基于PROTUES的单片机指令教学法探讨
基于Proteus和WAVE软件开展单片机项目教学法的探讨
探索探索◆反思◆应用单片机是一门理论性、操作性和综合性都比较强的专业课程。
其包含两大类知识：一是单片机的软件知识；二是单片机的硬件知识。
它们是既有区别，又相互关联的一个整体。
如何把他们的有机联系在教学中体现出来是上好该课程的关键。
如果把单片机的指令系统和硬件系统按照教材的编排顺序一一进行讲解，往往会出现讲到后面的内容时，学生把前面的内容忘了。
这样必然导致学生的兴趣不浓，效果不理想。
在单片机教学中引入项目式教学法则能较好地化解这一困难。
项目教学法起源于２０世纪９０年代初，其特点是把整个学习过程分解为一个个具体的工程或事件，设计出一个个项目教学方案，按行动回路设计教学思路，不仅传授给学生理论知识和操作技能，更重要的是培养他们的职业能力，这里的能力已不仅是知识能力或者专业能力，而涵盖了如何解决问题的能力，包括方法能力、接纳新知识的学习能力以及与人协作和进行项目运作的能力。
如果我们以项目为主线、教师为主导、学生为主体，就能把所要讲授的“软件”和“硬件”知识分解到几个项目中去，使学生通过相应的项目训练慢慢地把相关的知识掌握好。
要在单片机教学中开展项目式教学法，以下几点是必需要细致考虑的。
一、挑选必需的工具前面讲到，单片机是一门“软”“硬”兼并的课程。
其中的“硬件工具”显得尤为关键。
如果采用实物工具，当我们的教学“项目”更改时，“硬件”系统的元器件供给难以保证；当元器件供给没问题时，学生也许会把课堂中的大部分时间花在单片机“硬件”系统的正确连接上。
这样一来就会影响教学进度，使教学进度变得难以控制。
为了避免这种教学中的被动局面，在硬件工具上我引入了仿真工具“Ｐｒｏｔｅｕｓ”。
Ｐｒｏｔｅｕｓ软件是英国Ｌａｂｃｅｎｔｅｒｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ公司出版的ＥＤＡ工具软件。
它不仅具有其他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，在单片机爱好者和单片机开发应用的科技工作者中广为应用，其具有使用简单、界面清晰逼真和功能强大等特点。
Proteus仿真软件在单片机教学实践中的应用
Proteus仿真软件在单片机教学实践中的应用Proteus仿真软件在单片机教学实践中的应用随着科技的不断发展，单片机已经成为了现代电子技术中不可或缺的一部分。
而单片机的学习与应用正日益受到关注。
然而，传统的单片机教学方法存在一些问题：硬件开发成本高、调试困难和实践操作不便等。
为了克服这些问题，许多教育工作者和电子技术爱好者开始寻找一种替代方法，以提供更高效的单片机教学。
在这一背景下，Proteus仿真软件应运而生，成为了单片机教学实践中的绝佳工具。
Proteus仿真软件是一种基于电子电路设计和仿真的软件平台，它能够帮助学生和爱好者通过虚拟环境来学习和实验单片机的各种功能和应用。
首先，Proteus仿真软件具有低成本的优势。
传统的单片机教学往往需要购买大量的硬件设备，这不仅增加了经济负担，而且对于一些学生和教育机构来说是不现实的。
而Proteus仿真软件则通过虚拟环境提供了电路模拟和单片机仿真的功能，完全摆脱了硬件设备的束缚。
学生只需要一台电脑和软件即可进行实验，大大降低了教学成本。
其次，Proteus仿真软件能够帮助学生更好地理解和掌握单片机的原理。
在传统的单片机教学中，学生往往需要通过在电路板上插拔元件来实现各种功能。
这种方法无论是对于理论知识的理解还是对于实验结果的观察和分析都存在一定的困难。
而Proteus仿真软件通过图形化界面和直观的操作方式，使学生能够更好地理解和掌握单片机的原理。
他们可以通过拖拽和连接元件，编写程序并进行仿真，看到明确的实验结果，更容易理解单片机的工作原理。
此外，Proteus仿真软件还提供了丰富的单片机模型和实验案例库。
学生可以从软件中选择各种不同型号的单片机模型，进行不同难度和复杂度的实验。
同时，软件还提供了一系列实验案例库，供学生学习和参考。
这些案例涵盖了从简单的LED闪烁到复杂的遥控器设计等各种应用场景，学生可以通过这些案例快速入门、逐步熟悉单片机的应用。
最后，Proteus仿真软件还具有实际应用和调试的功能。
基于Proteus仿真软件的单片机教学模式
52 •电子技术与软件工程 Electronic Technology & Software Engineering 软件应用 • Software Application【关键词】单片机教学 Proteus 仿真软件传统的单片机实验教学模式是用仿真器加实验板加编译软件的模式，在这种模式下学生做实验硬件电路是事先固定好的，不能由学生来设计硬件电路，学生最多只能编程序，并调试程序，但是掌握单片机应该是一半电路设计，一半是编程序，所以传统的实验模式不能让学生有全面的动手锻炼的机会，尤其硬件的设计方面，而基于Proteus 仿真软件的实验模式就能够很好的解决这个问题。
在课堂教学中和课程设计等环节引入Proteus 仿真软件同样也能起到很好的作用。
1 Proteus仿真软件简介PROTEUS 软件是英国Labcenter Electronics 公司开发的一款仿真软件。
可以设计电路原理图，PCB 版图，还可以仿真、分析各种模拟器件和集成电路，该软件的特点是：（1）可以对单片机进行完整的仿真。
RS232动态仿真、I2C 调试器、SPI 调试器、键盘和LCD 系统仿真的功能；（2）可以对各种模拟电路、数字电路等各种外围电路进行仿真，有各种虚拟仪器，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器等。
（3）支持各种单片机类型及各个厂家的单片机和DSP 芯片。
（4）支持大量的存储器芯片。
总之，该软件是一款集单片机和SPLCE 分析于一身的仿真软件，功能极其强大，是其他任何一款软件都不能比的。
2 实验教学模式介绍在基于Proteus 仿真软件的实验教学模式中，教师只要布置任务，硬件电路设计和软件设计都由学生自主完成，这样可以给学生很大的自主发挥的余地，有利于对学生创新能力的培养，例如在做数码管显示这个实验时，教师基于Proteus 仿真软件的单片机教学模式文/刘淑芬可以让学生自己根据自己所掌握的程度选择用一个数码管或多个数码管，自己选择用共阳数码管或共阴数码管，自主选择静态显示模式或动态显示模式，或者学生可以选择由浅入深做多种尝试，这样学生的动手能力和创新能力会得到很大的发挥，因为是他自己设计的电路，在编制程序时他会思路更加清晰，因为软件设计是建立在硬件设计基础之上的，是相辅相成的。
基于Proteus软件仿真的单片机教学改革探索
时， 代表接 收到数据 ，立 即将 Ｒ Ｉ标志手动清零 。 然后将接 收
到的数据转换成数码管可 以显示 的代码 ， 然后送Ｐ １ 口显示 。 同时，将接收到的数据通过 串口回传 。仿真 时要用到 串口调
试 助手，本文采用的 串口调试软件为 Ｃ ｏ ｍ Ｍ ａ ｓ ｔ ｅ ｒ 。将 串口调 试 软件 和 Ｐ ｒ ｏ ｔ ｅ ｕ ｓ中 的串口的接 口和波特率设置好 以后 ，就
《 单片机原理及应用 》课 程是高等院校 自动化 、电气工 程及其 自动化和 电子信 息工程 等专业的一 门专业必修课 ，也
还 能仿真单 片机及外 围器件 。此外 ，Ｐ ｒ ｏ ｔ ｅ ｕ ｓ软件具有强大 的单片机原理 图制作 能力 ，并 且能对设 计的电路图进 行实时
是一门非常有用 的课程 。在 学生以后的毕业设计 、电子竞赛 和工作中会起到很大 的作用 。然而，在传统教学 中，这 门课
１ 单片机课程特 点
传统的单片机课程教学存在一些 问题， 主 要表 现在：一，
课 堂教学主要 以 Ｐ Ｐ Ｔ形式讲解 内容 ， 缺乏生动性和演 示效 果； 二，单片机实验主要 以实验箱 为主 ，只 能完 成一些基 础性实 验 ，很难 实现现代实验教学改革 中提 出的 “ 优化 课内，强化
师能够转变教学观念 ， 从注重知识 向注重技 能教学进 行转变。
本文探讨 了基于 Ｐ ｒ ｏ ｔ ｅ ｕ ｓ仿真软件 的单片机教学 ，希望能为 广大单片机教学工作者提供 一点思考。
３ 实例演示分析
（ １ ）硬件 电路设计 。实例主要包括单 片机 Ａ Ｔ ８ ９ Ｃ ５ １ 、串 口、七段共 阳极显示数码管 。串口采用查询法接 收数据 。查 询法的原理是不停 的检测 串口接收 中断标志 Ｒ Ｉ ， 当Ｒ Ｉ等于 １
基于Proteus仿真的单片机技能应用探讨
基于Proteus仿真的单片机技能应用探讨当阳市职业技术教育中心杜利红摘要：针对当前单片机课程的教学现状以及存在的问题，详细介绍了Proteus仿真软件在单片机教学过程中的应用。
不仅增强了教学的直观性、生动性，激发了学生的学习兴趣，也有利于培养学生的创造性思维，更好地落实因材施教，提高课堂教学的效率和质量。
关键词：单片机Proteus仿真软件课程教学单片机课程是中职电类专业的一门专业基础课，也是实训教学内容中应该掌握的重要技能，该课程教学效果的好坏，直接影响到学生后续课程的学习及就业。
长期以来，该课程理论教学方法单一，实验教学可操作性差，课程设计缺乏创新，加之学生基础薄弱，导致教学效果欠佳。
单片机课程枯燥深奥，致使很多学生由最初的满腔热情变得失去兴趣。
Proteus借助多媒体展示生动形象的电路仿真，提高学生对单片机应用系统的感性认识，加深学生对知识的理解，从单片机的基本结构到形象的电路仿真，程序编写，再到最终形成自己的设计作品。
这一过程不仅使学生掌握了基础知识，更增强了学生的信心，锻炼了学生的操作能力，提高了学习兴趣，大大改善了教学效果。
一、目前单片机教学中存在的问题1、理论教学教学过程中许多理论知识点难以用描述性的语言表达清楚，即使采用了多媒体教学也很难直观的反应实质性的教学内容。
若做课堂演示实验，效果也往往不理想，小小的实验板很难让学生看清楚实验现象，教学效果不佳。
2、实践教学大多数学校的单片机实验室通常采用实验箱或者试验板，采取这种方法进行实验虽然方便，但是也存在不足。
首先，学校使用的单片机实验箱属于成品，其电路连接都是已经固定连接好的，内容只能停留在演示性及验证性实验的层次。
学生很难参与到其中的设计，也不能充分了解硬件电路的实际连接情况，动手能力得不到训练与提高。
其次，单片机的种类繁多，而实验箱、实验板上的资源有限，在一个实验室里不可能包括所有种类的单片机设备以及各种外围电路，因此对实验内容造成了很大的制约。
Proteus在单片机课程设计中的教学探讨
Proteus在单片机课程设计中的教学探讨摘要作为《单片机原理及应用》课程的后续集中实践教学环节，单片机课程设计在专业实践能力培养方面起到非常重要的作用。
针对学生在单片机课程设计过程中出现的问题，对如何提高课程设计教学的质量进行了探讨，提出了充分利用软硬件结合的方法，进一步培养和提高学生的单片机实践能力。
关键词单片机教学改革Proteus中图分类号：TN929.11 文献标识码：A0引言随着计算机、自动控制等技术的迅速的发展，对单片机的需求不断增加。
单片机成为现代科学领域中一门极其重要的学科。
单片机课程设计作为后续实践教学环节，既要注重理论与实践的结合，还要综合多领域的相关知识，培养学生综合应用单片机的实践能力。
单片机课程实践性强，学起来艰苦难懂，讲起来枯燥乏味，教与学都遇到了很大了困难。
本文在分析单片机课程设计实践教学的存在问题上，结合自身实际，将Proteus引入课程，注重软硬件的充分结合，以期在应用型人才培养方面更好的培养学生的实践创新能力。
面对挑战，就以下几个方面进行了分析与探讨。
1单片机课程设计的教学现状单片机课程是一门理论性和实践性都很强的课程，而且内容较为抽象、难懂，因此在教学过程中，需要将理论教学和实践教学紧密结合，学生通过边学边做，边做边想来不断反复理解所学知识。
传统的单片机实验教学一般采用验证性的方法，或者学生按照指导书一步步接线，观察现象；或者教师事先演示操作，学生后面跟着模仿记录实验结果。
这种实验方式对学生的主动性要求不高，适合单片机的认识阶段。
后期训练如果仍局限于此，学生将很难自由发挥其主观能动性，不利于实践能力的培养。
因此，引入新的课程教学模式势在必行。
2 课程设计的教学理念传统的灌输模式越来越不适应当今的教学，这种教学手段往往会打击学生的学习主动性，使学习兴趣下降，所以教师在上课中应转变角色，首先确立以学生为中心的教学理念。
为了形成良好的教学互动，教师需要事先启发学生思维，通过各种有趣的实验现象引导学生积极参与动手实践，在实践过程中鼓动大家互助，把大量的时间留给学生去自主探索，使得枯燥的实验内容变得丰富有趣，更有利于学生获得良好的学习效果。
浅谈Proteus在单片机项目教学法中的应用
教师根据学生完成项目的难易 程度 正确性 创新性以及项目报 告等 对学生的成绩给出评定
实 践 证 明 基 于 D"0$,&' 的 项 目
2 项 目 的 硬 件 电 路 设 计 学 生 可 以 利 用 仿 真 软 件 !"0$,&' 进 行硬件电路的设计 包括温度显示 模块 温度采集模块 温度设定模
块 温度报警模块四个部分 通过
小模块的电路设计使学生逐步掌握 单片机系统外围器件的电路设计
: 项 目 软 件 设 计 利 用 C,1.7<8 的 编 译 环 境 为 硬 件 电 路 编 写程序 软件的设计要注重培养学 生模块化程序设计的思想 学生能 够画出整个程序流程图 锻炼学生 分析问题 解决问题 逻辑思维的 能力
项目的实施
项目的实施应尽可能模拟真实 的工作情境 教师可先给学生演示 项目完成之后的效果 使得学生能 够直观地明确目标任务 然后教师 将项目分解成几个小模块 指出完 成这个项目所需的知识和技能 对
于项目中涉及的新知识点和技能进 行详细的讲解和指导 下面以 数 字温度显示系统 为例 说明教学 的实施过程
的应用 项目的选取 在单片机课程中 项目的选取
应遵循几点 8 按照专业的人
才培养方案和课程的教学目标选 取 2 结 合 学 生 的 实 际 知 识 能力选取 : 所选项目应结合 实际应用 学生通过项目的完成不 仅可以获取新知识 而且可以感受 到所学知识的实用价值
我教我思
浅谈 &'()*+, 在单片机项目教学法中的应用
结合Proteus提高单片机课程教学效果的思考
【 关键词 】 片机 ；ｒ￣ ｓ教学效果 单 Ｐｏ ｕ ；
传 统 的单 片 机 教 学 ， 是 以单 片机 的 结 构 为 主 线 ， 讲 单 片 机 的 均 先
硬 件 结 构 ， 着 是 指 令 和 软 件 编 程 ， 后 是 单 片 机 系 统 的扩 展 和各 种 接 然 外 围器件 的应 用 ， 后 再讲 一 些 实 例 。 照此 种 教学 结 构 ， 生 普 遍感 最 按 学
图 ２ １ Ｌ 亮 ＿ ４ ２．
作 为 传 统 实 验 的 重 要 补 充 ． 拟 实 验 克服 了 诸 多 条 件 的 限 制 ， 富 了 虚 丰 果 。在 教 学 中必 须 想 办 法 引导 学 生 变 “ 我 学 ” “ 要 学 ” 最 大 限 度 要 为 我 ， 实践性的手段 ， 有利于开发观念的更新 ， 和工作效率的提升。 地 发 挥 学 生 学 习 的 主 观 能动 性 。 比如 在 讲 流 水 灯 程 序 的 时 候 。 以 一 可 将 Ｐｏｅｓ引入单 片机课堂教 学 。在 单片机 课堂 教学 中 ，采用 ｒｔｕ 一边 让 学 生 上 讲 台来 修 改程 序 ， 他 学 生 在 下 面观 察 修 改后 其 Ｐｏｅｓ 以进 行 实例 演 示 ， 强 教 学 生 动性 和直 观 性 。比如 教 师 可 以 边 演 示 ， ｒｔｕ 可 增 的演 示 结 果 。 由 于学 生 主观 上 积 极 投 入 ， 教学 效 果 明显 提 高 。 制 作 一 些 典 型 的应 用 系 统 ， 流 水 灯 、 通 灯 、 字 钟 等 实 验 进 行 演 如 交 数 通 过 单 片 机 课程 的教 学 探 索 与 实 践 ， 仅 提 高 了 学 生对 单 片机 的 不 示 。让 学 生对 单 片 机 应 用 系 统有 一 个 感 性 认 识 ， 白一 个 完 整 系 统 的 明 调 拓 实践 能 含 义 ， 楚 单 片机 在 一 个 系 统 中的 作 用 和 地 位 以 及 应 用 情 况 。Ｐｏｅ ｓ 学 习 兴 趣 ， 动 了学 生 学 习 的主 观 能 动性 ， 宽 了 学 生 知识 面 ， 清 ｒｔｕ 力 得 到 锻炼 和 提 高 。而且 丰 富 了教 学 手 段． 高 了教 学 效 果 ， 为后 续 提 也 也 有 助 于理 解 指 令 含 义 ， 过 改 变 某 段 程 序 或 指 令 ， 通 观察 运 行效 果 ， 从 专 业课 程 的学 习与 实 践 提 供 了 很好 的学 习基 础 和 学 习 方 法 。 教学 质 量 而 理 解语 句 含 义 。 下 面我 们 以 一个 花样 流 水 灯 的 例 子来 说 明 。
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基于PROTUES的单片机指令教学法探讨
[摘要] 指令系统对于MCS-51系列单片机课程教学而言是很重要的一部分内容，它是在学生熟悉8051单片机硬件结构的基础上，设计和实现单片机应用系统的前提。
本文通过PROTUES软件的仿真功能，生动形象的展示了指令执行的过程和结果，让学生边学边练，在进一步了解指令功能的同时还可以为后续的程序编写打下基础。
[关键词] MCS-51单片机指令系统PROTUES软件仿真
一、引言
目前国内各类高等院校在开设“单片机原理及应用”这门专业课时，较多的选用Intel公司的MCS-51单片机作为教学内容。
而在教学中，汇编语言指令系统又是一个重要的教学内容，只有学好了指令，才能进行后续的程序编写。
但由于MCS-51单片机指令系统功能强，指令繁多，且要求对硬件有一定的了解，因此在传统教学中，教师教得吃力，学生学的辛苦。
本文结合笔者在广西现代职业技术学院电子电力系开设的“单片机原理及应用”课程的教学实践，探讨MCS-51指令系统的教学方法。
由于单片机是一门实践性很强的课程，因此在实践中教学，让学生自己动手是提高学生学习兴趣，快速掌握单片机相关知识的捷径。
但如果仅局限于实验室的教学设备，使得学生不能想学就学；或者要求学生自己买开发板来进行学习，由此提高学生的学习成本，那么最终的效果有可能大打折扣。
而采用PROTUES 软件进行仿真教学和学习，恰好可以解决上述的问题，达到教师将用结合，学生边学边练的效果。
二、软件介绍
PROTUES软件是英国Labcenter electronics公司出版的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。
它是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具。
在PROTUES绘制好原理图后，调入已编译好的目标代码文件：*.HEX，就能在PROTUES的原理图中看到模拟的实物运行状态和过程。
它是单片机课堂教学的先进助手，不仅可将许多单片机实例功能形象化，还可将许多单片机实例运行过程形象化。
前者可在相当程度上得到实物演示实验的效果，后者则是实物演示实验难以达到的效果。
它的元器件、连接线路等却和传统的单片机实验硬件高度对应。
这在相当程度上替代了传统的单片机实验教学的功能，例如：元器件选择、电路连接、电路检测、电路修改、软件调试、运行结果等。
在PROTUES软件中用到的仿真窗口界面如下图所示。
图1为PROTUES软件电路仿真界面，这个界面可绘制硬件电路，再调入已编译好的目标代码文件就可以观察模拟的实物运行状态和过程；图2为仿真电路源代码显示窗口，其中红
色三角形所以对应的指令代码是即将要执行的指令，通过按快捷键F10/F11即可实现指令的单步执行；图3为CPU各种寄存器的值，如累加器A，并行IO口P0~P3口，寄存器R0~R7等，通过这个显示窗口可以观察到相应值的变化；图4显示的是8051单片机内RAM低128B，从00H~FFH的值。
使用不同的显示窗口，就可得到不同的现象，还能方便的追踪并观察到指令执行的情况。
三、具体实施方案
在进行实践教学前，必须要让学生先掌握一些相关的理论知识。
首先要了解单片机的硬件结构，学习硬件的目的是要明白单片机工作的原理，这对指令的学习理解有很大的帮助；还要了解指令的格式：[标号]：操作码[目的操作数]，[源操作数]；注释。
必须牢牢记住上述指令的格式，掌握指令每一部分的功能，这样在写指令时才不会因为一些低级错误而编译不通过；了解寻址方式，也就是如何找到参加运算的数或者数所在的地址单元，通过学习寻址方式可以更好地了解指令的功能；学习指令功能，作为是实践前的准备，必须掌握五大类指令的功能，可以不用完全理解，但是要记住；学习PROTUES软件的用法，这个是我们理解并熟练运用指令的工具。
MCS-51单片机共有111条指令，按照功能可以分为5大类：数据传送类28条；算术运算类指令24条；逻辑操作类指令25条；位操作类指令17条；控制转移类指令17条。
数据传送类指令相对简单，也较容易理解。
这类指令就是将源操作数送给目的操作数。
在初始状态时，基本上所有寄存器的初始值都为0（如图3，图4所示），但执行完这三条传送指令后，累加器A、寄存器R0和寄存器B的值在CPU Register这个窗口显示值相应发生了变化（图5）；继续执行XCH交换指令后，累加器A和寄存器R0进行了互换（图6），而SWAP A这条指令则是将累加器A 里的两个十六进制数互换（图7）；算术运算类指令要先运算之后再看仿真结果（图8、图9 ）；逻辑运算类指令在观察仿真结果前最好也先进行相应的运算，先把十六进制变为二进制后再运算，这样更能直观了解指令的功能，得到结果后再变回十六进制数，而且仿真界面显示的都是十六进制数（图10、图11）；位操作类指令一般要先了解某一位属于哪个地址或者哪个寄存器之后才好观察，如下列指令中，进位标志位C是属于寄存器PSW的最高位，P1.0则是属于P1口的最低位，观察时只需要找到这两个寄存器就可得到想看的结果（图12、图13）。
课堂演示结束之后还可以给学生布置作业自行练习。
例1：
控制转移类指令相对较难，直接观察指令仿真效果不明显，可采用和实际相关的例子仿真效果会更好。
如例2中使用开关控制彩灯来仿真无条件转移指令和位控制转移指令。
开关接在P3.0口，灯接在P1.0口（电路如图14所示），若开关断开即P3.0=1开关为高电平，P1.0=1灯灭（图14）；若开关按下，即P3.0=0开关为低电平，P1.0=0灯亮（图15）。
把源代码窗口（图2）调出，按F10/F11单步运行观察每条指令对应的现象，在理解此例后，还可用JNB或JBC指令替
代JB指令重新观察开关闭合对灯的控制，通过比较指令的不同，让学生更好的理解和掌握这类指令。
例2：（指令代码）
四、总结
本文对MCS-51单片机汇编指令系统的教学方法进行了探索。
由于单片机课程的实践性和硬件结构的抽象性，在指令教学中尝试采用PROTUES软件仿真法，把抽象的指令执行过程具体化，再结合课堂讲解和学生自己动手操作，取得了较好的效果。
参考文献：
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