中职电子教学中Proteus的应用

李先成LI Xian-cheng

（重庆市三峡水利电力学校，重庆 404100）

（Chongqing Three-gorges Water Conservancy and E1ectric Power Schoo1，Chongqing 404100，China）

0 引言

在中职电工基础、电子线路和电子技能实训等课程的教学中，往往需要学生搭制电路。传统的方法是根据原理图购买元器件，制板，焊接，调试，最后进行测试观看实验效果，如果元件参数选择不当达不到实验要求，就必须重新选择元件，然后进行焊接，这个过程就要反复进行，这样不仅费时、费力而且费用也高。而软件就从根本上解决了这一难题，通过将Proteus仿真软件引入到电子专业中，对一些电学定律，电路实验进行仿真教学，帮助学生理解电学的有关原理，电路实验现象，运用颜色、图形、运动图象、声音等多种手段，将无法触摸、难于理解的电学概念和电路实验现象真实化和形象化，解决中职电子教学中存在的学生学习困难，学习积极性不高的问题，以提高学生学习的自觉性。根据多年从事电子教学的经验：在教学中引入Proteus仿真软件，通过其仿真功能，帮助学生理解电学中的有关定理，电路实验现象从而提高学生学习积极性。

1 Proteus软件简介

Proteus软件是由英国Labcentere1 ectronics公司开发的EDA工具软件，它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件，是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具。Proteus软件包括原理图编辑（SCH）、印制电路板（PCB）布线、电路仿真（VSM）等功能，而这里主要使用其仿真功能，在没有实验电路板的情况下可以代替实验电路板，仿真效果与实际电路实验效果基本一致，可以大大的节约办学成本，提高办学效率和教学质量。

2 直流电路的Proteus仿真教学

基尔霍夫节点电流定律是电工基础很重要的一个知识点，现在通过Proteus仿真软件来画一个三条支路两个网孔的直流电路来验证基尔霍夫节点电流定律的正确性，为了便于学生理解在电路的三条支路中串入了三个直流电流表，通过直流电流表可以直观的看到各个支路电流的关系，然后用Proteus软件的仿真功能来对这个电路进行仿真。

2.1 电路原理图(图1)

2.2 电路图的组成图1中有三条支路对应有三条电流分别为I1、I2、I3，其中 I1、I2为流入节点A，I3为流出节点 A，根据基尔霍夫节点电流定律，流入节点的电流之和等于流出该节点的电流之和，那么应该有I1+I2=I3，下面通过闭合开关来看一下实验效果。

2.3 电路仿真后的效果（图 2）

2.4 仿真后的实验总结 通过对该电路仿真我们看到 I1=9.94A，I2=-4.94A，I3=5.00A。不难看出：I1+I2=I3，即9.94A+(-4.94A)=5.00A。从而通过该电路验证了基尔霍夫节点电流的正确性。

图1 开关未闭合

图2 开关闭合

3 单片机的仿真教学

如果只是在电工基础、电子线路和电子技能实训等课程中应用Proteus，那真是大材小用了，Proteus的应用还有单片机的仿真，它支持51系列，AVR，PIC等单片机的仿真，还提供了大量的测试仪器仪表，如逻辑分析仪，虚拟终端，SPI调试器，I2C调试器，多通道示波器，频率计等。而在中职教学上现在很多中专学校都已经开设了单片机这门课程，所以下面以八路抢答器为例来进行单片机仿真教学。

3.1 八路抢答器设计说明 只要主持人按下复位按钮，数码管就显示“0”表示可以开始抢答，一旦有抢答信号，就立即判断出是哪一位选手最先抢答的，随即把相应的位号送至数码管显示，并对其后的抢答信号不再响应，同时蜂鸣器持续间隔鸣响，给出声音提示信号，当主持人按下复位按钮发出复位信号后开始下一轮抢答。

3.2 在Proteus上画出八路抢答器电路原理图（图3）

3.3 在Kei1 C中编写八路抢答器程序，并生成八路抢答器.HEX文件，下载到芯片里。

图3 八路抢答器电路原理图

3.4 电路仿真后的效果 单击开始仿真，其仿真结果如图4所示。从图4中学生可以看到当按下该按钮后电路开始运行仿真，首先按下主持人复位按钮，然后在按第6个按钮，此时数码管上会显示“6”这个数字，其他按钮按下电路不会响应，并且能听到电脑所接的音响会发出持续间隔鸣响。在单片机教学中，由于单片机的软硬件相关性，学生往往感到学起来很困难，软件与硬件可能不配套，而应用Kei1与Proteus进行结合使用，这个问题就迎刃而解，大大提高了学习的速度。

图4 第6位选手按下时的仿真效果

4 Proteus对教学以及设备设施提出了新的要求

一件创新的工具将会改变人的工作习惯，同样一个好的软件，也会改变人的学习习惯，在中职电子教学中引入Proteus后，对教学过程，设备设施提出了新的要求。

①全面解决中职电子各专业的实验实习问题。Proteus可以应用在电工基础，电子线路，电子技能实训，单片机原理与接口电路，电子测量，电子电路设计等学科。对于每一个相关电路都可以搭建电路来仿真，仿真效果与实际效果一样，克服教学中硬件电路固定，学生不能改，实验内容固定的局限性，同时扩展学生思路，提高学生学习主动性。②硬件投入少，经济。使用真实仪器，维护成本高，还怕学生搞坏。采用软件方式进行教学更省时省力。③学生可自行实验，锻练解决实际工程的问题的能力。④应用Proteus教学最低要求要有投影仪，最好还有相配套的机房。

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