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Proteus虚拟实验室建设和其实验项目开发探究 　　摘 要：本文阐述了基于网络平台的以Protues和Keil软件为核心的电子类虚拟仿真实验室的框架和构建方案。另，论述了针对电子技术和单片机教学及其科研的虚拟实验项目的开发，在此基础上构建了网络化、虚拟化、开放性、经济型的先进虚拟实验室。 关键词：Proteus；虚拟实验室；网络平台；虚拟实验项目 中图分类号：TP368 Proteus是英国Labcenter公司研发的多功能电子辅助仿真设计软件[1]。它能将电子线路设计、单片机和嵌入式技术以仿真实践教学的方式呈现，学生可以根据自己的思想改变电路、程序、参数和条件进行创新设计。因此它起到了创设优良的教学情境、增强兴趣、提升自信的作用。为此，建立基于Proteus的多门类的实验平台（如电路分析、模数字电路和单片机实验室等），并基于此开设了相应的实验课程，设计由简单到复杂，环环相扣的配套实验项目就可以建立一个以虚代实、以软代硬的先进实验室。 1 Proteus虚拟实验室的建设 1.1 虚拟实验室网络平台 计算机网络硬件平台（校园网服务器、交换机、教师和学生电脑、教室或者实验室电脑）、一套电子仿真软件（Proteus+Keil），以及相关的虚拟实验教程，就可相当于一个设备先进的实验室。以虚代实、以软代硬，就可以在此基础上学习电路分析、模数电路、单片机等课程，进行软硬件的设计、仿真、调试等实验[2]。本实验室配置选择了8051系列、AVR系列、PIC10、12、14系列8位单片机的仿真平台；同时还选择了PIC24，dsPIC33系列的16位处理器的仿真平台；还选择了ARM系列的32位的开发平台，涵盖了当今主流的从8位到32位的处理器应用环境。 1.2 仿真软件的安装和应用 Protues和Keil软件的安装和应用是虚拟实验室建设的关键环节。应用Protues软件能够实现电路硬件的设计、仿真和图形显示功能，它拥有丰富的元器件仿真资源，有30多个元件库，能仿真数字和模拟、交流和直流等数千种元器件。此外，它还提供仿真仪表资源：示波器、逻辑分析仪、信号发生器、交直流电压（流）表等。利用Keil软件能够实现软件程序的编写、编译和调试。同时两个软件能实现联调，将软硬件结合在一起，并将结果以画面形式显示出来，达到完美的单片机模拟开发全过程[3]。 2 Protues虚拟电子类实验项目的开发 设计一个循序渐进，由浅入深的电子类的实验课程[4]，不断收集和思考新颖的、实际的实验项目是建立Protues先进实验室的关键[5]。 2.1 Protues电子类教学实验项目的开发 1.电子技术实验项目的研发 图1 电子技术虚拟实验内容结构图 图4给出了Proteus实验室可以开展的三个层次的实验内容：（1）验证性实验；（2）综合性实验；（3）创新性实验。验证性实验以培养学生操作能力为主，帮助学生巩固学习到的理论知识；进阶性实验以培养学生综合性设计能力为主；创新性实验以培养学生创新思维设计能力为主[2]。图4给出了每层次实验开展电路分析课程、模电课程、数电课程的相应典型实验。 2.单片机实验项目的开发 单片机是一门实践性环节很强的课程， 其目的就是为了让同学们更好的掌握单片机的实际操作并验证其功能效果，从而更好地将理论知识和实验操作完整的结合起来[。图5为单片机三层次虚拟实验项目的结构图。 图2 单片机虚拟实验内容结构图 借助Proteus虚拟实验平台，可以对51系列、AVR、PIC、Motorola的68HC11系列单片机等常用的MCU应用系统的设计、仿真和调试，此过程中也贯穿了电路、模电和数电的设计实验。在图5实验内容中，老师可以根据实验的阶段设计由简单到复杂的包括课程教学、课程设计、毕业设计和技能大赛等的三层次的实验。在仿真设计中学生可以完成电路图、PCB和代码的编写、仿真和调试等，并能够在屏幕上看到真实生动的仿真结果。如果辅之以数量有限的验证实验板，那么就可以完成从教学到产品开发一系列的实验，并且该平台可以随着Protues软件的升级而升级。 2.2 基于Protues的科研项目的开发 单片机系统的开发融合了电路、模（数）电的相关技术，被广泛地应用于生产、生活各个领域。通过具体的项目案例来学习单片机系统的开发是一条科学、高效的途径。一方面，老师可以积极和企业合作，开发产品，提供服务和培训，使理论转化成实践。另外，老师除了带领学生参加电子设计大赛以外，还可以申请如（省）市级、国家级的科研类的课题，也可以参与虚拟实验教材的编写，为教改和科研提供指导。以上研究活动，也可以让学生参与进来，积极促进了学生主动参与实践、主动创造探索，充分发挥