 结束语
项目教学实践表明，引入基于Proteus作为辅助教学手段，能形象地让学生亲身体验从系统硬件电路设计、软件程序编写到结合Keil实现在线仿真联调的完整项目开发过程，并将每个知识点对应软硬件各个功能实现，收到了使学生既知其然又知其所以然的良好教学效果，提高了整体教学质量。解决了纸上谈兵式传统教学的缺陷，学生不再受学习时间、场地、器材的束缚，教学成本又可以有效降低。总之，基于Proteus仿真技术项目教学法在高校的单片机教学中值得大力宣传和推广。
基金项目：淮北职业技术学院质量工程项目（2017jyxm-08）
作者简介：刘建（1975- ），男，硕士，讲师，主要从事机电一体化、工业机器人领域的教学与技术研究。
参考文献：
[1]朱学华.基于Proteus的单片机课程教学模式探索[J].网络与信息工程,2018（2）:75-76.
[2]关长伟.Proteus 在单片机类课程教学中的应用[J]. 岳阳职业技术学院学报,2018(7)：73-76.
[3]陈志英. 基于Proteus-Keil联调与项目导向的单片机教学[J].电气电子教学学报,2018(10):107-110.
[4] 高林. 单片机原理与微机原理综合仿真系统的设计及应用[J]. 实验技术与管理,2014,31(3):91-94.