Proteus虛擬實(shí)驗(yàn)箱在單片機(jī)項(xiàng)目教學(xué)法中的應(yīng)用由于體積小、價(jià)格低、應(yīng)用方便、功能強(qiáng)等原因，單片機(jī)目前在我們的生活中可以說無處不在，目前高職院校電子信息類相關(guān)專業(yè)都開設(shè)了單片機(jī)相關(guān)課程，在這門課程的教學(xué)過程中，絕大部分專業(yè)課程開設(shè)的模式都是課上講解單片機(jī)的結(jié)構(gòu)與原理、指令系統(tǒng)、程序設(shè)計(jì)，然后再領(lǐng)著學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室里將提前已經(jīng)編寫好的程序利用實(shí)驗(yàn)箱進(jìn)行驗(yàn)證。經(jīng)過我多年的工作實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)這樣的教學(xué)方法存有多種弊病，比如說：理論與實(shí)踐的嚴(yán)重脫節(jié)；學(xué)習(xí)缺乏自主性，注重完成實(shí)驗(yàn)結(jié)果的驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)箱工作不穩(wěn)定等等問題，給單片機(jī)教學(xué)帶來很大的負(fù)面影響，但是當(dāng)采用Proteus虛擬實(shí)驗(yàn)箱這樣的技術(shù)與真實(shí)實(shí)驗(yàn)箱共同配合為教學(xué)服務(wù)就可以使以上這些問題得到很好的解決。一、傳統(tǒng)教學(xué)的弊病.傳統(tǒng)理論教學(xué)的弊端單片機(jī)這門課程基礎(chǔ)理論性較強(qiáng)，知識(shí)點(diǎn)抽象，而且傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室配備的實(shí)驗(yàn)箱，由于資源有限，而且模式固定，所以很難做到邊講理論知識(shí)，邊做驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，所以很多教師在教學(xué)的過程中習(xí)慣采用在課堂上深入講解單片機(jī)的理論知識(shí)，在莫些情況下采用開發(fā)板或者演示實(shí)例來進(jìn)行演示性的教學(xué)，這種教學(xué)確實(shí)能夠起到一定的激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，取得了一些直觀化教學(xué)的目的，但是這種教學(xué)，卻存在著明顯不足：這種傳統(tǒng)化的教學(xué)手段，其實(shí)還是一種以知識(shí)為本位的教學(xué)過程，這種教學(xué)注重的是課本知識(shí)的學(xué)習(xí)，這本身就是一種間接經(jīng)驗(yàn)的學(xué)習(xí)，與此對(duì)應(yīng)的就是直接經(jīng)驗(yàn)，直接經(jīng)驗(yàn)的獲取是要通過個(gè)人的實(shí)踐操作，不斷累計(jì)、總結(jié)而得由的，可是現(xiàn)在的傳統(tǒng)教學(xué)卻注重的間接經(jīng)驗(yàn)的獲取，這種經(jīng)驗(yàn)獲取的方法雖然可以快速、有效的促進(jìn)學(xué)生知識(shí)的獲取，但是，這只像是往瓶中灌水而已，學(xué)生只有通過了直接經(jīng)驗(yàn)的獲得才能更好的將間接經(jīng)驗(yàn)融會(huì)貫通。這種以書本為本位的教學(xué)必然會(huì)導(dǎo)致重理論輕實(shí)踐、重理性輕感性、重結(jié)論輕過程的現(xiàn)象。雖然在教學(xué)過程中仍然會(huì)穿插一些實(shí)驗(yàn)的演示過程，但這種教學(xué)還會(huì)由現(xiàn)很多的不足，比如說：由于所處不是實(shí)驗(yàn)室的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)環(huán)境，就會(huì)花費(fèi)大量的時(shí)間來組建實(shí)驗(yàn)環(huán)境，效率低下，實(shí)驗(yàn)過程中極易損壞實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備，在演示過程中只能使部分學(xué)生看到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，不能夠照顧到大多數(shù)同學(xué)，實(shí)驗(yàn)過程不清晰等等問題。因此這種教學(xué)模式已經(jīng)非常不適應(yīng)這種應(yīng)用性較強(qiáng)的課程。.傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的弊端很多院校在開設(shè)單片機(jī)實(shí)驗(yàn)課程中都是選用了組建單片機(jī)實(shí)驗(yàn)室這種模式，雖然這種教學(xué)模式能夠給學(xué)生比較好的直觀印象，但是這種實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式其實(shí)存在很多弊端。比如說，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)器材較為笨重，而且多個(gè)班級(jí)都開設(shè)這門課程，所以實(shí)驗(yàn)箱并不能隨著課堂教學(xué)而使用，這必然導(dǎo)致學(xué)生在課堂上學(xué)完理論知識(shí)再走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室完成理論驗(yàn)證，要經(jīng)過一定時(shí)間的延遲，使得學(xué)生很多的知識(shí)點(diǎn)在走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室時(shí)已經(jīng)遺忘，從而由現(xiàn)理論與實(shí)踐教學(xué)嚴(yán)重脫節(jié)的情況。另外,實(shí)驗(yàn)箱上的實(shí)驗(yàn)器件以及電路都是預(yù)先固定好的，有一些甚至緊緊密閉在實(shí)驗(yàn)箱內(nèi)部，這就使得學(xué)生缺乏了自主搭建實(shí)驗(yàn)電路的機(jī)會(huì)，在學(xué)習(xí)過程中只是重視了固定控制程序的編寫，這就使學(xué)習(xí)上變得不再全面。二、項(xiàng)目教學(xué)法的實(shí)踐應(yīng)用項(xiàng)目教學(xué)法就是學(xué)生在教師的指導(dǎo)下親自處理一個(gè)項(xiàng)目的全過程，在這一過程中學(xué)習(xí)掌握教學(xué)計(jì)劃內(nèi)的教學(xué)內(nèi)容。學(xué)生全部或部分獨(dú)立組織、安排學(xué)習(xí)行為，解決在處理項(xiàng)目中遇到的困難，提高了學(xué)生的興趣，自然能調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性。因此“項(xiàng)目教學(xué)法”是一種典型的以學(xué)生為中心的教學(xué)方法。在通過單片機(jī)課程的學(xué)習(xí)后，學(xué)生應(yīng)該達(dá)到單片機(jī)基礎(chǔ)應(yīng)用的硬件設(shè)計(jì)方法，以及相應(yīng)應(yīng)用軟件的編寫及調(diào)試的方法，為了實(shí)現(xiàn)以上課程教學(xué)目標(biāo)，必須要在教學(xué)過程中注重學(xué)生的實(shí)踐應(yīng)用能力的提升，而目前達(dá)到這種提升的最好教學(xué)方法就是項(xiàng)目教學(xué)法，項(xiàng)目教學(xué)法與傳統(tǒng)的教學(xué)方法相比，能夠非常明顯的提高教學(xué)活動(dòng)的效率以及效果，它更為突生的表現(xiàn)是項(xiàng)目教學(xué)法能夠?qū)τ趯W(xué)生在直接經(jīng)驗(yàn)的獲取上起到很好的推進(jìn)作用，這正是傳統(tǒng)教學(xué)所不能比擬的。項(xiàng)目教學(xué)能夠很好的促進(jìn)學(xué)生的創(chuàng)新精神與創(chuàng)新能力，培養(yǎng)學(xué)生的項(xiàng)目統(tǒng)籌能力以及耐受力，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)精神。三、Proteus虛擬實(shí)驗(yàn)箱技術(shù)I.Proteus技術(shù)簡介Proteus軟件是英國Labcenterelectronics公司由版的EDA工具軟件。它是目前最好的仿真單片機(jī)及外圍器件的工具。從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機(jī)與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到PCB設(shè)計(jì)，真正實(shí)現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì)。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、PCB設(shè)計(jì)軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計(jì)平臺(tái)，其處理器模型支持8051.HC11.PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33.AVR、ARM、8086.MSP430、Cortex和DSP系歹U處理器，并持續(xù)增加其他系列處理器模型。在編譯方面，它也支持IARKeil和MPLAB等多種編譯器。他與傳統(tǒng)的EDA軟件具有的革命性特點(diǎn)是可以進(jìn)行互動(dòng)的電路仿真，還可以可以仿真51系列、AVRPICARM、等常用主流單片機(jī)。還可以直接在基于原理圖的虛擬原型上編程，再配合顯示及輸由，能看到運(yùn)行后輸入輸生的效果。配合系統(tǒng)配置的虛擬邏輯分析儀、示波器等，Proteus建立了完備的電子設(shè)計(jì)開發(fā)環(huán)境。2.Proteus虛擬實(shí)驗(yàn)箱簡介這是一套基于Proteus技術(shù)的虛擬實(shí)驗(yàn)箱，利用這個(gè)實(shí)驗(yàn)箱，可以完成單片機(jī)課程全部的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，該虛擬實(shí)驗(yàn)箱比傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)箱具有很多優(yōu)勢，虛擬實(shí)驗(yàn)箱可以說完全沒有任何損耗，而且安全性高，可擴(kuò)展性非常強(qiáng)，而且由于其特有的虛擬性，所以學(xué)生可以很好利用現(xiàn)在強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行下載,并非常方便彼此交流學(xué)習(xí)心得。該虛擬實(shí)驗(yàn)箱是利用Proteus虛擬完成核心CPU模塊、串行通信模塊、數(shù)碼管顯示模塊、128*64液晶模塊、1602液晶模塊、溫度傳感器模塊、發(fā)聲模塊、繼電器模塊、鍵盤模塊等組成，各模塊間是利用網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)進(jìn)行連接的，在實(shí)訓(xùn)中還可根據(jù)具體需求進(jìn)行功能模塊的增減。這個(gè)虛擬實(shí)驗(yàn)箱搭建了51單片機(jī)的最小工作系統(tǒng)，以及常用外圍接口電路比如數(shù)碼管、12864液晶顯示器、1602液晶顯示器、led發(fā)光二極管、串行通信口、嗡鳴器、溫度傳感器、甚至還搭載有復(fù)雜可編程邏輯器件等等。利用Proteus技術(shù)還可以利用虛擬儀表等進(jìn)行測試，虛擬儀表見圖'O四、Proteus虛擬實(shí)驗(yàn)箱使用方法現(xiàn)在我就以一個(gè)利用虛擬單片機(jī)實(shí)驗(yàn)箱的完成的實(shí)驗(yàn)來說明怎么使用這個(gè)實(shí)驗(yàn)箱。.硬件搭建傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)箱都是利用導(dǎo)線來完成實(shí)驗(yàn)線路的搭建的，而在虛擬實(shí)驗(yàn)箱里卻并不是這樣完成的，在虛擬實(shí)驗(yàn)箱里是利用網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)這一定義來完成電器鏈接關(guān)系的。也就是在相應(yīng)的器件引腳上標(biāo)識(shí)相同的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)，這樣，具有同樣網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)的引腳就相當(dāng)于連接在了一起。比如說將單片機(jī)的P1.0-P1.7這幾個(gè)引腳與12864液晶屏的9-16因腳相連，我們就將相應(yīng)引腳定義成相同的的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)，參考圖二。（a）單片機(jī)引腳網(wǎng)絡(luò)定義（b）液晶顯示器引腳定義然后我們將其余的引腳P2.0-P2.7.VCCGND等都定義好,這樣我們就完成了實(shí)現(xiàn)線路的基本連接。.軟件編寫我們可以利用常用的單片機(jī)C語言開發(fā)工具來編寫這個(gè)實(shí)驗(yàn)源程序，（由于實(shí)驗(yàn)源程序較大，所以此處就不再羅列，如有需要可以和本文作者聯(lián)系。）然后進(jìn)行編譯、鏈接，最終生成可以在單片機(jī)上運(yùn)行的.HEX文件，在單片機(jī)上雙擊左鍵，可以彈由如圖三的窗口。在第四項(xiàng)ProgramFile:選項(xiàng)里選中剛剛編譯好的.HEX文件，然后單擊右上角的確定按鈕。.運(yùn)行仿真在硬件視圖下就可以單擊左下角的運(yùn)行仿真開始按鈕，可以觀察到程序運(yùn)行的模擬仿真結(jié)果。參考圖四。五、Proteus虛擬實(shí)驗(yàn)箱在項(xiàng)目教學(xué)中的作用利用這個(gè)虛擬實(shí)驗(yàn)箱就可以很方便的完成單片機(jī)的課程教學(xué)，而且利用Proteus強(qiáng)大的功能還可以很好的進(jìn)行系統(tǒng)擴(kuò)展，完成幾乎所有的單片機(jī)甚至嵌入式系統(tǒng)等課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。在教學(xué)過程中可以摒棄傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)箱的束縛，非常容易的將每一個(gè)知識(shí)點(diǎn)都轉(zhuǎn)變成相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，從而實(shí)現(xiàn)可以自己輕松動(dòng)手搭建個(gè)性化的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，這種方法可以使學(xué)生很好的進(jìn)行實(shí)際動(dòng)手練習(xí)，將理論與實(shí)踐完美結(jié)合，是學(xué)生直接經(jīng)驗(yàn)的獲取最佳教學(xué)手段，值得推廣。六、結(jié)束語在虛擬實(shí)驗(yàn)箱上做實(shí)驗(yàn)，可以很方便的進(jìn)行各種創(chuàng)造性的學(xué)習(xí)，最為客觀的教學(xué)效果是，可以將大量的書本理論知識(shí)直觀的表達(dá)由來，通過學(xué)生的自主創(chuàng)作性的學(xué)習(xí)，可以將間接經(jīng)驗(yàn)與直接