浅谈PROTEUS在单片机实践课程中的应用

楼俊君 赵永熹

摘 要：本文提出了将仿真软件PROTEUS应用于单片机实践课程教学，并以自动温控风扇系统的设计为例，说明如何具体应用该软件辅助实践教学。因为仿真软件能在绘制好电路原理图后直接运行，动态显示系统实际运行效果，直观高效，提高了学生的学习兴趣，达到了事半功倍的效果。

关键词：仿真软件；单片机；实践

1、前言

随着技术的进步，工业市场也在不断地发展，各种软件和硬件产品蓬勃兴起。单片机作为微型计算机的一个分支，具有体积小，功耗低，易于携带，便于使用等优点，因此已广泛应用在各个领域。

目前高校理工科都普遍开设了单片机课程，我校也不例外。与时俱进，应用新的教学工具软件和新的教学方法，进行单片机实践课程的教学，对提高单片机课程的教学质量非常重要。为此，我院使用PROTEUS仿真软件，建立单片机虚拟实验平台，应用于单片机课程的实践教学中，取得了很好的教学效果。

2、基于PROTEUS的教学实例

为了说明PROTEUS在实践教学中如何应用，下面就以一个以单片机为控制核心的自动温控风扇系统的设计为例加以说明。使用时用户可以设置上限和下限温度值，并将温度分为五个级别，风扇自动以相应的速度运行，控制状态随实时温度而定。系统在设计中还采用蓝牙模块HC-05 模块，实现远程控制风扇启停和调速。

2.1 自动温控风扇的仿真演示

在课堂向学生们提出如何用单片机为内核设计自动温控风扇的问题后学生们都感觉很新奇有趣、贴近生活。在春夏（夏秋）交替时节，昼夜温差较大，相比花更多的钱开空调，人们常选用电风扇作为降温设备。使用风扇是一个便宜的选择，然而，也有一些问题会出现。例如有些用户会在离开时忘记关风扇，也有些人烦恼需要为了调整电扇速度而特意走动。这些原因会导致风扇在不使用时保持打开，导致电费上涨。同时，由于风扇持续运作，电机升温，可能造成的火灾隐患令人担忧。本设计方案可以解决上述问题。本设计可以根据环境温度自动调节风扇启停与转速，有一定的实用价值。

然后教师调出PROTEUS仿真软件里已经画好的自动温控风扇系统的原理图在线仿真运行，启动仿真后，如图1，数码管显示当前DS18B20温度传感器采集的实时温度，按下调速按键后，电机转动，表示风扇开始运行，随着实时温度值的升高，电机的转速自动调快，实现了风扇根据温度的自动起停和调速，仿真过程结合动画使得学生产生很大的学习兴趣。

接下来教师就可以趁热打铁，介紹电路的工作原理、用到的关键技术、电路原理图设计、软件程序设计等知识。从原理上来说，本设计具体是以stc89c5单片机为控制中心，由电源子电路、晶振子电路、，复位子电路、温度采集子电路等组成，通过烧录将程序下载到单片机内部，实现其功能。用户通过功能按键可以设置上限和下限温度值，数码管显示电路显示出当前实时温度和风扇的档数。

2.2 建立PROTEUS原理图

由之前的分析可以确定自动温风扇控的硬件模块结构如图2所示。

在本设计中最关键的技术就是如何采集温度，本设计中采用的是 芯片，该芯片来自于DALLAS半导体器件公司，其拥有单总线技术，使得设计中不需要占用太多的I / O端口线，有结构简单、性价比高的优点。

2.3 软件程序设计、编译、调试和仿真

软件编程可以理解为人机对话，即人为了让计算机按自己的设计意图工作，必须要将自己的设计思路方法以编程语言的形式传递给计算机，使得计算机一步步按照人设计意愿执行下去。本设计中采用的KEILC语言，这是一门和C语言很接近的高级语言，非常适合硬件编程。通过画出流程图，可以清楚地看出整个程序的编程思路。

课堂演示讲解成功后，学生的学习兴趣正浓，教师应布置学生到实验室进行实践，让学生先在PROTEUS仿真环境下调试通过，再完成焊板制作。当然这个过程中可能会出现不少问题，如学生可能把LED正负极接错、单片机引脚接错、编写的软件程序有语法错误编译失败等，当学生出现问题时提倡学生自己去查找原因，找资料或互相讨论，实在找不到原因时教师再给予帮助。当学生成功地完成了仿真和实物后，就十分有成就感，对单片机产生浓厚的兴趣了。

3、结束语

仿真软件PROTEUS有所见即所得，直观高效的优点，将其应用于单片机实践课程教学，可以提高学生的学习兴趣，应用于单片机实践课教学，可以达到事半功倍的效果。

参考文献 ：

[1] 楼俊君，程启明，黄云峰，赵永熹.PROTEUS仿真软件在单片机课程创新教改中的应用[J].兰州石化职业技术学院学报，2017，17（01）：64-66.

[2] 王伟.基于PROTEUS与KEIL C51软件平台的单片机仿真教学[J].电子制作，2015，13.

[3] 林立.单片机原理及应用——基于Proteus和Keil C[M].北京：电子工业出版社，2009.

作者简介：

楼俊君，上海电力大学自动化工程学院，讲师.