朱嶸濤1,，徐愛鈞2

　　（1. 長江大學 工程技術學院,，湖北 荊州 434020,；2. 長江大學 電信學院，湖北 荊州 434023）

       摘要：針對目前Proteus仿真軟件在電類專業(yè)課程中應用研究單一的現(xiàn)狀和問題,，提出應強調Proteus仿真軟件在電類專業(yè)課程中的相互融合與促進,，提升學生對所學相關課程知識的理解和相互貫通，不再局限與某一門課程,。在結合理論分析的基礎上,，首先用Proteus對模擬電子技術中直流穩(wěn)壓電路進行仿真，然后使用Proteus對數字電子技術中模數轉換電路進行硬件仿真,，最后將直流穩(wěn)壓電路和模數轉換電路應用到單片機系統(tǒng)中,，使用Proteus軟件進行聯(lián)合仿真測試,。實踐教學結果表明，這種方法能更好地幫助學生理解和認識所學電類專業(yè)課程,，在很大程度上提高了學生對電類專業(yè)課程的興趣和積極性,。

　　關鍵詞：仿真；直流穩(wěn)壓電路,；模數轉換；單片機

　　中圖分類號：TP368.1;TN79;TN7104文獻標識碼：ADOI： 10.19358/j.issn.1674-7720.2017.08.028

　　引用格式：朱嶸濤,，徐愛鈞.Proteus仿真軟件在電類專業(yè)課程中的應用研究［J］.微型機與應用,，2017,36（8）：88-91.

0引言

　　*基金項目：長江大學工程技術學院教學研究基金項目(2016JY07)Proteus是全球著名的EDA工具(仿真軟件)，從原理圖繪制,、代碼調試到單片機與外圍電路協(xié)同仿真,，一鍵切換到PCB設計，真正實現(xiàn)了從概念到產品的完整設計,。在教學領域,，Proteus是一個巨大的教學資源，可以應用于：(1)模擬電路與數字電路的教學與實驗仿真,；(2)單片機與嵌入系統(tǒng)軟件的教學與實驗仿真,；(3) 微控制器系統(tǒng)的綜合實驗仿真；(4)創(chuàng)新實驗與畢業(yè)設計仿真,。主流的電類專業(yè)有4個,，分別是通信工程、電子信息工程,、自動化和測控技術與儀器專業(yè),。電路分析基礎、模擬電子技術,、數字電子技術和單片機微機原理與應用這4門課是電類4個專業(yè)的通用課程,，且這4門課程都可以用Proteus進行仿真教學，因此本項目的研究具有較強的應用價值和推廣價值,。

　　近5年來與Proteus相關的參考文獻［14］只對Proteus軟件在某一門電類專業(yè)課程上的應用做了研究,，并沒有對Proteus軟件在電類專業(yè)課程中的應用進行一個系統(tǒng)化研究。因此本文有助于解決電類課程相對獨立的現(xiàn)象,，使之成為一個相互補充,、相互促進的有機整體，而不再是某一門具體課程,，使學生能從一個更高的層面來學習電類專業(yè)的相關課程,，也能讓學生理解為什么要學好這些課程和學好這些課程的用途。

1直流穩(wěn)壓電源仿真

　　直流穩(wěn)壓電源是模擬電子技術課程中很重要的一個部分,，很多數字芯片,，如模數轉換芯片,、數模轉換芯片和單片機正常工作時都需要穩(wěn)定的±5 V的直流電壓供電。

　　直流穩(wěn)壓電源主要由電源變壓器,、整流電路,、濾波電路和穩(wěn)壓電路四部分組成。電源變壓器將220 V,、50 Hz的交流電壓變?yōu)樗璧碾妷盒盘?，接著通過整流電路將交流電變成脈動的直流電壓，然后通過濾波電路濾除較大的紋波電壓,，最后通過7805和7905穩(wěn)壓芯片所組成的穩(wěn)壓電路獲得所需的±5V穩(wěn)定電壓［5］,。

　　直流穩(wěn)壓電路的仿真測試原理圖如圖1所示，經測試：當輸入220 V,、50 Hz的交流電壓時,，輸出端獲得的電壓為+5.01 V和-5.02 V，與理論值5 V的誤差分別為0.2%和0.4%,，能較好地滿足常用數字芯片的供電要求,。

　　2.1ADC0808簡介

　　圖2ADC0808內結構圖ADC0809是數字電路中經典的A/D轉換器，具有8路模擬量輸入通道,，有轉換起?？刂疲M輸入電壓范疇為0~+5 V,，轉換時間為100 μs,，它的內部結構如圖2所示。ADC0808的引腳功能描述如下：IN0~IN7為模擬采集通道,；ADDA,、ADDB和ADDC用于選擇8路模擬采樣通道的一路；ALE為輸入信號用于鎖存采樣通道,，高電平有效,；START為輸入信號用于啟動模數轉換，高電平有效,；EOC為A/D轉換結束信號,，高電平表示模數轉換結束，低電平表示模數轉換正在進行,；OE為輸入信號,，轉換結束時，若OE為高電平則允許轉換數據從D0~D7輸出,；CLK為時鐘脈沖輸入端,，要求時鐘頻率不高于640 kHz；VREF+,、VREF-為基準電壓輸入端,，典型值分別為+5 V和0 V,；VCC接+5 V電源，GND接地［6］,。

　　2.2ADC0808時序圖和操作步驟

　　ADC0808的工作流程圖如圖3所示,，故對ADC0808的操作分為以下4個步驟：

　　（1）輸入3位地址,，并使ALE=1,，將地址存入地址鎖存器中，經地址譯碼器譯碼從8路模擬通道中選通一路模擬量送到比較器,；

　?。?）送START一高脈沖，START的上升沿使逐次逼近寄存器復位,，下降沿啟動A/D轉換，并使EOC信號為低電平,；

　?。?）當轉換結束時，將轉換的結果送入到輸出三態(tài)鎖存器,，并使EOC信號回到高電平,，通知CPU已轉換結束；

　?。?）當CPU執(zhí)行一讀數據指令,，使OE為高電平，則從輸出端D0~D1讀出數據,。

　　2.3ADC0808的硬件測試

　　ADC0808的硬件仿真測試原理圖如圖4所示,，ADDA、ADDB和ADDC均接地表示選中模擬采樣通道0,，具體測試步驟如下：(1)首先松開ALE按鍵,，使ALE引腳為高電平鎖存模擬通道0，接著松開START按鍵,，然后閉合ALE鍵和START按鍵,，使START產生一個高脈沖來啟動A/D轉換；(2)當看到EOC引腳由低電平變成高電平時,，表示A/D轉換結束,，但此時并沒有對應的發(fā)光二極管點亮，因為OE還沒有變成高電平,；(3)松開OE按鍵,，使OE引腳為高電平，會看到與通道0電壓值相對應的發(fā)光二極管都會被點亮,。理論上A/D采樣的電壓值與輸出引腳的之間的關系為：模擬采樣電壓值=5*A/D轉換結果/255,。

　　首先將滑動變阻器調至電壓表示數為0 V的位置,，然后按照硬件測試的步驟，會得到與0 V電壓值對應的A/D轉換的結果,，記錄在表1中,，重復上述的步驟，分別測出電壓表示數為1.25 V,、2.5 V,、3.75 V和5 V對應的A/D轉換的結果，記錄在表1中,。仿真測試的結果與理論分析結果一致,，說明硬件測試的方法和步驟是正確的。

3數據采集系統(tǒng)仿真

　　多路數據采集系統(tǒng)由直流穩(wěn)壓電源,、單片機最小系統(tǒng)和ADC0808模數轉換三個部分組成,。直流穩(wěn)壓電源是模擬電子技術中課程中的內容，單片機最小系統(tǒng)是單片機原理與應用課程中的內容,，ADC0808模數轉換模塊是數字電子技術課程中的內容,。從這一個小的方面就可以看出，電類專業(yè)的很多課程是相鋪相成,、互相促進,、有機協(xié)調的一個整體，只是不同課程的側重點不同而已,。ADC0808硬件測試就是為了單片機編程服務的,，只要理解按鍵的兩種狀態(tài)就可以了，如按鍵按下表示低電平,，按鍵松開表示高電平,。單片機的I/O引腳正好也只有兩種狀態(tài)，即高電平和低電平,，那么就可以用單片機的I/O引腳來替換按鍵,，通過編程就可使對應的引腳輸出高電平或低電平。

　　數據采集系統(tǒng)的仿真電路原理圖如圖5所示,，直流穩(wěn)壓電源為單片機和ADC0808的正常工作提供穩(wěn)定的直流穩(wěn)定電壓,。

　　數據采集主程序如下［7］：

　　void main()

　　{uint ad;

　　while(1)

　　{

　　ADDC=0;ADDB=0;ADDA=0;//選擇通道0

　　ALE=1;START=1;//將引腳置高電平

　　Delay20us();//延時用于鎖存采樣通道

　　ALE=0;START=0;//將引腳置高電平

　　while(!EOC);//EOC引腳為高電平，表示轉換結束

　　OE=1;//將OE引腳置高電平

　　ad=P1;

　　P0=ad;

　　OE=0;//將OE置低電平,禁止數據輸出

　　}

　　}

　　經仿真測試,，數據采集系統(tǒng)仿真的測試結果與表1的結果相同,，說明先對數字芯片進行硬件測試有利于單片機程序的編寫，也加深了學生對數字芯片的認識,。當自己不會寫單片機程序或者寫的程序沒有出現(xiàn)預期的結果時,，可以先從數字芯片硬件測試入手查找問題的所在。

4結論

　　在電類專業(yè)的很多課程的教學中，教師們會經常使用Proteus仿真軟件,，這樣有利于加深學生對所學知識的理解,，但更重要的一點在于要強調所學的知識在電類專業(yè)的其他課程中會用到，并且還可以使用Proteus仿真軟件進行聯(lián)合仿真測試,，這樣學生心理就會明白Proteus仿真軟件不僅能幫助自己理解現(xiàn)在所學的課程,，還能幫助自己學習電類專業(yè)的其他課程。

　　實踐證明：本項目的研究不僅提高了學生的學習興趣和課程的教學質量,，還讓學生對電類專業(yè)的課程有了一個更高層次的認識,，同時也解決了電類專業(yè)課程相對獨立的現(xiàn)象，使之成為一個有機高效的整體,。

　　參考文獻

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