2024年6月9日发(作者：)
科技与创新
┃
ScienceandTechnology&Innovation
2023年第01期
2095-6835
（
2023
）
01-0176-03
文章编号：
Proteus仿真软件在单片机教学实践中的应用
庞宝麟，封岸松，李帅
（沈阳化工大学，辽宁沈阳110000）
＊
摘要：
根据近年来单片机技术发展的需要，分析了单片机教学实践过程中存在的问题，并对单片机教
学改革模式进行了探索。以Proteus为实例，重点论述了Proteus软件在单片机教学实践中的应用方法，
为单片机课程改革提出了宝贵的经验。
关键词：Proteus；单片机；教学实践；教学改革
G642；TP368.1
中图分类号：
A
文献标志码：
DOI：10.15913/.2023.01.048
济学、建筑、计算机等。慕课以录像形式呈现，并附
有讲义和作业。只要在规定的时间内学完课程，并按
时交作业，参加期末考试，通过考试后就会得到电子
结业证书。这种学习方式基本上不受时间和地点的限制，
除了专业课程，学生还可以学习各种感兴趣的其他课程。
1.2微课
微课是指运用信息技术按照认知规律，呈现碎片
化学习内容、过程及扩展素材的结构化数字资源。微
课的主要特征是：主持人讲授性、主持人可以出镜、
可以画外音、流媒体播放性。它可以以视频、动画等
形式基于网络流媒体播放。微课教学时间较短、教学
内容较少、资源容量较小，适用于移动设备的学习。
1.3混合式教学
混合式教学即将在线教学和传统教学的优势结合
起来的一种“线上+线下”的教学。通过2种教学形式
的有机结合，可以把学习者的学习由浅到深地引向深
度学习。
近2年由于疫情的原因，很多高校在整个学期都
采用了线上教学模式，由于单片机课程属于理论和实
际结合十分紧密的课程，受到教学环境和硬件条件的
限制，线上实践类环节采用传统的教学方式较为困难。
单片机教学所对应的实践课时较少，采用传统的硬件
开发板进行单片机实验项目时，一些实验项目需要示
波器、万用表等设备，学生在线下需要购买相应设备，
成本较高，因此课后很难有再实践的机会；并且由于
是网络教学，教师无法临场指导，采用硬件开发板需
单片机技术属于嵌入式技术，近年来在信息电子
工程领域迅速发展。随着科技的进步，计算机等相关
技术发展迅猛，社会上对相关人才的需求也迅速增长，
相应的单片机这类课程的重要性也越来越明显。目前
大多数工科专业都开设相关课程，因此单片机相关课
程已成为工科专业的专业基础课程。传统的单片机教
学一直是采用传统的“老师讲，学生听”的教学模式，
教学过程枯燥，教学以理论教学为主，理论与实际结
合相脱节，学生学习积极性不高，缺乏独立思考和分
析解决问题的能力。在工科院校的教育改革过程中，
人们越来越认识到实践环节的重要性
[1]
。随着科技的发
展，网络技术及移动通信技术大面积普及，传统的单
片机教学模式已经不能适应培养单片机应用型人才的
教学要求。针对这种情况很多学校都进行了相应的单
片机教学改革，如增加实践环节的比例、采用慕课及
线上线下混合式教学等新型的教学形式。为了能让学
生真正掌握单片机技术，积极主动地去学习单片机方
面的相关知识，亟需改变教学模式
[2]
。
1单片机教学模式探讨
目前，随着教学改革的推进，越来越多的教学模
式涌现出来，如慕课、微课、线上线下混合式教学等。
1.1慕课
慕课（MassiveOpenOnlineCourse，MOOC）是
近几年兴起的一种在线教育方式，里面涵盖了一些重
点学府的课程，比如武汉大学、西安交通大学、同济
大学的课程，内容面也广，几乎各个专业都有，如经
——————————————————————————
＊［基金项目］沈阳化工大学课程资源项目（化大发〔2021〕112号）；2021辽宁省普通高等教育本科教学改革
研究优质教学资源建设与共享项目；2022年度辽宁省普通高等教育本科教学改革研究项目（优质教学资源建设
与共享项目，辽教办〔2022〕160号）
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要进行硬件连接，然后将软件烧录到芯片中，再进行
联机调试，任何一个环节出现问题，实验就无法进行，
学习效率较低。同时由于单片机类课程涉及到的相关
课程设计实践环节很多是较为复杂的系统，开发板电
路固定，有些设计无法采用，需要自己焊接电路，增
大了学习成本。为了解决以上问题，可以将Proteus仿
真应用在单片机教学实践中
[3]
。
2018年教育部高等教育司吴岩司长提出：“各高校
要全面梳理各门课程的教学内容，淘汰‘水课’、打造
‘金课’，合理提升学业挑战度、增加课程难度、拓展
课程深度，切实提高课程教学质量”。这是教育部文件
中第一次正式使用“金课”这个概念。国家层面上已
经为打造“金课”提供了必要条件，如为建设中国“金
课”提供政策保障、组织保障、机制保障、评价保障、
经费保障共5大方面的保障，实施一流课程的“双万”
计划。建设1万门国家级一流线上线下精品课程，也
叫国家“金课”；打造1万门省部级一流线上线下的精
品课程，也叫地方高校的“金课”，通过优质的“金课”
来提高学生们的综合能力。而把Proteus仿真软件用于
单片机实践环节可以真正助力单片机的“金课”建设。
2Proteus仿真软件在教学中的应用
2.1Proteus仿真软件简介
Proteus软件作为现代辅助工程设计工具，是一款
由英国LabCenterElectronics公司研发的软件。除了具
有其他EDA（ElectronicDesignAutomation）工具的功
能外，它可以结合电子技术、单片机等进行电路设计，
有效降低设计难度，减少工作量，尤其可以减少元器
件的损耗，降低设计成本；同时仿真效果较好、兼容
度高，只要一台电脑就可以安装使用，十分适合线上
实践环节的展开
[4]
。
2.2Proteus仿真软件的优势
Proteus仿真软件既可以设计印刷电路板，又可以
在线仿真；既可以仿真模拟电路，又可以仿真数字电
路，同时本身支持Keil、IAR等多种编译工具，编译
好的程序可以直接运行无需下载。该仿真软件的仿真
库里具有AVR、PIC、51、ARM、8086等多种常用芯
片，近年来又增加了国内流行的STM32和DSP系列
处理器，库中的常用元件超过了27000多种。单片机
常用的一些外围器件，如I
2
C接口的存储芯片和并行
接口键盘显示芯片，各种类型的显示器，如LED、LCD、
LED点阵等一应俱全，常用的外设芯片如8155、8255，
AD/DA芯片如0832、0808以及时钟芯片DS1302等都
可以在库中找到。同时该软件提供各种典型的终端，
如示波器、直流电机、步进电机等；提供各种输入源，
如温度传感器，脉冲输入信号等。且该软件仿真显示
生动，如示波器类动态器件可实时调节波形大小等。
2.3基于Proteus的单片机教学实例分析
“单片机原理与应用”这门课程一般是理论与实
践相结合，因此实践环节必不可少，在实践环节中利
用Proteus仿真软件可以让学生更直观地感受单片机的
设计方法。本门课程的实验部分设置了4个实验，都
可以用Proteus进行仿真。
下面选取2个典型的实例来进行分析。
频率信号发生器设计：要求利用单片机的定时器
设计一个频率信号发生器，发出方波，方波从对应的
单片机IO口输出。利用Proteus仿真软件设计的硬件
电路如图1所示。
30nF
30nF
10k
10nF
图
1
频率信号发生器硬件图
从图1中可以看到，仿真软件设计非常简单，可
以直接绘制单片机最小系统，然后从单片机的P1.0接
口连接一个虚拟示波器就可以了。相比硬件开发板连
接更简便，且不容易出错。
软件设计利用Keil软件进行编程，生成Hex文件，
也可以直接用Proteus本身的编译环境进行编程，编程
结束可以直接调试，调试结果如图2所示。从图中可
以看出显示界面清晰、波形完整、各个按钮可调，同
硬件开发板相比显示效果更好、干扰更小。
30nF
图
2
仿真效果图
人机交互接口设计：要求利用单片机的键盘显示
器实现一个人机交互系统。按下某一按键，在显示器上
（下转封三）
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（上接第177页）
显示对应的键值。利用Proteus仿真软件实现的电路图
如图3所示。
电子竞赛等。Proteus软件和单片机相关教学环节的有
效结合有助于学生有效地掌握所学知识，缩短设计时
间，提高教学效率，对单片机的实践教学有指导意义，
对于学校来说降低了成本。尤其是在疫情时期的线上
教学环节，可以完全替代线下实验，提高了学生的学
+5V
习兴趣，培养学生分析问题、解决问题的能力。
4结语
单片机的教学手段是灵活多样的，教学方法也因
人而异，随时改进教学方法是十分必要的，只有不断
图3键盘/显示电路图
从图3中可以看出，利用该软件绘制电路图时，
可以选择矩阵式按键和LED数码管来实现硬件电路的
搭建，电路中的电阻为限流电阻。并且通过图3可以
看出，Proteus软件绘图在本实验中相比硬件开发板接
线简单，不仅节省了成本，且显示器不易烧坏。
软件设计利用Keil软件或Proteus自带的编译环境
编辑程序，编译完毕后运行，就能在软件中直接查看
仿真结果，如图4所示。
地改进教学方法才能激发学生的学习兴趣，取得较好
的学习效果。应该不断加大教学改革和探索的力度，
同时Proteus仿真软件在使用过程中还有一些问题亟待
解决，如由于是软件仿真，跟实际硬件开发板相比，
在开发项目时没有仿真出真实环节中的干扰问题，对
硬件电路的设计要求没有实际开发板严格，电源的大
小、变化对电路的影响不明显及真实的电路虚连问题
体现不出来等。未来应该在Proteus仿真软件的使用过
程中充分考虑到以上问题，合理利用仿真软件。
参考文献：
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［2］苟垚，王影.关于打造“金课”教学模式在单片机
课程中的应用与研究［J］.科技经济导刊，2019
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［3］丁莉，何波.Proteus仿真软件在单片机教学中的应
+5V
图4键盘/显示仿真结果
用［J］.教育教学论坛，2019（49）：256-257.
［4］寇为刚，贺国庆.Proteus仿真软件在单片机教学中
的合理应用［J］.发展，2019（12）：106-107.
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作者简介：庞宝麟（1976—），男，辽宁抚顺人，硕士，
讲师，主要从事智能测控、仪器仪表方面的研究工作。
（编辑：丁琳）
从以上2个典型实例中可以看出，Proteus仿真软
件基本上可以替代硬件开发板来实现实验程序的设
计，节省了设计成本。
3展望
可以将Proteus仿真软件应用于更多的单片机应用
场景中，如实验、单片机课程设计、毕业设计、各类
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［9］李滨宇.基于偏最小二乘法的散射光谱探测反演研
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，男，陕西西安人，在读硕
作者简介：
何战（1996—）
士，主要研究方向为硫化物微量元素微区分析。
（编辑：张超）
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