Proteus实验室方案
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PROTEUS实验室建设方案1. 实验室申报理由及意义1.1 PROTEUS简介:Proteus是一种低投资的电子设计自动化软件,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1.2 虚拟实验室:虚拟实验室是利用计算机仿真技术,在计算机上学习模拟电路、数字电路、单片机应用系统等课程,并进行电路设计、仿真、调试等通常在实验室完成的实验。
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,即为虚拟实验室的本质。
1.3 PROTEUS实验室:采用PROTEUS仿真软件和相应的教学支持包构成的从虚拟到实际,从软件到硬件,从概念到产品的主要用于电路、单片机或嵌入式系统课程的实验实训实验室。
1.4 PROTEUS实验室申报理由:单片机教学包括理论与实践教学,而实践实训教学所占比例较多,硬件投入大。
在实践实训的中,需要大量的实验仪器和设备。
而一般的学校或个人没有较多的经费,因此,单片机的课堂教学及实验中存在诸多问题如:z单片机课堂教学以往多以理论教学为主,实验教学也多是进行验证实验。
但单片机是一门实践性很强的课程。
教学中需要很多硬件设备,如电脑、仿真机、实验电路、编程器等。
一般理论课堂难以辅助硬件进行教学,即便演示,效果也不好,一般单片机实验箱也只是起验证实验的作用。
z学生实验时也存在着不少问题,单片机实验室由于存在着场地和时间等问题,学生除了上课外,平时难得有机会实践。
个人配备单片机实验开发系统,因成本较高,很多学生无法承受。
同时一般单片机实验箱由于是成品,学生很难参与到其中的细节设计中去,学生动手能力很难得到训练与提高。
细粒度计算机组成原理Proteus仿真实验设计Proteus是一种功能强大的电子设计自动化(EDA)工具,可用于模拟和仿真各种电路和系统,包括微处理器和嵌入式系统。
因此,它也是进行计算机组成原理实验设计的理想工具。
在本文中,我们将讨论如何使用Proteus进行细粒度计算机组成原理实验设计。
1. 实验1:基本逻辑电路设计第一个实验涉及基本的逻辑电路设计,包括AND、OR和NOT门。
我们可以在Proteus 中创建一个新的电路,并添加一个74LS08芯片来实现AND门,一个74LS32芯片来实现OR 门,以及一个74LS04芯片来实现NOT门。
我们可以使用Proteus的元件库来选择并添加这些芯片,并使用电线工具将它们连接起来,以构建完整的电路。
我们还可以添加LED和开关作为输入和输出,并使用Proteus 的逻辑模拟器来验证电路的功能。
第二个实验涉及时序逻辑电路设计,包括时钟驱动的JK触发器和计数器电路。
我们可以使用Proteus的元件库中的74LS73 JK触发器和74LS163计数器芯片来实现这些电路。
我们可以将电路连接起来,并使用Proteus的时序模拟器来模拟电路的行为。
我们可以使用时钟信号来触发JK触发器和计数器,并观察输出信号的变化。
我们还可以使用Proteus的数字存储示波器来查看电路的输出信号,以便更好地理解电路的行为。
3. 实验3:微处理器和总线设计第三个实验涉及微处理器和总线设计,包括添加Z80微处理器和外围设备到Proteus 中,并使用总线来连接它们。
我们可以使用Proteus的元件库中的Z80微处理器、RAM芯片和I/O端口芯片来实现这些电路。
我们可以在Proteus中创建一个新项目,并添加这些芯片及其相应的器件库文件。
我们可以使用总线工具来连接芯片,并使用Proteus的Z80仿真器来模拟微处理器的行为。
我们还可以添加外围设备,例如键盘、鼠标和VGA显示器,并与微处理器相连接,以构建完整的嵌入式系统。
电子类学科专业Proteus实验室的建设方案广州市风标电子技术有限公司目录1.引言 (1)2.现有实验室存在的问题 (1)2.1不利于管理及维护 (1)2.2不利于保持实验室的先进性,也不利于保护前期的投资 (1)2.3不利于提高实验效果 (1)2.4实验内容彼此孤立,不利于培养学生“从概念到产品“认识的形成 (2)2.5不利于开展创新性研究 (2)2.6不利于培养学生的实验兴趣及创新思维能力 (2)3.PROTEUS实验室建设的必要性 (2)3.1PROTEUS实验室概念 (2)3.2PROTEUS仿真软件简介 (2)3.3PROTEUS实验室的优点 (3)4.PROTEUS实验室架构 (4)4.1平台架构 (4)4.2资源架构 (5)4.3实验内容架构 (5)4.4PROTEUS实验室架构的优点 (6)4.5基于PROTEUS实验室的实验实例 (7)5.PROTEUS实验室使用效果分析 (11)6.附录1 PROTEUS实验室用户名单 (11)7.附录2 PROTEUS软件和EDA的关系 (11)8.附录3 PROTEUS实验室和现有各类实验箱的关系 (13)电子类学科专业Proteus实验室的建设方案1.引言随着电子技术的不断发展, 电子类课程在高教中的地位日趋重要。
而作为该类课程教学重要组成部分的实验教学,也越来越受到了人们的重视。
它对于提高教学质量,培养学生的实际动手能力及创新思维能力具有无可比拟的作用。
长期以来,高教研究者、工作者一直为此探索,并希望找到一个行之有效的方法。
为此,人们借助现有的电子技术手段,建立了多种门类的实验平台(如电路分析实验室、模拟电子线路实验室、数字电路实验室、信号和系统实验室等),并在此平台上开设了相应的实验课程。
尽管如此,这些措施并未达到预期的效果。
特别是在电子技术高速发展的今天,这些方法及手段已经显得不再适宜,建立一套新的实验手段及方法已成为高教研究者、工作者的共识。
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。
目录摘要 (Ⅰ)ABSTRACT ..................................................................................................... I I 课程说明 . (1)1.1 国内单片机实验室建设发展综述 (1)1.2 单片机仿真软件综述 (2)1.3 课程设计任务任务 (4)方案设计 (4)2.1 硬件配置方案 (4)2.2 软件配置方案 (5)2.3 Proteus 实验室完成实验内容 (8)基于PROTUES的的仿真实验 (10)3.1、基础性实验------跑马灯设计 (10)3.1.1跑马灯的硬件设计 (10)3.1.2跑马灯的软件设计 (14)3. 2.1万年历设计 (19)3.2.2 调试与仿真 (20)参考文摘 (22)总结 (24)附录 (25)跑马灯的程序清单 (25)万年历的程序清单 (25)摘要微机系统是大二学的课程,通过这门课学会了汇编语言。
微机系统的核心是硬件仿真,硬件方正的重点是单片机。
单片机的种类繁多,在我们学校由于实验室的限制,没有条件在包括所有种类的单片机仿真设备。
本文提出基于Proteus 软件的单片机实验室建设方案,它能很好的解决上述问题。
数字单片机实验室是采用Proteus 和Keil 仿真软件为核心来构建的。
该数字实验室能完成中断、定时、单片机扩展、串行口通信和A/D 转换等教学实验。
并给出相应的小实例说明Proteus的基本使用方法、仿真实验的一般流程,并在此基础上实现复杂的Proteus仿真实验项目,如跑马灯仿真实验和万年历仿真实验。
该方案以软件为核心,通过配置有限的硬件设备,很好地解决了传统单片机实验室资金和设备维护问题,我们通过仿真实验,可以熟悉单片机系统的开发方法,即使不真正接触单片机或者相应的芯片,也能够熟悉各种芯片,并且对进一步培养自己的综合分析能力、排除故障能力和开发、创新能力具有重要的意义。
宜春学院Proteus MCS-51教学实验指导书(教师使用版)何剑锋编自动化专业实验室(2009年3月编)目录第一部分验证性实验实验一I /O口输出实验—LED流水灯实验 (7)一、实验要求 (7)二、实验目的 (7)三、实验电路及连线 (7)四、实验说明 (8)五、实验流程图 (8)六、实验步骤 (8)七、实验结果和体会 (9)八、建议 (9)实验二I/O口输入/输出实验—模拟开关灯 (10)一、实验要求 (10)二、实验目的 (10)三、实验电路及连线 (10)四、实验说明 (11)五、实验程序流程图 (11)六、实验步骤 (11)七、实验结果和体会 (12)八、建议 (12)实验三8255I/O扩展实验 (13)一、实验要求 (13)二、实验目的: (13)三、实验电路及连线 (13)四、实验说明 (14)五、实验程序流程图 (14)六、实验步骤 (14)七、实验结果和体会: (15)八、建议 (15)实验四无译码的七段数码管显示实验 (16)一、实验要求 (16)二、实验目的 (16)三、实验电路及连线 (16)四、实验说明 (16)五、实验程序流程图 (17)六、实验步骤 (17)七、实验结果和体会 (18)八、建议 (18)实验五BCD码译码的多位数码管扫描显示实验 (19)一、实验要求 (19)二、实验目的 (19)三、实验电路及连线 (19)四、实验说明 (19)五、实验程序流程图 (20)六、实验步骤 (20)七、实验结果和体会 (21)八、建议 (21)实验六独立式键盘实验 (22)一、实验要求 (22)二、实验目的 (22)三、实验电路及连线 (22)四、实验说明 (22)五、实验程序流程图 (23)六、实验步骤 (23)七、实验结果和体会 (24)八、建议 (24)实验七计数器实验 (25)一、实验要求 (25)二、实验目的 (25)三、实验电路及连线 (25)四、实验说明 (25)五、实验程序流程图 (25)六、实验步骤 (26)七、实验结果和体会 (26)八、建议 (26)实验八定时器实验 (27)一、实验要求 (27)二、实验目的 (27)三、实验电路及连线 (27)四、实验说明 (27)五、实验程序流程图....................................................................................................... .. (28)六、实验步骤 (28)七、实验结果和体会 (29)八、建议 (29)实验九单个外部中断实验 (30)一、实验要求 (30)二、实验目的 (30)三、实验电路及连线 (30)四、实验说明 (30)五、实验程序流程图 (31)六、实验步骤 (31)七、实验结果和体会 (32)八、建议 (32)实验十多个中断同时存在实验 (33)一、实验要求 (33)二、实验目的 (33)三、实验电路及连线 (33)五、实验程序流程图 (34)六、实验步骤 (34)七、实验结果和体会: (36)八、建议 (36)实验十一矩阵键盘扫描实验 (37)一、实验要求 (37)二、实验目的 (37)三、实验电路及连线 (37)四、实验说明 (37)五、实验流程图 (38)六、实验步骤 (38)七、实验结果和体会 (40)八、建议 (40)实验十二串行端口输出扩充实验 (41)一、实验要求 (41)二、实验目的 (41)三、实验电路及连线 (41)四、实验说明 (41)五、实验流程图 (42)六、实验步骤 (42)七、实验结果和体会 (44)八、建议 (44)实验十三串行端口输入扩充实验 (45)一、实验要求 (45)二、实验目的 (45)三、实验电路及连线 (45)四、实验说明 (46)五、实验流程图 (46)六、实验步骤 (46)七、实验结果和体会 (47)八、建议 (47)实验十四8051与PC之间串行通信实验 (48)一、实验要求 (48)二、实验目的 (48)三、实验电路及连线 (48)四、实验说明 (48)五、实验流程图 (49)六、实验步骤 (50)七、实验结果和体会 (51)八、建议 (51)第二部分综合性实验实验十五两8051单片机通信实验 (53)一、实验要求 (53)二、实验目的 (53)三、实验电路及连线 (53)四、实验说明 (53)五、实验流程图 (54)六、实验步骤 (54)七、实验结果和体会 (57)八、建议 (57)实验十六I2C总线——AT24Cxx存储器读写 (58)一、实验要求 (58)二、实验目的 (58)三、实验电路及连线 (58)四、实验说明 (58)五、实验流程图 (59)六、实验步骤 (61)七、实验结果和体会 (65)八、建议 (65)实验十七温度传感器DS18B20实验 (66)一、实验要求 (66)二、实验目的 (66)三、实验电路及连线 (66)四、实验说明 (66)五、实验流程图 (67)六、实验步骤 (67)七、实验结果和体会 (72)八、建议 (72)实验十八实时时钟DS1302实验 (73)一、实验要求 (73)二、实验目的 (73)三、实验电路及连线 (73)四、实验说明 (73)五、实验流程图 (74)六、实验步骤 (74)七、实验结果和体会 (81)八、建议 (81)实验十九A/D转换实验 (82)一、实验要求 (82)二、实验目的 (82)三、实验电路及连线 (82)四、实验说明 (83)五、实验程序流程图 (83)六、实验步骤 (83)七、实验结果和体会 (84)八、建议 (84)实验二十D/A转换实验 (85)一、实验要求 (85)二、实验目的 (85)三、实验电路及连线 (85)四、实验说明 (85)五、实验程序流程图 (86)六、实验步骤 (86)七、实验结果和体会 (87)八、建议 (87)实验二十一液晶显示的控制1(44780) (88)一、实验要求 (88)二、实验目的 (88)三、实验电路及连线 (88)四、实验说明 (88)五、实验程序流程图 (89)六、实验步骤 (89)七、实验结果和体会 (92)八、建议 (92)实验二十二液晶显示的控制2(KS0108) (93)一、实验要求 (93)二、实验目的 (93)三、实验电路及连线 (93)四、实验说明 (94)五、实验程序流程图 (94)六、实验步骤 (94)七、实验结果和体会 (105)八、建议 (105)第三部分设计性实验实验二十三基于Proteus的外部扩展实验 (107)一、设计任务和要求 (107)二、课题的具体工作内容 (107)三、设计分工建议: (107)四、课题成果的要求及评分意见 (107)实验二十四基于Proteus的接口技术实验 (108)一、设计任务和要求 (108)二、课题的具体工作内容 (108)三、设计分工建议: (108)四、课题成果的要求及评分意见 (108)实验二十五基于Proteus的数据采集存储测试系统仿真 (109)一、设计任务和要求 (109)二、课题的具体工作内容 (109)三、设计分工建议: (109)四、课题成果的要求及评分意见 (109)实验二十六利用单片机实现对FLASH存储器坏块的自动检测 (110)一、设计任务和要求 (110)二、课题的具体工作内容 (110)三、设计分工建议: (110)四、课题成果的要求及评分意见 (110)第一部分验证性实验实验一I /O口输出实验—LED流水灯实验一、实验要求利用51单片机及8个发光二级管等器件,构成一个流水灯单片机系统。
Proteus仿真实验矩阵式键盘识别一一、实验目的通过对实验环境调试程序的使用设计出满足指标要求的电源电路熟悉Proteus对电源电路的仿真、测试过程。
设计一个4x4的矩阵键盘,以P3.0~P3.3作为行线,以P3.4~P3.7作为列线,在数码管上显示每个按键的0~F序号。
二、实验器件单片机AT89C51、瓷片电容CAP22Pf、晶振CRYSTAL 11.0592MHz、电解电容CAP-ELEC、电阻RES、排阻RESPACLK-7、按钮BUTTON、共阳数码管7SEG-COM-AM-GRN。
三、实验原理程序:#include"reg51.h"#define uchar unsigned char #define uint unsigned intuchar buff,times,j;uchar code dispcode[]={0xC0,0xF9,0xA4,0 xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x8 0,0x90,0x88,0x83,0xC6,0xA1, 0x86,0x8E};uchar idata value[8];void delay1ms(void){ uchar i;for(i=200;i>0;i--);}void delay5ms(void){unsigned char i,j;for(i=5;i>0;i--)for(j=230;j>0;j--);}void key_scan(void){uchar hang,lie,key;P3=0xf0;if((P3&0xf0)!=0xf0){delay1ms();if((P3&0xf0)!=0xf0){hang=0xfe;times++;if(times=9)times=1;while((hang&0x10)!=0){P3=hang;if((P3&0xf0)!=0xf0) {lie=(P3&0xf0)|0x0f;buff=((~hang)+(~lie));switch(buff){case 0x11:key=0;break; case 0x21:key=1;break; case 0x41:key=2;break; case 0x81:key=3;break; case 0x12:key=4;break; case 0x22:key=5;break; case 0x42:key=6;break; case 0x82:key=7;break; case 0x14:key=8;break; case 0x24:key=9;break; case 0x44:key=10;break; case 0x84:key=11;break; case 0x18:key=12;break; case 0x28:key=13;break; case 0x48:key=14;break; case 0x88:key=15;break;}value[times-1]=key;}elsehang=(hang<<1)|0x01;}}}}void main(void){while(1){key_scan();P0=dispcode[value[times-1]];} }四、原理图:五、实验结果六、结论:通过本次培训基本熟悉了protues软件,使我在今后的工作中添加了一门新的技能。
基于Proteus的网上单片机实验室设计与开发
本篇文章介绍了一种基于Proteus的网上单片机实验室的设计
与开发方案。
该方案可以帮助学习单片机的学生在网上进行实验练习,大大方便了学生的学习。
Proteus是一种模拟电路设计软件,它可以模拟各种电路设计,并预测电路的行为。
本方案利用Proteus的优势,可以在网上
实现单片机电路的模拟设计,用户只需要在网上进行虚拟实验就可以实现对单片机系统的学习。
该方案的主要实现方式是,将Proteus的虚拟单片机电路设计
移植到网站服务器中,并结合网页设计,实现一个能够通过用户输入指令,操控虚拟单片机,从而进行实验的网站。
该网站具有良好的用户体验,方便操作和上手。
用户只需要通过输入命令,即可在网站上操控虚拟单片机进行实验,比如可以输入LED灯的开关指令,或者输入按钮触发指令等等。
在实现过程中,我们不仅要考虑用户交互的体验,还需要考虑模拟的准确性。
这里我们可以使用Proteus现有的模拟器来模
拟单片机电路,保证模拟的准确性。
同时,我们还可以根据实验难度的增加,让用户对模拟的模型进行修改和升级,更加贴合实验的真实场景。
通过该方案,学生可以在不断实践和实验中逐渐提高自己的单片机实验能力,跨越理论和实践之间的巨大鸿沟。
而网上单片机实验室的开展也可以有效推动和促进单片机教学和实验的发展,为推动我国科技进步,培养科技人才做出重要贡献。
实验一 Proteus仿真环境认识实验一、实验内容阅读实验程序,了解星研集成软件的使用方法及调试功能。
二、实验目的及要求(一)实验目的通过建立一个具体的程序来了解Proteus仿真环境的使用方法及调试功能。
(二)实验要求1.学生在实验课前必须认真预习教科书与指导书中的相关内容,阅读C51语言源程序,为实验做好充分准备。
2.独立操作完成实验内容,并写出实验报告。
三、实验条件及要求计算机,C51语言编辑、Proteus仿真环境。
四、实验相关知识点1.C51程序设计。
2.Keil和Protues软件软件应用。
五、实验步骤1、打开Protues软件2、新建一个文件3、添加系统所需器件4、把系统所需要的所有器件均添加至编辑窗口5、连接导线6、直到所有线连接完毕7、添加系统所需电源和接地符号图1-14 系统接线图六、软件设计(Keil uVersion2操作说明)1、打开Keil uVersion2软件单击“开始”→“程序”→“Keil uVersion2”2、新建一个工程单击“Project”→“程序”→“New Project”3、新建一个C语言程序文4、把新建C语言文件添加到组5、修改字体的大小6、编写C语言程序#include <reg51.h>sbit f lash=P2^0;main(){flash=0;}7、编译文件七、Protues和Keil联机调试1、用Protues打开图1-12的硬件连接图并设置参数2、运行系统红色发光二极管变红八、退出系统、退出软件。
PROTEUS实验室建设方案1. 实验室申报理由及意义1.1 PROTEUS简介:Proteus是一种低投资的电子设计自动化软件,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1.2 虚拟实验室:虚拟实验室是利用计算机仿真技术,在计算机上学习模拟电路、数字电路、单片机应用系统等课程,并进行电路设计、仿真、调试等通常在实验室完成的实验。
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,即为虚拟实验室的本质。
1.3 PROTEUS实验室:采用PROTEUS仿真软件和相应的教学支持包构成的从虚拟到实际,从软件到硬件,从概念到产品的主要用于电路、单片机或嵌入式系统课程的实验实训实验室。
1.4 PROTEUS实验室申报理由:单片机教学包括理论与实践教学,而实践实训教学所占比例较多,硬件投入大。
在实践实训的中,需要大量的实验仪器和设备。
而一般的学校或个人没有较多的经费,因此,单片机的课堂教学及实验中存在诸多问题如:z单片机课堂教学以往多以理论教学为主,实验教学也多是进行验证实验。
但单片机是一门实践性很强的课程。
教学中需要很多硬件设备,如电脑、仿真机、实验电路、编程器等。
一般理论课堂难以辅助硬件进行教学,即便演示,效果也不好,一般单片机实验箱也只是起验证实验的作用。
z学生实验时也存在着不少问题,单片机实验室由于存在着场地和时间等问题,学生除了上课外,平时难得有机会实践。
个人配备单片机实验开发系统,因成本较高,很多学生无法承受。
同时一般单片机实验箱由于是成品,学生很难参与到其中的细节设计中去,学生动手能力很难得到训练与提高。
z实验设备不足,落后,单片机实验室建立成本高,一般学校很少有学生人手一套实验开发系统进行单片机实验及开发。
就算有,由于技术的不断更新,设备的不断老化。
实验仪器也会很快落后。
要解决此问题需要不断的重建单片机实验室。
务必带来资金耗费严重等问题。
1.5 PROTEUS实验室申报意义:PROTEUS软件具有以下优点:z Proteus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。
z 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。
z 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。
鉴于PROTEUS软件的优点,则以PROTEUS软件为核心构建的虚拟实验室具有以下意义: z构建实验室的硬件投入少,只需提供计算机即可。
z仪器仪表的数量、类型和质量,是衡量仿真软件实验室是否合格的一个关键因素。
PROTEUS实验室无需提供实验用仪器仪表,Proteus软件中提供了多种虚拟仪器仪表,且同一种仪器仪表可以在一个电路中随意的调用。
z实验室运行成本降低,因为实验过程中损耗小,基本没有元器件的损耗问题。
z实验室更新速度提高,而更新成本降低。
实验室更新时,只需更新仿真软件即可。
z支持学生自行实验。
PROTEUS软件支持单片机及其外围设备仿真,克服了传统实验教学时,学生自行实验时需购置较多外设备的缺点。
同时采用仿真软件后,也可以先在软件环境中模拟通过,再进行硬件的投入,这样处理,不仅省时省力,也可以节省因方案不正确所造成的硬件投入的浪费。
z支持学生的创新性培养。
PROTEUS实验室可充分发挥学生的创新性,克服了单片机实验箱由于是成品,学生很难参与到其中的细节设计中去的缺点,提供了训练与提高学生动手能力的平台。
2. 实验室建设的主要目标2.1 实验教学体系建设和实验教学内容改革的目标、措施(新实验教学大纲的制定、实验教材及实验指导书的编写、实验实验室的更新、新开出综合性、设计性实验的名称、学生能力培养等)及效益分析2.1.1实验教学体系建设和实验教学内容改革的目标:通过PROTEUS实验室的构建,使得实验教学体系建设和实验教学内容改革达到以下目标:z使实验内容更加全面。
实验的内容包括软件部分的汇编、C51等语言的调试过程,也包括硬件接口电路中的大部分类型,对同一类功能的接口电路,可以采用不同的硬件来搭建完成,从而克服传统实验硬件电路固定、学生不能更改、实验内容固定等方面的局限性,扩展学生的思路和提高学生的学习兴趣。
z降低实验室构建、运行和更新成本。
z进一步提高学生的设计能力及创新能力。
实验能力和实验设计能力的培养,是工科学生解决实际工程问题能力中较为重要的方面,因此,提供学生自行设计和创新性设计平台尤为重要。
z培养学生的协作能力。
一个比较大的工程设计实验室,是由一个开发小组协作完成的。
了解和把握别人的设计意图和思维模式,是团结协作的基础。
在Proteus中进行仿真实验时,所涉及到的内容并不全是学生独立设计完成的,因此对于锻炼学生的团结协作意识,是有好处的。
2.1.2实验教学体系建设和实验教学内容改革的措施:为配合实验教学体系建设和实验教学内容改革,配套以下措施:z制定新的实验教学大纲;z编写新的实验教材和实验指导书;z更新实验实验室z开设综合性实验交通信号灯模拟控制系统设计:利用单片机的定时器定时,令十字路口的红绿灯交替点亮和熄灭,并且用LED数码管显示时间。
计时器系统设计:利用单片机的定时器/计数器定时和计数,用LED数码管显示计时的时间;某键按下去计时,再按一下停止计时;另一键按下去时间清零。
频率计系统设计:利用单片机的定时器/计数器定时和计数,计算出频率,用LED数码管显示出来。
模拟时钟系统设计:从键盘上输入时间初值用定时器产生0.1s定时中断对时钟计数器计数,并将数值定时送数显管显示。
秒表系统设计:用AT89C51设计一个2位LED数码显示“秒表”,显示时间为00— 99秒,每秒自动加1,另设计一个“开始按键”和一个“复位”键。
z开设设计性实验计算器的设计基于铂电阻温度传感器的温度测控系统设计基于一线数字温度传感器(DS18B21)的温度测控系统设计直流电机控制伺服电机控制2.1.3实验教学体系建设和实验教学内容改革的效益分析:建立的新的实验教学体系,并进行相应的教学内容改革,将对教学带来以下效益: z降低实验室建设投入;z降低实验室运行投入;z降低实验室更新投入;z降低实验室设备维护投入;z提高实验质量,从而提高教学质量;z可培养学生的实验室设计能力,并降低学生科研投入;z支持学生创新性设计;z可培养学生的团队合作能力。
2.2 本实验室建成后的特色与定位、硬件水平与国内高校同类实验室的对比分析2.2.1本实验室建成后具有以下特色:z实验内容全面;z硬件投入少,经济优势明显;z学生可自行实验,锻炼解决实际工程问题的能力;z实验过程中损耗小,基本没有元器件的损耗问题;z与工程实践最为接近,可以了解实际问题的解决过程;z大量的范例,可供学生参考处理;z协作能力的培养和锻炼;z支持网络环境,实现实验室的虚拟化和网络化,大大提供实验室的使用效率和范围。
2.2.2本实验室建成后的定位:由于本系统采用虚拟软件和实物验证相结合的实验室模式,实验内容更加灵活,可根据不同学校的具体培养目标合理设置实验内容。
z对于以培养学生操作能力的院校,实验内容的设置可侧重于基础性实验;z对于以培养学生综合性能力的院校,实验内容的设置可侧重于综合性实验;z对于以培养学生创新性能力的院校,实验内容的设置则可侧重于设计性实验;综上所述,PROTEUS实验室可满足各类大、中专院校不同的实验要求。
2.2.3本实验室建成后的硬件水平本实验室建成后,实验室的硬件水平直接和软件挂钩,硬件随着软件的更新而更新。
PROTEUS软件的硬件满足单片机软件仿真系统的标准,并在同类产品中具有明显的优势;具有模拟电路仿真、数字电路仿真、单片机及其外围电路组成的系统的仿真、RS232动态仿真、I2C调试器、SPI调试器、键盘和LCD系统仿真的功能;有各种虚拟仪器,如示波器、逻辑分析仪、信号发生器等;目前世界上多种主流单片机系列以及各种外围芯片;支持大量的存储器和外围芯片。
总之,该软件是一款集单片机和SPICE分析于一身的仿真软件,功能极其强大,硬件库随时与更新。
因此,本实验室建成后,虚拟实验室的硬件水平可与当前硬件的发展同步。
2.2.4本实验室建成后与国内高校同类实验室比较具有以下优势:z实验内容更加全面。
实验内容包括软件部分的汇编、C51等语言的调试过程,也包括硬件接口电路中的大部分类型。
对于传统的采用单片机实验教学板的教学实验,由于硬件电路的固定,也就将单片机的CPU和具体的接口电路固定了下来。
在单片机的实际教学中,如果要涉及到51系列,也要涉及到PIC16系列,那么为了教学必然要投入两种单片机的实验教学板;同时在教学过程中所涉及到的接口电路,也需要有较大的投入和储备,以利于实验的进行和在实验过程中元件损毁后的更换。
而使用PROTEUS实验室,其支持的单片机类型有:68000系列、8051系列、A VR系列、PIC10/12系列、PIC16系列、PIC18系列、PIC24系列、HC11系列、ARM系列以及各种外围芯片,大大提高了实验室的综合能力,这是采用传统实验室模式无法企及的。
z实验室成本降低。
z学生设计能力得到充分体现;z学生创新性得到进一步的支持;z教学内容可与实际要求更贴近;z学生对教学内容的理解可更透彻;z Proteus具有网络授权模式,可以实现实验室的虚拟化和网络化,开创实验与教学的全新模式。
3. 本实验室的配置方案和选项3.1 Proteus Design Suite的功能与特点3.1.1智能原理图设计z丰富的器件库:超过8000种元器件,可方便地创建新元件;z智能的器件搜索:通过模糊搜索可以快速定位所需要的器件;z智能化的连线功能:自动连线功能使连接导线简单快捷,大大缩短绘图时间;z支持总线结构:使用总线器件和总线布线使电路设计简明清晰;z可输出高质量图纸:通过个性化设置,可以生成印刷质量的BMP图纸,可以方便地供WORD、POWERPOINT等多种文档使用。
3.1.2完善的仿真功能z ProSPICE混合仿真:基于工业标准SPICE3F5,实现数字/模拟电路的混合仿真;z超过8000个仿真器件:可以通过内部原型或使用厂家的SPICE文件自行设计仿真器件,Labcenter也在不断地发布新的仿真器件,还可导入第三方发布的仿真器件;z多样的激励源:包括直流、正弦、脉冲、分段线性脉冲、音频(使用wav文件)、指数信号、单频FM、数字时钟和码流,还支持文件形式的信号输入;z丰富的虚拟仪器:13种虚拟仪器,面板操作逼真,如示波器、逻辑分析仪、信号发生器、直流电压/电流表、交流电压/电流表、数字图案发生器、频率计/计数器、逻辑探头、虚拟终端、SPI调试器、I2C调试器等;z生动的仿真显示:用色点显示引脚的数字电平,导线以不同颜色表示其对地电压大小,结合动态器件(如电机、显示器件、按钮)的使用可以使仿真更加直观、生动;z高级图形仿真功能:基于图标的分析可以精确分析电路的多项指标,包括工作点、瞬态特性、频率特性、传输特性、噪声、失真、傅立叶频谱分析等,还可以进行一致性分析;z独特的单片机协同仿真功能:a.支持主流的CPU类型,如ARM7、8051/51、A VR、PIC10/12、PIC16、PIC18、PIC24、HC11、BasicStamp等,CPU类型随着版本升级还在继续增加;b.支持通用外设模型,如字符LCD模块、图形LCD模块、LED点阵、LED七段显示模块、键盘/按键、直流/步进/伺服电机、RS232虚拟终端、电子温度计等等,其COMPIM(COM口物理接口模型)还可以使仿真电路通过PC机串口和外部电路实现双向异步串行通信;c.实时仿真支持UART/USART/EUSARTs仿真、中断仿真、SPI/I2C仿真、MSSP 仿真、PSP仿真、RTC仿真、ADC仿真、CCP/ECCP仿真;d.支持单片机汇编语言的编辑/编译/源码级仿真,内带8051、A VR、PIC的汇编编译器,也可以与第三方集成编译环境(如IAR、Keil和Hitech)结合,进行高级语言的源码级仿真和调试;3.1.3实用的PCB设计平台z16个铜箔层,2个丝印层,4个机械层加上板沿,禁止布线层,抗蚀掩模和阻焊层z任意角元件的布置和焊盘栈z完全自动的连线(ratsnest)以及力向量生成z理想的基于网表的手工布线系统z无栅,多边形电源板z物理设计规则检测保证设计的完整性z超过1000种标准封装的元件库z Windows装置的任何输出z完整的CAMCAM输出以及嵌板工具z自动插入机器的拾取和布置文件自动设计:z元件自动布置;z基于多策略栅格的自动布线;z SMT输出的特殊例行程序;z在多数板上实现100%撤消以及重试;z减少过孔的数目和铜膜导线的长度。