模拟仿真软件Proteus在物理教学应用
虚拟仿真实验技术软件在初中物理实验教学中的具体应用
虚拟仿真实验技术软件在初中物理实验教学中的具体应用作者：彭超来源：《中国教育技术装备》2016年第05期摘要分析虚拟仿真实验技术软件，就其在初中物理实验教学中的具体应用进行探究。
关键词初中物理；虚拟仿真技术；实验教学中图分类号：G633.7 文献标识码：B文章编号：1671-489X（2016）05-0159-021 前言随着现代科技的快速发展，计算机和互联网等技术在教育领域里得到广泛推广、普及和应用，这为传统的初中物理实验教学注入新鲜的血液，增强了实验教学的效果。
虚拟仿真实验技术是当前科学前沿技术在初中物理实验教学中运用的具体体现，可以突破实验仪器和设备不足等教学限制，帮助学生直观、形象地模拟各种物理实验的操作过程，有利于促使学生积极投入实验教学中来，不断提升实验教学效率。
2 虚拟仿真实验技术软件分析仿真物理实验室仿真物理实验室是一款针对中学物理课堂开放性而设计的专业物理学习软件，可以为学生提供完善的综合实验室，更好地实现各种物理演示实验，有利于学生更好地验证自己的实验猜想。
比如可以为学生提供一个包括平面角、凹凸透镜和棱镜等物理模型在内的光学实验室，使师生按照自己制订的实验方案来自行构建各种实验模型，探究有关的物理规律。
学生可以借助光学实验室来合理构建凸透镜成像模型，以发现和归纳出凸透镜成像的具体规律。
另外，该种虚拟软件具有较高的集成度，并且易于操作，可以使学生便捷地进行各种物理实验，真实性比较强。
MATLAB仿真软件 MATLAB仿真软件是一款用于数据可视化、分析与计算的计算机软件，广泛应用于工程计算以及图像、通信与信号处理等领域中，并且主要包括MATLAB和Simulink两个部分。
与仿真物理实验室这款仿真软件相比，MATLAB仿真软件具有比较强的灵活性，更加有利于构建有关的实验模型，同时其界面比较简洁，有利于编程，另外还有集成度高、数据处理能力强等优点，是一款功能非常强大的仿真软件。
3 虚拟仿真实验技术软件的具体应用在测量型实验中的应用测量型实验是初中物理中一种基本的实验类型，步骤比较简单，所用设备也比较容易获得；但是针对那些比较复杂的测量实验而言，无法使学生在真实的实验环境下进行。
Proteus软件应用于技术类课程的电路设计及仿真
基金项目：新疆维吾尔自治区创新环境(人才、基地)建设专项项目(2020Q122)
作者简介：
(1982-,女，硕士，副教授，研究方向：单片机与嵌入式 爲
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Microcomputer Applications Vol. 37,No. 7,2021
基金项目
微型电脳％用2021年第37 ）第7期
仿真方法：本文采用DSP常用CCS软件进行电路源程 序代码调试和编译，本电路软件设计流程图）7「23*如图8
&
|数据输出| |延时|
怎孑次数完匣卢
|设置循环次数| |数据输出卜 |延时|
工次数完舫口 图8软件设计流程图
并利用CCS软件将调试无误源程序代码编译生成.cof
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Microcomputer Applications Vol. 37,No. 7,2021
将4个8X8LED点阵组合为一个16X16LED点阵屏&在
I/O接口方面，使用单片机P1 口接点阵屏行驱动，单片机P2
口接点阵屏列
，这里采用P0 口接上拉电阻，以保证信息
传输稳定性。该设计实验 是编程并实现LED点阵屏上
循
“昌”“吉”“学”“院”4个汉字&
仿真方法:本文采用单片机常用Keilc51软件进行电路
图7仿真结果图
分别为“昌”“吉”“学”“院”4个汉字循环显示，符合电路 设计要求&
4 Proteus应用于DSP花样流水灯电路
■I设置初始值|
|设置循环次数|
电路设计：采用DSP常用TMS320F28027PT芯片作为 主控芯片，使用I/O 口 GPIO接16个LED发光二极管，为了 使16个LED发光二极管稳定输岀，采用每个发光二极管接 一个保护电阻，由X1、X2引脚、石英晶体、电容等构成 10MHZ自激振荡电路，由TRST弓|脚、弹性按键等构成复位 电路，设计LED亮灭间隔为0.5秒&该设计实验要求实现 16个LED发光二极管花样流水显示，具体花样是：16个 LED发光二极管首先从左至右依次点亮,紧接着从右至左依 次点亮，其次从中间向两端依次点亮，紧接着从两端向中间 点亮，然后再从头开始，依次循环往复运行下去&
proteus仿真课程设计
proteus仿真课程设计一、教学目标本课程的教学目标是让学生掌握Proteus仿真软件的基本操作，能够进行简单的电路设计和仿真实验。
具体包括以下三个方面：1.知识目标：使学生了解Proteus软件的基本功能和操作界面，理解电路仿真原理，掌握电路图的绘制和元件的选取与放置。
2.技能目标：培养学生能够运用Proteus软件进行电路设计和仿真实验，能够分析并解决实验过程中遇到的问题，提高学生的动手能力和创新思维。
3.情感态度价值观目标：培养学生对电子技术和仿真实验的兴趣，增强学生的团队合作意识，培养学生的科学探究精神。
二、教学内容教学内容主要包括Proteus软件的基本操作、电路图的绘制、元件的选取与放置、电路仿真原理及实验操作等。
具体安排如下：1.Proteus软件的基本操作：介绍软件的启动与退出、界面布局、工具栏功能等。
2.电路图的绘制：讲解电路图的基本元素、绘制方法以及常用电路符号。
3.元件的选取与放置：介绍元件库的分类、元件的选取与放置方法、元件参数的设置等。
4.电路仿真原理：讲解仿真实验的基本原理、仿真步骤以及结果分析。
5.实验操作：安排一系列具有代表性的实验，使学生在实践中掌握Proteus软件的使用。
三、教学方法为了提高教学效果，本课程将采用以下教学方法：1.讲授法：讲解Proteus软件的基本操作、电路图的绘制、元件的选取与放置等理论知识。
2.案例分析法：通过分析具体案例，使学生掌握电路仿真原理及实验操作。
3.实验法：安排一系列实验，让学生动手操作，培养学生的实际操作能力。
4.小组讨论法：鼓励学生分组讨论实验过程中遇到的问题，培养学生的团队合作精神。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，我们将准备以下教学资源：1.教材：《Proteus仿真教程》2.参考书：《电子电路设计与仿真》3.多媒体资料：教学PPT、实验演示视频等。
4.实验设备：计算机、Proteus软件、电子元件等。
Proteus在电学实验教学中的应用研究
器 ， 理想变压器原副边匝数 比公式 Ｎ＝￣ １Ｌ 设置 Ｌ＝ Ｈ Ｉ＝ 根据 Ｌ ／ ２， Ｉ １ ，２
Ｏ １ 则理论 上 Ｎ １ 变压器输 出端 电压有效值理论 为５ 且周期 与 ． Ｈ， ０ ＝ ０， Ｖ， 输人端一致 。Ｂ 为４ Ｒ１ 个二极管构成的整流桥 ， 变压输 出的交流电通过 该整流桥变为 直流。为 了直观 的观察各阶段 的变化 ， 电路 中加人 了一 个虚拟示波器 ， 将原始交流源 、 变压后交流源以及整流后 的直流源分别
图６ 光电阻实验现象 图５ Ｄ 中Ｌ Ｒ为模 拟光 电阻 ， 其左边有一个光源对象 ， 以通过 改变 可 光 源远近来调整光源强度 。光电阻和电阻Ｒ 构成分压 电路 ，Ｄ １ １ Ｌ Ｒ 上的 电压送入放大器的正向输入端中， 放大器负向输入端接一个电位器 ， 通过 调整 电位器 的电阻可 以改变 负向输 入端的 电压值 。 （ 下转第 ３７ ） ２页
聆 、
图 ２串并实验电路 图２ Ｒ 与 Ｒ 串联 后与 Ｒ 并联 ， 中 ２ ３ １ 电压源为 １ Ｖ 根据 电阻并联源 ２， 流 ， 电路总 电阻约为 ８ ＿欧姆 ， 该 ３ ３ 总电流为 ０１４ 。实 际运行仿真 ， ． Ａ ４ 从 图 巾可 以 直 观 的看 出 ， 电阻 Ｒ１ 端 的 电压 为 １Ｖ， 两 ２ 流经 Ｒ１电流 为 ０１Ａ， ２ ． ２ Ｒ 两端 电压 为４８ Ｒ ． Ｖ， ３两端 电压 为 ７２ 流 经 Ｒ ．Ｖ， ２和 Ｒ ３的电流 为Ｏ ２ 而总电流为 １４ Ａ 与理论计算完全一致 。 ． Ａ， ０ ４ｍ ，
实验 原 理 及 结 果 。
［ 关键词］ 实验教学 高中物理
高 中物理教学 中， 电学是核心 ， 教学难 点内容 。而该 部分 教学 也是 过程 中因为受器材 等各 种因素制约 ， 实验教学效展 ， 真实验 已经成为实验教学中研究 仿 的热点问题 。 Ｐｏ ｕ 是英 国 Ｌ ｂｅ ｔ ｅｔ ｎｃ 公司推 出的 Ｅ Ａ工 具软件 ， ｒ ｅｓ ｔ ａｃｎ ｒ ｌ ｒ ｉ ｅ ｅ ｃｏ ｓ Ｄ 其 功能包括从 原理 图设计 、 真分析 直至实际设计 ， 仿 而其中电路分析功能 是该 软件的核心 部分。软件 内部包 含 了丰富 的电子器件 、 测试 工具及 直 观的图表分析 功能 ， 完全可 以满足电学实验 的需求 。本文结合 实例 简要介绍 了仿真软件 Ｐｏ ｕ在 高中电学 实验教学 巾的应用 。 ｒ ｅｓ ｔ １基本欧姆定理实验 ． 欧姆 定理是 电学 中的基 础问题 ， 利用 Ｐｏｅｓ ｒｔｕ 验证基本欧姆定 理公 式 的电路 如图 １ 所示 。
PROTEUS在教学与科研中的应用
微处理器系统仿真与分析——原理图输入
ISIS支持总线结构
Proteus VSM能把微处理器和连接该微 处理器的任何模拟和数字器件协同仿真
微处理器系统仿真与分 析——建立源代码文件
定义新的源代码文件名称
选择代码生成工具
建立新的源代码文件
微处理器系统仿真与分析—— 源代码文件与单片机的链接
源代码编辑
源代码编译、链接 使用.HEX文件实现源 程序与单片机的链接
微处理器系统仿真与分析——交互式仿真
实时显示系统输出结果
实时显示元器件 引脚电平
微处理器系统仿真与分析——弹出式窗口
内部数据存储器窗口பைடு நூலகம்SFR存储器窗口
CPU寄存器窗口 处理器程序计数器的当前位置 观测窗口
程序调试断点
源代码窗口：提供了四种程序执行命令按钮
PROTEUS微处理器系统仿真
在基于微处理器系统的设计中，即使没有物理原型， Proteus VSM也能够进行软件开发。 模型库中包含LCD显示、键盘、按钮、开关等通用外围设 备。同时，提供的CPU模型有ARM7、PIC、Atmel AVR、 Motorola HCXX以及8051/8052系列。 单片机系统的仿真是PROTEUS VSM的一大特色。同时，本 仿真系统将源代码的编辑和编译整合到同一设计环境中， 这样使得用户可以在设计中直接编辑代码，并可容易的查 看到用户对源程序修改后对仿真结果的影响。 VSM甚至能仿真多个CPU，它能便利处理两个或以上微控制
激励源
DC：直流电压源； Sine：幅值、频率、相位可控的正弦波发生器。 Pulse：幅值、周期和上升/下降沿时间可控的模拟脉冲发 生器。 Exp：指数脉冲发生器。 SFFM：单频率调频波信号发生器。 Pwlin：任意分段线性脉冲、信号发生器。 File：File信号发生器。数据来源于ASCII文件。 Audio：音频信号发生器。 DState：稳态逻辑电平发生器。 DEdge：单边沿信号发生器。 DPulse：单周期数字脉冲发生器。 DClock：数字时钟信号发生器。 DPattern：模式信号发生器。
Protues在模电实验教学中的应用
表 测 量 各 类 数 据 ，并 用 示 波 器 来 观 察 输 入 输出图形。最终找到合适的静态工作点， 使图形输出不失真，测试方法（略）。测量数 据如表 ２所示。
３ 理论计算 ３．１ 静态分析
静态时，在 晶 体 管 的 输 入 特 性 和 输 出 特性上所对应的工作点为静态工作点。静 态工作点选择的是否合适将会影响到动态 时 的 放 大 质 量 ，应 保 证 动 态 时 在 输 入 信 号
表 １ 静态工作点的理论计算
的 整 个 周 期 内 晶 体 管 都 处 于 放 大 状 态 ，而 不会产生截止失真或者饱和失真。
在 两 级 电 路 中 间 有 电 容 耦 合，因 此 前 、 后 两 级 的 静 态 工 作 点 是 彼 此 独 立 的，互不 影响。可 以 单 独 计 算 静 态 工 作 点，这里采 用估算法来确定。
６ 放大电路的频率特性 由于放大电路中存在着耦合电容 Ｃ１、
Ｃ３、Ｃ５，晶体管的 ＰＮ 结又有结电容存在， 他们的容抗随频率而变化， 频率很低时， 耦 合电容的容抗大， 其分压作用不可忽略， 频 率很高时， 结电容的容抗小， 其分流作用不 可忽略，同 时 晶 体 管 的 电 流 放 大 系 数 等 参 数也与频率有关， 频率很高时， 将下降。因 此，同 一 放 大 电 路 对 不 同 频 率 的 输 入 信 号 不 仅 电 压 放 大 倍 数 不 完 全 相 同 ，而且输出 电压的相位也会发生变化。
育出版社，１９９９． ［２］ 康华光．电子技术基础［Ｍ］．北京：高等教
育出版社，１９９７． ［３］ 周长源．电路理论基础［Ｍ］．北京：高等教
育出版社，１９９６． ［４］ 周润景．ＰＲＯＴＵＥＳ 应用专题研讨［Ｍ］．内
最新的PROTEUS电子教学软件简介及应用实例
最新的PROTEUS电子教学软件简介及应用实例最新的PROTEUS电子教学软件简介及应用实例眉山计算机学校（原洪雅职高）牟继德供稿（教育技术的现代化和信息化给教育带来了机遇与挑战，特别是对教师的专业知识、能力结构和所采取的教学手段提出了新的要求。
随着信息技术的不断发展，信息技术作为辅助教学和科研工作的工具已必不可少。
面对教育技术现代化和信息化的挑战，要求教师们重新学习、不断学习，是新形式下教育教学发展的需要，也是教师个人生存能力的提高和进一步发展的需要，老师们要有开放的心态、敢于实践的勇气，在教育技术的现代化和信息化引领下，做一名合格的当代教师。
------眉山市教科所刘海英）1、Proteus软件简介Proteus软件是一种低投资的电子设计自动化软件，提供可仿真数字和模拟、交流和直流等数千种元器件和多达30多个元件库。
Proteus软件提供多种现实存在的虚拟仪器仪表。
此外，Proteus还提供图形显示功能，可以将线路上变化的信号，以图形的方式实时地显示出来。
这些虚拟仪器仪表具有理想的参数指标，例如极高的输入阻抗、极低的输出阻抗，尽可能减少仪器对测量结果的影响，Proteus软件提供丰富的测试信号用于电路的测试。
这些测试信号包括模拟信号和数字信号。
提供Schematic Drawing、SPICE仿真与PCB设计功能，同时可以仿真单片机和周边设备，可以仿真51系列、AVR、PIC等常用的MCU，并提供周边设备的仿真，例如373、led、示波器等。
Proteus提供了大量的元件库，有RAM、ROM、键盘、马达、LED、LCD、AD/DA、部分SPI器件、部分IIC器件，编译方面支持Keil和MPLAB等编译器。
一台计算机、一套电子仿真软件，在加上一本虚拟实验教程，就可相当于一个设备先进的实验室。
以虚代实、以软代硬，就建立一个完善的虚拟实验室。
在计算机上学习电工基础，模拟电路、数字电路、单片机应用系统等课程，并进行电路设计、仿真、调试等。
Proteus软件在教学中的应用分析5页word文档
Proteus软件在教学中的应用分析在现行的教学模式中，提高学生的动手能力、自主分析和创造能力越来越成为教学的主流。
但是，面对一个全新的电路课题，学生充满了好奇，而枯燥的理论分析又使他们倍感乏味。
Proteus软件的出现使教学更加直观，更有利于学生的理解，能充分调动学生的积极性，并且在模拟电子、数字电子和单片机教学中都起到了很好的辅助作用。
一 Proteus软件功能的介绍Proteus软件是世界上著名的EDA工具，它从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到PCB设计，真正实现了从概念到产品的完整设计。
它是将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台。
Proteus独一无二的仿真功能使其广泛应用于科研、教学、设计和研发中。
Proteus系统主要由ISISI电路设计与仿真平台、ProSPICE模数混合模拟式仿真器、VSM单片机/嵌入式系统协同仿真和ARES PCB设计系统等构成，基本结构体系如图1。
其中在ISIS中主要进行原理图设计和原理图的调试，而在ARES中则进行PCB设计、3D模型预览和生成制板文件。
Proteus软件仿真功能特性如下：第一，Proteus可提供的仿真元器件资源：仿真数字和模拟、交流和直流等数千余种元器件，有30多个元件库。
第二，Proteus可提供的仿真仪表资源：示波器、逻辑分析仪、虚拟终端、SPI调试器、I2C调试器、信号发生器、模式发生器、交直流电压表、交直流电流表。
理论上同一种仪器可以在一个电路中随意地调用。
第三，除了现实存在的仪器外，Proteus还提供了一个图形显示功能，可以将线路上变化的信号，以图形的方式实时地显示出来，其作用与示波器相似，但功能更多。
第四，Proteus可提供的调试手段多提供了比较丰富的测试信号用于电路的测试。
这些测试信号包括模拟信号和数字信号。
二 Proteus软件在模拟电子教学中的应用模拟电子技术是一门综合性强、实践性强、有一定难度的专业基础课。
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虚拟实验室Proteus在物理教学中的应用
殷建彬
关键字：模拟仿真Proteus
摘要：简要介绍Proteus软件，演示Proteus自带的和中学教学有关的几个例子。
中学物理教材里有许多课堂演示试验，实际做实验时要耗费大量的实验材料，并且有的学校还不具备做物理实验的条件。
实际上，目前有好多电脑软件能够模拟实验了。
Proteus是新的电路设计、分析软件，它是由英国Labcenter公司（官方网站：/）出品。
最近，笔者把它用到物理实验教学中，引起了学生的极大兴趣，收到了意想不到的效果。
下面把使用体会向大家介绍一下。
Proteus的下载和安装
首先从网站下载Proteus的DEMO版软件，最新的版本是6.8。
DEMO软件只是没有存盘的功能，其它功能没有限制。
下载时需要你填写一下所需要的组件，我们不妨都下载下来。
下载后安装，一路NEXT即可安装成功。
安装后，鼠标点击“开始”，再点击“程序”，找到“Proteus 6 Demonstration”程序，出现如图1所示的情形。
序。
我们需要的是ISIS，点击它，打开如图2所示的界面。
我们首先体验一下它的模拟仿真的妙处。
电容充放电试验
在图2的界面，点击菜单“File”下的“Load Design”，在出
现的对话框找到Proteus的安装目录下的C:\Program Files\Labcenter Electronics\Proteus 6 Professional\SAMPLES\Animated Circuits文件夹，Caps01、Caps02、Caps03是几个电容充放电的例子，我们首先打开Caps01，在如2界面的中央出现图3所示的电路，点击左下角的模拟调试按钮，电容就开始充电了，你会看到从电源的正极接到电容正极的导线变成了红线，还带有红色的箭头，地线则变成了蓝色，有蓝色的箭头；随着时间的延长，电容正极的红色“＋”号越来越多，电容负极的蓝色“－”号也越来越来越多；在充电的时候，灯泡还在发光，当充满后，灯泡就不在发光了，效果图如图3所示。
Caps02是真正的充放电的试验，如图4所示。
运行后，鼠标移到开关SW1的处，会出现一个“＋”号，点击一下，合上开关，开始充电。
充电完毕，在把鼠标移到SW1的，当出现“－”号的时候点击一下，就断开电源了。
接着合上开关SW2，电容通过小灯泡放电，我们同时会看到小灯泡发光，一会儿，放电完毕，灯泡不再发光。
Caps03是在Caps02基础上加上了电压表和伏特表，我们可以
具体看到电压和电流是怎么变化的，情形如图5所示。
动态变化电路的模拟
在Proteus的安装目录下的C:\Program Files\Labcenter Electronics\Proteus 6 Professional\SAMPLES\Animated Circuits文件夹下找到Basic02，打开它，出现如图6所示的电路。
点击模拟调试按钮
进入调试状态，把
鼠标指针移到滑动
变阻器上方的按
钮，出现“＋”时，
点击鼠标的左键，
发现滑动变阻器的
滑动触头向右移动，右侧的灯泡变得越来越亮了；鼠标点击按钮，就会出现和上面相反的情形了。
可惜这个例子没有加上电压表和电流表。
逻辑电路的模拟
新的高中物理课本已经有了逻辑电路了，在这个软件里模拟逻辑电路非常简单，还是看一下Proteus自带的例子。
打开\Animated Circuits文件夹下的Comb01，出现如图7所示的电路，这是一个与门演示电路，电路中用红色标记出高电平，蓝色标记低电平。
在电路的右下方还有如图8所示的真值表。
进入模拟调试状态，点击其中的一个逻辑电平输入端的按钮，输入端的电平有0变为1，这个时候电路与门输出端电平没有发生变
化，再点击其中的一个逻辑电平输入端的
按钮，输入端的电平有0变为1，这时与门输出端电平发生了变化，符合真值标变化规律。
Comb01－Comb06都是逻辑电路的例子，感兴趣的读者可以试试。
通过以上的几个例子，读者朋友可能已经体会到这个软件的妙处了，怕是对这个软件爱不释手了吧。