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      淺談PROTEUS在單片機(jī)實(shí)踐課程中的應(yīng)用

      2019-10-21 18:55:02樓俊君趙永熹
      科學(xué)與財(cái)富 2019年28期
      關(guān)鍵詞:仿真軟件單片機(jī)實(shí)踐

      樓俊君 趙永熹

      摘 要:本文提出了將仿真軟件PROTEUS應(yīng)用于單片機(jī)實(shí)踐課程教學(xué),并以自動溫控風(fēng)扇系統(tǒng)的設(shè)計(jì)為例,說明如何具體應(yīng)用該軟件輔助實(shí)踐教學(xué)。因?yàn)榉抡孳浖茉诶L制好電路原理圖后直接運(yùn)行,動態(tài)顯示系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行效果,直觀高效,提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,達(dá)到了事半功倍的效果。

      關(guān)鍵詞:仿真軟件;單片機(jī);實(shí)踐

      1、前言

      隨著技術(shù)的進(jìn)步,工業(yè)市場也在不斷地發(fā)展,各種軟件和硬件產(chǎn)品蓬勃興起。單片機(jī)作為微型計(jì)算機(jī)的一個分支,具有體積小,功耗低,易于攜帶,便于使用等優(yōu)點(diǎn),因此已廣泛應(yīng)用在各個領(lǐng)域。

      目前高校理工科都普遍開設(shè)了單片機(jī)課程,我校也不例外。與時俱進(jìn),應(yīng)用新的教學(xué)工具軟件和新的教學(xué)方法,進(jìn)行單片機(jī)實(shí)踐課程的教學(xué),對提高單片機(jī)課程的教學(xué)質(zhì)量非常重要。為此,我院使用PROTEUS仿真軟件,建立單片機(jī)虛擬實(shí)驗(yàn)平臺,應(yīng)用于單片機(jī)課程的實(shí)踐教學(xué)中,取得了很好的教學(xué)效果。

      2、基于PROTEUS的教學(xué)實(shí)例

      為了說明PROTEUS在實(shí)踐教學(xué)中如何應(yīng)用,下面就以一個以單片機(jī)為控制核心的自動溫控風(fēng)扇系統(tǒng)的設(shè)計(jì)為例加以說明。使用時用戶可以設(shè)置上限和下限溫度值,并將溫度分為五個級別,風(fēng)扇自動以相應(yīng)的速度運(yùn)行,控制狀態(tài)隨實(shí)時溫度而定。系統(tǒng)在設(shè)計(jì)中還采用藍(lán)牙模塊HC-05 模塊,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制風(fēng)扇啟停和調(diào)速。

      2.1 自動溫控風(fēng)扇的仿真演示

      在課堂向?qū)W生們提出如何用單片機(jī)為內(nèi)核設(shè)計(jì)自動溫控風(fēng)扇的問題后學(xué)生們都感覺很新奇有趣、貼近生活。在春夏(夏秋)交替時節(jié),晝夜溫差較大,相比花更多的錢開空調(diào),人們常選用電風(fēng)扇作為降溫設(shè)備。使用風(fēng)扇是一個便宜的選擇,然而,也有一些問題會出現(xiàn)。例如有些用戶會在離開時忘記關(guān)風(fēng)扇,也有些人煩惱需要為了調(diào)整電扇速度而特意走動。這些原因會導(dǎo)致風(fēng)扇在不使用時保持打開,導(dǎo)致電費(fèi)上漲。同時,由于風(fēng)扇持續(xù)運(yùn)作,電機(jī)升溫,可能造成的火災(zāi)隱患令人擔(dān)憂。本設(shè)計(jì)方案可以解決上述問題。本設(shè)計(jì)可以根據(jù)環(huán)境溫度自動調(diào)節(jié)風(fēng)扇啟停與轉(zhuǎn)速,有一定的實(shí)用價值。

      然后教師調(diào)出PROTEUS仿真軟件里已經(jīng)畫好的自動溫控風(fēng)扇系統(tǒng)的原理圖在線仿真運(yùn)行,啟動仿真后,如圖1,數(shù)碼管顯示當(dāng)前DS18B20溫度傳感器采集的實(shí)時溫度,按下調(diào)速按鍵后,電機(jī)轉(zhuǎn)動,表示風(fēng)扇開始運(yùn)行,隨著實(shí)時溫度值的升高,電機(jī)的轉(zhuǎn)速自動調(diào)快,實(shí)現(xiàn)了風(fēng)扇根據(jù)溫度的自動起停和調(diào)速,仿真過程結(jié)合動畫使得學(xué)生產(chǎn)生很大的學(xué)習(xí)興趣。

      接下來教師就可以趁熱打鐵,介紹電路的工作原理、用到的關(guān)鍵技術(shù)、電路原理圖設(shè)計(jì)、軟件程序設(shè)計(jì)等知識。從原理上來說,本設(shè)計(jì)具體是以stc89c5單片機(jī)為控制中心,由電源子電路、晶振子電路、,復(fù)位子電路、溫度采集子電路等組成,通過燒錄將程序下載到單片機(jī)內(nèi)部,實(shí)現(xiàn)其功能。用戶通過功能按鍵可以設(shè)置上限和下限溫度值,數(shù)碼管顯示電路顯示出當(dāng)前實(shí)時溫度和風(fēng)扇的檔數(shù)。

      2.2 建立PROTEUS原理圖

      由之前的分析可以確定自動溫風(fēng)扇控的硬件模塊結(jié)構(gòu)如圖2所示。

      在本設(shè)計(jì)中最關(guān)鍵的技術(shù)就是如何采集溫度,本設(shè)計(jì)中采用的是 芯片,該芯片來自于DALLAS半導(dǎo)體器件公司,其擁有單總線技術(shù),使得設(shè)計(jì)中不需要占用太多的I / O端口線,有結(jié)構(gòu)簡單、性價比高的優(yōu)點(diǎn)。

      2.3 軟件程序設(shè)計(jì)、編譯、調(diào)試和仿真

      軟件編程可以理解為人機(jī)對話,即人為了讓計(jì)算機(jī)按自己的設(shè)計(jì)意圖工作,必須要將自己的設(shè)計(jì)思路方法以編程語言的形式傳遞給計(jì)算機(jī),使得計(jì)算機(jī)一步步按照人設(shè)計(jì)意愿執(zhí)行下去。本設(shè)計(jì)中采用的KEILC語言,這是一門和C語言很接近的高級語言,非常適合硬件編程。通過畫出流程圖,可以清楚地看出整個程序的編程思路。

      課堂演示講解成功后,學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣正濃,教師應(yīng)布置學(xué)生到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)踐,讓學(xué)生先在PROTEUS仿真環(huán)境下調(diào)試通過,再完成焊板制作。當(dāng)然這個過程中可能會出現(xiàn)不少問題,如學(xué)生可能把LED正負(fù)極接錯、單片機(jī)引腳接錯、編寫的軟件程序有語法錯誤編譯失敗等,當(dāng)學(xué)生出現(xiàn)問題時提倡學(xué)生自己去查找原因,找資料或互相討論,實(shí)在找不到原因時教師再給予幫助。當(dāng)學(xué)生成功地完成了仿真和實(shí)物后,就十分有成就感,對單片機(jī)產(chǎn)生濃厚的興趣了。

      3、結(jié)束語

      仿真軟件PROTEUS有所見即所得,直觀高效的優(yōu)點(diǎn),將其應(yīng)用于單片機(jī)實(shí)踐課程教學(xué),可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,應(yīng)用于單片機(jī)實(shí)踐課教學(xué),可以達(dá)到事半功倍的效果。

      參考文獻(xiàn) :

      [1] 樓俊君,程啟明,黃云峰,趙永熹.PROTEUS仿真軟件在單片機(jī)課程創(chuàng)新教改中的應(yīng)用[J].蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報,2017,17(01):64-66.

      [2] 王偉.基于PROTEUS與KEIL C51軟件平臺的單片機(jī)仿真教學(xué)[J].電子制作,2015,13.

      [3] 林立.單片機(jī)原理及應(yīng)用——基于Proteus和Keil C[M].北京:電子工業(yè)出版社,2009.

      作者簡介:

      樓俊君,上海電力大學(xué)自動化工程學(xué)院,講師.

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