基于Proteus和Keil软件虚拟仿真技术在单片机系列课程中的研究应用.docVIP

PAGE PAGE 1 基于Proteus和Keil软件虚拟仿真技术在单片机系列课程中的研究应用 　　摘要：针对单片机系列课程在传统教学中存在的弊端，本文引入了Proteus和Keil软件对教育教学实践进行改革。随着近几年不断增长的扩招及新上专业的需求，实验室对多种实验仪表的更新和维护需求也不断增长，除了各种成套实验箱外还需配置多种的实验仪器。这样一来不仅仪器的种类和数量增加很多，而且对实验经费和实验室的使用面积也提出了更高的要求。在这样的环境下，虚拟仿真技术的优势就得到了体现，它不仅能够节约大量仪器设备的经费投入，而且具有更新速度快，更新方式简便等优点，能够很大程度地提高单片机系列课程的教学科研质量和效率。 　　关键词：教学改革；虚拟仿真；Proteus；Keil 　　中图分类号：TP368.1文献标识码：A文章编号：1007-9599（2012）21-0000-02 　　1引言 　　“单片机原理及其应用”系列课程在大学多个专业中都被列入主干专业基础课程，如电气工程及其自动化、生物医学工程、机械专业以及通信工程等专业，单片机原理及其应用者们课程的教学任务是让学生掌握关于单片机的基本工作原理，并掌握单片机的硬件结构及软件应用技术。单片机原理及其应用也是一门非常具有实践性的课程，学生在学习过程中需要对其硬件电路进行设计、编制软件程序以及仿真调试等，这样是为了加深学生对所学知识的理解，并提高他们的分析问题和实际动手解决问题的能力。除此之外，还对学生的思维和创新能力起到拓展作用。使用虚拟仿真技术不仅能给教学工作提供更好的服务，还能对传统实验教学中存在的问题进行改革，对新的实验模式进行探索，实现多种途径的单片机教学和电子设计大赛的创新。 　　2Proteus和Keil虚拟仿真技术在单片机系列课程中的应用 　　用软件仿真设计出基于单片机的液体点滴速度监控系统，顾名思义，该系统就是一个以单片机为载体的智能化系统，它能实现代替医务人员监控病人点滴速度的功能。该系统采用了AT89C51作为核心处理单元，以光敏传感器对液体的滴数进行监测，通过按键控制点利用步进电机对当前点滴的速度进行调整，当药液低于一定标准可通过蜂鸣器报警。 　　本文主要对基于AT89C51单片机制作而成智能化的液体点滴速度检测与控制装置进行系统设计的分析，首先我们对该装置的基本组成结构进行分析，其主要组成系统包括液滴速度测试系统、液体滴速控制系统、显示装置与键盘输入控制系统以及报警系统。本装置实现药液调整的功能是通过单片机控制步进电机实现的，当压强与高度所成的比例被单片机数据处理系统反馈回来时，单片机便能通过驱动减速电机对螺旋机构实现压紧操作从而完成对不步进电机的控制。点滴速度的设定是通过键盘来操作的，设定有效范围40-100滴/分，对相应误差范围进行控制，并且当点滴液体到达所设置的警戒线数值后，便会驱动单片机内部数据处理程序发出报警信号。以单片机为主要控制系统对液体点滴速度监控装置进行设计，并利用Proteus和Keil软件结合进行仿真过程，实现将理论应用于实际的教学目标。对系统硬件的设计进行分析，我们发现整个设计系统中包含以下几个组成部分：液滴速度检测电路，滴速显示电路，滴速控制电路以及报警电路等。 　　在液滴速度检测电路中，系统采用的数据采集方法为光敏感应法，发射光源为红外光源GS系列管，光源发出高频光脉冲，为一束平行光，通过红外光敏接收管进行接收。信号接收完成后需要经过信号放大器将光信号进行放大，进而转化为电脉冲信号。此系统的应用原理为，当光路上出现遮挡时，光信号的强弱便会出现改变，而这个变化正是整个系统关键的数据来源，对这个变化需要进行同步介调和放大后才能转化为标准模拟信号，最终输出。 　　滴速显示电路的控制主体为单片机AT89C51，进行串行通信的部件为P2口和LED模块。该系统的设计思路为，将GPS8-2作为液滴速度检测传感元件，液滴的相关数据经过转换成数字信号处理后传送给AT89C51进行计算，再由AT89C51将对信号进行程序运算的结果进行转换后发给LED显示系统。在LED显示系统中进行显示设置时，要求为能在LED上实时显示点滴液滴速，具体显示方式为从低位开始显示，依次往上十进制，可显示从0到100以内滴速。使用者通过对所显示的当前的点滴液滴速实况，对滴速进行实时的调整和控制。首先使用者利用键盘接口对所需要的点滴滴速进行设定，而整个系统会在整个监控过程中将实际滴速与设定值进行实时比较，并判断当前的滴速是否符合设定的速度。如果超出或低于所需求的滴速则使用液滴控制电路对其进行调节，实现了对点滴液速度的控制。 　　对滴速进行控制和调节这一功能的实心是通过控制步进电动机实现的。点滴监测电路会时刻对监测到的信号进行软件系统内部的对比，并根据具体对比结果向步进电