Proteus VSM辅助教学的体会.doc

Proteus VSM辅助教学的体会 　　摘要:本文针对计算机及相关专业硬件类课程存在的问题,结合本人在教学过程中引入Proteus虚拟系统仿真模型的教学成果与体会,阐述在数字系统设计、计算机组成原理、单片机技术以及其他硬件课程中全面引入Proteus 虚拟系统仿真模型进行辅助教学的必要性与可行性。 　　关键词:Proteus;仿真;虚拟仿真模型 　　 　　目前,计算机及相关专业硬件课程存在一系列问题,如教学内容抽象、难于理解,课程之间缺乏有效衔接,实验设备不足;传统实验箱实验内容较少且程式化,缺乏形象生动的辅助手段,学生的学习兴趣较差,综合实验和创新手段不足。 　　Proteus是英国Labcenter Electronics公司开发的一款EDA软件,是目前世界上最先进、最完整的嵌入式系统设计与仿真平台。通过Proteus的虚拟系统仿真模型,可以有效缓解或部分解决硬件课程教学中的问题。Proteus具有电子元件丰富、内容全面,可满足多门硬件类课程的需求。其元件库中的元器件大多可直接用于实际电路的搭建,而且该软件所提供的虚拟仪表,既可靠又经济,既接近实际仪表的效果,又不需维护,不会因为学习者的误操作或使用不当而造成设备或人身安全问题。因此,任课老师可在课堂上以形象生动的仿真演示提高学生的学习兴趣,引导学生将相应实验推广至课外的任何地点。学生可根据自己的需要,自行设计实验项目,从系统提供的元件库中找到相应的虚拟元件,形成自己的实验电路,从系统提供的虚拟仪器中找出自己需要的仪器设备,用可行的编程工具编制相应软件代码,按实际需要拟定实验步骤,尝试解决学习过程中的各种疑难问题,提高自己的综合能力。 　　1Proteus VSM在数字系统设计课程教学中的体会 　　数字系统设计课程是计算机及相关专业中一门非常重要的专业基础课,其主要内容是组合逻辑电路和时序逻辑电路的分析与设计。通过引入Proteus的虚拟系统仿真模型,可以集电路的设计与仿真于一体,让学生直观地看到电路的运行效果,加深对常用中规模集成电路的理解和掌握。 　　比如,在讲组合逻辑电路的比较器CD4585时,通过如图1所示的简单的电路,就能使学生很好地掌握其基本用法。 　　 　　CD4585是可实现两个4位二进制数比较的中规模集成电路,通过多片级联,也可实现更多位数的比较[1]。 　　图1所示的状态是两个数据相等的电路与仿真结果,通过拨动DSW1可以改变A的4位二进制值,通过拨动DSW2可以改变B的4位二进制值,若A3A2A1A0对应的值大于B3B2B1B0的值,仿真结果将会是QAB的输出有效,即D3亮;若A3A2A1A0对应的值小于B3B2B1B0的值,仿真结果将会是QAB的输出有效,即D1亮;如果不将6#(A=B)引脚接高电平,那么,当参与比较的两个数据相等,即A3A2A1A0=B3B2B1B0时,会出现D1和D3同时亮,而不是D2亮,这就说明在用CD4585做两个4位二进制数比较时,6#引脚必须接高电平。同理,如果是8位二进制比较,实现高4位比较的芯片,其6#脚也必须接高电平,而3#(QA=B)脚必须接实现低4位比较的芯片的6#脚,两个芯片才能协同工作。 　　2Proteus VSM在计算机组成原理课程设计中的体会 　　计算机组成原理是计算机专业的考研课程之一,为了使学生能够融会贯通计算机组成原理中各部件的工作原理和设计方法,教学通常都安排一个课程设计。在没有引入Proteus VSM之前,课程设计只能依赖于组成原理实验箱进行,由于实验箱数量有限,而课程设计通常针对整个年级,并集中安排在一周半的时间内进行,学生人数多,实施难度大。 　　引入Proteus VSM,解决了上述问题,其具体效果有以下几个方面: 　　1) 由于PC机的数量很多,可以同时满足上机的学生人数大大超过组成原理实验箱进行设计的人数。 　　2) 由于设计过程中的文件可以随时存盘,所以,学生可以交叉进行,每个学生可以用自己文件夹保存其设计过程中形成的任何文件,也可以在以后的任何时候接着往下进行而不影响他人。 　　3) 用Proteus VSM进行组成原理设计的灵活性比实验箱的灵活性好。无论是运算器、控制器、存储器,还是输入/输出设备,每个学生都可以充分发挥自己的才能,从可供选择的各类元件库中寻找自己认为适合预定目标的元器件来实现。 　　4) 检测设备丰富,便于提高设计效率。Proteus中用于检测的仪器仪表非常丰富,学生可以从小到大,从局部到整体,边设计、边仿真,通过Proteus中众多的虚拟仪器对所设计电路任何关注点进行相应检测,从而及时修改设计过程中出现的偏差,少走弯路。 　　5) 设备维护简单。只需保障PC机工作正常,设计就可以顺利进行,而通过实验箱实现则设备维护量