基于Proteous的交通灯理实一体化教学项目的研究
时间：2015-12-27
单片机原理与应用课程实践性强。针对单片机理实一体化教学中存在的问题，提出一种创新教学形式，以设计交通灯的单片机项目为例，阐述实现方法，包括Proteus仿真平台的单片机系统设计、电路实现、程序编写及调试，验证系统功能，证明单片机理实一体化教学目的的可行性。Proteus虚拟实验可灵活应用于单片机理实体化教学，并作为学生课程设计的重要手段。
当前，以单片机作为微控制系统的核心的技术应用广泛。为满足社会对该领域专业人才的需要，国内各院校都将单片机课程作为理工科电类学生的必修专业课程之一。该课程实践性较强，普通的固定模块实验箱不能达到培养学生动手设计能力的理想授课效果。
该文以Proteus和KEIL软件相结合，以交通灯实验项目为例，对这种教学、实验的方法进行了探索。
1 Proteus软件和KEIL软件简介与联调
1.1 Proteus软件
Proteus软件是英国 Labcenter eectronics公司出版的EDA工具软件。它的主要功能是能够实现目前主流单片机产品的系统仿真。另外，软件支持wave及Kei等第三方的软件编译和调试环境，有着强大的原理图的绘制功能，可以实现仿真的在线调试。
1.2 Kei软件
Kei1是美国Kei Software公司出品的MCS-51系列编译软件。是目前国内外最流行的单片机开发软件，能够兼容单片机C语言的软件开发系统。Kei提供了包括C编译器、连接器、宏汇编、库管理和一个功能强大的仿真调试器的整套完整的开发方案，通过集成开发环境（uVision）将这些部分组合。
1.3 Proteus与KEIL的联调
在KEIL项目和Proteus项目选择相应的设置即可实现Proteus与KEIL的联调。在单片机的仿真调试中，Kei作为软件编辑和编译的工具。Proteus作为硬件仿真和调试的工具。目前，也可应用Proteus和Kei的联调工具vdmagdi实现联调。
2 基于Proteus的交通灯实验项目
2.1 控制要求
使用LED模拟交通灯信号，逻辑电平开关控制，设计交通灯控制系统。东西方向车道与南北方向车道交叉组成十字路口，东西方向是主道，南北方向是支道。设计要求如下：
（1）正常时段
①东西方向车道放行60 s，绿灯常亮54 s，绿灯闪烁3 s，黄灯常亮3 s。
②南北方向车道放行30 s，绿灯常亮24 s，绿灯闪烁3 s，黄灯常亮3 s。
（2）交通高峰期间
交通灯控制系统可使用手控开关人工改变信号灯的状态。
①当南北方向车道放行时，若东西方向车道有车而南北方向车道无车，按下手控开关可使东西方向车道放行15 s。
②当东西方向车道放行时，若南北方向车道有车而东西方向车道无车，按下手控开关可使东西方向车道放行15 s。
（3）特殊情况
有紧急车辆通过时，按下开关可使东西方向车道和南北方向车道均为红灯，禁行15 s。
2.2 硬件设计
本系统采用AT89C51单片机，系统电路设计原理图如图1所示。
系统器件主要包括：AT89C51、CAP（22 pF）、CAP-ELEC（10μF）、CRYSTAL（12 MHz）、RES（10 kΨ）、电源、LED、RES。
2.3 软件设计
系统的软件设计包括主程序、中断服务程序等部分，程序流程图如图2所示（东西方向为A，南北方向为B）。
2.4 仿真结果
系统上电后，仿真结果达到了设计要求，并且能够通过变换程序，达到不同的交通灯变化效果。如图3所示。
3 结语
采用基于Proteus的交通灯单片机教学利用了软件平台，搭建虚拟的实验设备，即可授课演示，又可实验使用，具备高职院校理实一体化课程教学要求，是教学方法和模式的变革。学生可以利用Proteus仿真平台，按自己的设计兴趣独立设计电路、验证设计要求，充分调动了学习积极性，培养创新能力。
参考文献
[1]刘心红.郭福田.孙振兴.等.PROTEUS仿真技术在单片机教学中的应用[J]. 实.
[2].
[3]修复后的内容如下：.
[4].
[5]刘心红.郭福田.孙振兴.等.PROTEUS仿真技术在单片机教学中的应用[J]. 实.