基于Proteus的微机原理课程仿真实验室建设---立项申报书.doc

附件2
项目编号：

吉 林 大 学
教学实验室设备类建设项目立项申报书
（2010年度）

申报项目名称 基于Proteus的微机原理课程仿真实验室建设
申 报 单 位 计算机科学与技术学院
负 责 人 黄永平
联 系 电 话 13844051511
申 报 日 期

吉林大学教务处制

申报项目名称 ：基于Proteus的微机原理课程仿真实验室建设
申报单位：计算机学院 智能控制与嵌入式系统教研室
项目负责人：黄永平 联系电话：[phone]
项目设备使用学期
2010春【 】 2010秋 【 】 2011春【 】
一、项目名称及项目组成员情况（负责人及成员姓名、职务、职称、实验教学能力情况）
项目名称：基于Proteus的仿真实验室建设
黄永平 副教授，从事微机原理教学工作多年，主讲微机原理与汇编语言课程多年。
秦贵和 教授，从事微机原理教学工作多年，主讲微机原理与汇编语言课程多年。
赵宏伟 教授，从事微机原理教学工作多年，主讲微机原理与汇编语言课程多年。

二、拟购置仪器设备的名称、性能指标及台件数，参考厂家与询价，经费需求及本单位配套投入计划。
1.拟购置仪器设备的名称：
(1)软件名称：Proteus VSM
(2)服务器一台
2.PROTEUS仿真软件简介：
(1)英国公司、Proteus软件开发商开发
(2)有近20年开发历史
(3)用户遍布全球50多个国家
(4)目前功能最强,最具成本效益的EDA工具
(5)被EWW CAD REVIEW ROUNDUP评为最好的EDA工具
总之，Proteus是一种功能强大的电子设计自动化软件，提供智能原理图设计系统、SPICE模拟电路、数字电路及MCU器件混合仿真系统和PCB设计系统功能。其不仅可以仿真传统的电路分析实验、模拟电子线路实验、数字电路实验等，而且可以仿真嵌入式系统的实验，其最大的特色在于可以提供嵌入式系统（单片机 应用系统、ARM应用系统）的仿真实验，这也是其它任何仿真软件无力所及的。例如，其支持单片机和周边设备，可以仿真51系列、AVR、PIC、 Motorola的68系列等常用的MCU，并提供周边设备的仿真，例如373、led、示波器等。Proteus提供了大量的元件库，有RAM、 ROM、键盘、马达、LED、LCD、AD/DA、部分SPI器件、部分IIC器件等。在编译方面，它也支持Keil和MPLAB等多种编译器。
Proteus VSM 包含了基于传统8086处理器的开发、测试和虚拟系统建模的一切。Proteus基于原理图仿真的独特性质使系统软硬件的并行开发变得更加的灵活和迅速，也因此，Proteus VSM for 8086是一个基于8086微控制器的嵌入系统设计与微机原理与应用课程的无与伦比的教学平台。
3．性能：
可以仿真CPU级及IC电路，仿真51系列、AVR、PIC、 Motorola的68系列等常用的MCU，并提供周边设备的仿真。
4．数量：200用户Proteus网络版仿真实验软件+5个验证性硬件平台。
5．价格： 20万

三、校内现有同类设备情况及申请设备理由（①“新增实验项目”②“台套数增加”③“设备更新”）
随着电子技术的不断发展, 电子类课程在高教中的地位日趋重要。而作为该类课程教学重要组成部分的实验教学，也越来越受到了人们的重视。它对于提高教学质量，培养学生的实际动手能力 及创新思维能力具有无可比拟的作用。长期以来，高教研究者、工作者一直为此探索，并希望找到一个行之有效的方法。为此，人们借助现有的电子技术手段，建立了多种门类的实验平台（如电路分析实验室、模拟电子线路实验室、数字电路实验室、信号与系统实验室等），并在此平台上开设了相应的实验课程。尽管如此，这些措施并未达到预期的效果。特别是在电子技术高速发展的今天这些方法及手段已经显得不再适宜，建立一套新的实验手段及方法已成为高教研究者、工作者的共识。
Proteus实验室起步于90年代初期，在短短十几年的时间内，就得到了快速的发展。目前其用户已遍布世界各地，这其中既有国际知名的企业，如ST、 Motorola、Sony、Philips等，也有国际知名的大学，如Cambridge、Stanford、Oxford、California等。 Proteus实验室于20世纪初期引入我国，目前已在国内的100多所大专院校及一些企业获得使用，国内著名大学如清华大学、上海交大、中山大学、华南 理工等。通过对我国企业及大专院校用户的使用情况调查分析可知，企业用户普遍反映Proteus实验室能够非常明显降低产品的开发时间并降低开发成本；大专院校用户普遍反映Proteus实验室能够明显提高学生的综合设计能力及创新开发能力，同时也极大地提高了毕业学生适应工作岗位的能力。值得一提的是，已经建立Proteus实验室的学校，其学生在全国大学生电子设计竞赛中成绩明显，这也从一个方面反映了Proteus实验室的建设对于提高学生的实际动手能力、综合设计能力、创新能力具有非常明显的作用。
1. 当前的《微机原理及汇编语言》实验内容简介
汇编语言实验是基于DOS命令行Debug方式来调试程序，不适合规模大一些程序开发，不能与C混合编程；与学生以后实际工作中的开发环境差异很大。
微机原理中的硬件实验是基于传统的实验平台(实验箱)来完成的，只能在汇编语言级开发，不能C与汇编混合开发，开设的实验有限，实验课程不能扩展。
2. 基于Proteus的仿真实验环境
可以新增加的实验如下：
(1)汇编与C混合程序实验
(2)8255并行通信实验
(3)RS232通信实验
(4)I2C通信实验
(5)最小应用系统设计实验
(6)多MCU通信实验
(7)实时操作系统在嵌入式中应用实验
(8)仿真扩展实验
因为基于Proteus的实验是仿真加硬件方式(少量的验证性硬件)，所以其可以开设的仿真实验可以很容易地进行扩展，可以扩展到电路、电子线路、数字电路、模拟电路、信号与系统、单片机等相关实验。其扩展能力只受第三方元件库的限制。

四、建设目的和预期目标（主要指满足的专业、课程、实验项目、受益学生人数、年均承担教学时数等实验教学需求）（列表说明）
1. 目的：提高学生学习微机原理及汇编语言的效率；提高软件及硬件开发能力。
本软件适用于微机原理软件及硬件实验，适用于计算机本科所有专业的学生。
2. 专业 ：计算机应用专业
3. 课程：微机原理与汇编语言
4. 实验项目：
(1) 汇编语言实验基本实验1
(2) 汇编语言实验基本实验2
(3) 汇编与C混合程序实验
(4) 8255并行通信实验
(5) 8251及RS232通信实验
(6) I2C通信实验
(7) 最小应用系统设计实验
(8) 多MCU通信实验
(9) 实时操作系统在嵌入式中应用实验
(10) 仿真扩展实验
5. 受益学生人数:
每年有大约40学时的实验任务。全院每年大约400多学生会受益。
6. 教学时数
当前为30学时，增加到40学时。

五、实验教学改革计划（主要指通过本项目建设所能开展的实验教学内容和方法改革活动，拟采取的改革措施及预期效果）
Proteus实验室物理上位于学院内部的某一个局域网上，该局域网上的服务器上安装Proteus服务器端软件，操作系统为Windows2000 server 或Windows2003 server，客户端PC上安装Proteus客户端软件，操作系统为Windows2000 professional或Windows2003 professional.另外，需配置少量的设计验证系统硬件，以增加学生的感官认知。
通过基于Proteus仿真实验，可以加深学生对课程内容的理解，培养学生的创新设计能力，扩大了实验的内容。

六、项目实施条件（主要指现有师资、技术人员、相关实验仪器设备，场地、已开设的实验项目基础；下一步配套建设需求）
现有PC机200台，有网络环境，实验老师6人。
下一步需要购买：
(1) 200用户Proteus网络版仿真实验软件+5个验证性硬件平台。
(2)服务器一台

七、实验室开放计划（主要是指该项目能对本科生开放的实验内容、项目、每周开放机时数，开放计划）
(1)所有的仿真实验对学生开放;
(2)每周开放总时间：4小时X 5天/周=20小时/周; 仿真后的硬件验证性实验对外开放时间为4小时/周，用于验证学生的设计。

八、投资效率分析（每组人数，分组个数，每套仪器设备年使用的机时数）
100人/组， 4组
使用机时：100x4x40=16000小时/学期
32000小时/年

九、学院专家论证意见（项目实施的必要性、可行性，论证的科学性）

专家姓名
专业
职称

组长签字 年 月 日
十、学院领导审批意见

学院领导签字 单位公章 年 月 日

十、学校专家审核意见

专家姓名
专业
职称

专家组长签字 年 月 日
十一、教务处审批意见

处长签字 年 月 日

填表说明：
1、申报表应添加页眉，标明教学单位及项目名称；
2、申报书须另附《开不出的实验项目报告表》或《达不到实验分组要求的实验项目报告表》。