Protues 在DSP原理及应用课程教学中的应用*

甘 辉 王奎奎 吕美妮 詹丽萍

(梧州学院电子与信息工程 广西 梧州 543002)

SP原理及应用课程是机电一体化专业的一门技术专业课，课程要求学生能够掌握DSP芯片的原理以及能够完成简单的电路设计，从而进一步培养学生软件编程及调试能力。但DSP芯片的原理内容比较抽象，学生了解困难，课程需要学生积极思考并结合大量的实验实训来帮助学生理解所要学习的知识。DSP实训课上使用的实验箱所设计的实验内容固定且基本都是验证性的。学生根据实验指导手册简单的下载程序验证现象，这种验证性的实验教学限制了学生思考，不利于综合设计能力和创新能力的培养。针对这些问题，在实践教学中引入Protues软件进行仿真实验，Protues是单片机系统仿真软件，可以对单片机系统进行硬件设计和软件仿真[1]。实验过程中学生根据实验原理在Protues软件上亲自搭建电路，根据需求修改电路，有助于学生理解电路原理。

图一 定时器仿真电路图

1.Protues 在DSP原理及应用课程中的应用

图二 虚拟示波器观察端口定时翻转波形

定时器是DSP芯片学习过程中的重点和难点。首先通过讲解工作任务：通过DSP定时器来获取准确的定时。可以通过定时器定时溢出中断反转GPIO端口观察实验现象，当定时时间比较短人眼无法辨别时，采用Protues软件中虚拟示波器[2]来观察所设置的定时参数是否准确。学生通过Protues软件设计该系统的硬件电路如图1所示。然后讲解DSP的定时器由一个16位的预分频器和32位的递减计数器组成。定时时间采用如下公式：定时时间T=(周期+1)*(预分频+1)。以定时1毫秒为列：假设时基频率为60MHz，要定时1ms，预分频设置为59，那么定时器计数频率将为1MHz,即定时器计数一个脉冲为1μs。通过以上公式确定定时器周期应该为999。启发学生根据公式要定时1ms有很多种方法并可以通过按键灵活的设置定时器的分频数值和周期来实现。最终通过Protues的虚拟示波器可以清楚观察定时后GPIO端口反转的波形从而验证定时的时间。可视化观察结果如图二所示。

2.Protues 软件在教学中的意义

DSP原理及应用是一门实践性非常强的课程，实验尤为重要。使用Protues软件仿真[3]能自主完成原理设计到程序编程调试整个过程，借助Protues中的虚拟仪器将实验现象可视化，打破了传统试验箱无法根据编程思路灵活修改电路的局限性。DSP仿真试验箱价格较贵，尤其是仿真器，经常拔插和错误接线容易损坏试验箱。利用软件仿真不用担心试验器材的损坏，降低了实验成本，同时打破了空间的限制，学生电脑装有软件，随时随地可以设计电路并编程调试验证实验想法，引导学生自主学习和创新能力。

3.总结

本文讨论了DSP原理及应用课程在传统教学遇到的困难以及使用Protues软件方便高效的辅助实验教学。通过DSP芯片定时器的配置作讨论，展现了Protues在教学中的优势：在课堂上可以根据编程思路灵活修改电路，快捷使用各种虚拟仪器，将实验结果可视化，加深学生对实验原理的理解，提高学生的学习兴趣。