Proteus仿真软件在单片机中的应用

Proteus仿真软件在单片机中的应用摘要：Proteus软件是集电路设计、制版及仿真等多种功能于一身的嵌入式系统仿真平台，不仅能够对电工、电子技术学科涉及的电路进行设计与分析，还能够对微处理器进行设计和仿真。在单片机教学中引入Proteus仿真软件，可以节约单片机教学成本，提高教学效果。关键词：单片机、Proteus软件、仿真1引言由于单片机具有功能强、使用灵活、可靠性高、成本低、体积小、面向控制、具有智能化功能等优点，其应用极为广泛，已渗入到工业、军事、生活等各个领域。现代产品如汽车、机床、家电等的更新换代大多是电子技术特别是单片机技术在各类产品上的应用带来的。单片机性能开发已成为科技、工程领域的重要内容。及于此，目前各类学校多类专业普遍开设单片机课程[1]。在分析Proteus仿真软件特点的基础上，以MCS-51单片机教学为例，重点阐述了Proteus软件的仿真应用。2Proteus软件介绍Proteus嵌入式系统仿真与开发平台是由英国Labcenterelectronics公司开发的，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[2]。作为专业软件，具有以下特点：（1）满足单片机软件仿真系统的标准，并在同类产品中具有明显的优势；（2）具有模拟电路仿真、数字电路仿真、单片机及其外围电路组成的系统的仿真、RS232动态仿真、I2C调试器、SPI调试器、键盘和LCD系统仿真的功能，有各种虚拟仪器，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器等；（3）目前支持的单片机类型有：68000系列、8051系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列以及各种外围芯片；（4）支持大量的存储器和外围芯片。总之，Proteus软件是一款集单片机和SPICE分析于一身的仿真软件，功能极其强大，在单片机软硬件仿真调试中具有明显的优势。3Proteus仿真使用下面以80C51为控制芯片的交通灯电路为例，介绍怎样利用Proteus软件实现电路的硬件设计、软件调试与系统仿真，实现单片机控制电路的功能要求，完成对控制方案的验证。在单片机教学中，利用以上过程，可以让学生方便地进行电路与程序的调试，发现程序和电路设计过程中遇到的问题，引起学生的思考，进而掌握解决这些问题的思路和方法，克服了老师反复讲解和演示的弊端，实现了单片机的一体化教学，且有了较好的教学效果[3]。3.1电路原理图设计运行Proteus软件进入其编辑环境，主界面如图1所示。单击元件列表区的P命令即弹出元器件选择（PickDevices）对话框，调入所需元件仿真库。将电路中的所用元件从元器件库中调出来，放到绘图区并编辑其属性，接着进行合理的布局后，就可以进行连线了。和用Protel软件绘制原理图类似，Proteus软件也具有自动捕捉节点和自动布线的功能，连线时当鼠标的指针靠近一个对象的引脚时，跟着鼠标的指针就会出现一个“×”提示符号，点击鼠标左键就可画线了，需要拐弯时点击一下即可，在终点再点击确认一下就画出了一段导线，所有导线画完后，再点击工具栏的按钮，添加上必要的电源和接地符号，原理图的绘制就完成了，交通灯电路原理图如图2所示。图2交通灯电路图3.2软件编程程序的流程图如图3所示，具体完成程序代码的方法如下：图3交通灯程序流程图通过菜单“Source→Add/RemoveSourcefiles”新建源程序文件：交通灯.ASM；通过菜单“Source交通灯.ASM”，打开Proteus提供的文本编辑器SourceEditor，在其中编辑如下源程序：ORG00HMAIN:MOVP1,#11HJBP3.0,$MOVR0,#0MOVDPTR,#TABLP:MOVA,R0MOVCA,@A+DPTRMOVP1,ACALLDELAYINCR0CJNER0,#52,LP开始送立即数到P1口，使东西、南北两个方向红灯亮记数单元设零，赋交通灯状态表首址查表找数据送P1口，进行交通状态显示延时，记数单元加1计算变址结束NYN启动键是否按下?Y记数单元是否达到预定值?TAB:DB14H,14H,14H,14H,14H,14H,14H,14H,14H,14HDB14H,14H,14H,14H,14H,14H,14H,14H,14H,14HDB10H,12H,10H,12H,10H,12HDB41H,41H,41H,41H,41H,41H,41H,41H,41H,41HDB41H,41H,41H,41H,41H,41H,41H,41H,41H,41HDB01H,21H,01H,21H,01H,21HDELAY:MOVR4,#10;(fosc=12MHz,T=1μs)D2:MOVR5,#125D1:MOVR6,#200DJNZR6,$DJNZR5,D1DJNZR4,D2RETEND程序编辑好后，存入文件：交通灯.ASM中。再通过菜单“Source→BuildAll”编译汇编源程序，生成目标代码文件。若编译失败，可对程序进行修改调试直至编译汇编成功，产生：交通灯.HEX文件。3.3系统仿真在Proteus中，可以直接与Keil编程软件进行联调，进而实现对所设计电路的验证[4]。本文主要采用Proteus自带编译系统进行仿真调试，具体步骤为：鼠标指针在单片机器件80C51上，双击该器件，在“ProgramFile”栏中单击打开按钮，出现文件浏览对话框，找到“交通灯.HEX”，添加文件。从弹出的属性编辑对话框，在“ClockFrequency”栏中把频率设定为12MHz。单击按钮，全速启动仿真，仿真运行结果如图4所示。▼图4交通灯仿真电路运行结果图4结束语对于从事单片机教学的工作者而言，在教学中引入Proteus仿真软件，可以弥补传统单片机教学方法的不足，使学生建立直观的仿真思想，增强学生的参与感与动手能力，利用仿真的形象、生动，过程跟踪、结果显示等特性，达到师生互动，理论教学与实际应用相结合，实现一体化教学的效果，对教学产生积极的影响。参考文献[1]付晓光．单片机原理与实用技术[M]．北京：清华大学出版社、北京交通大学出版社，2008.[2]朱清慧，张凤蕊，翟天嵩等．Proteus教程——电子线路设计、制版与仿真[M]．北京:清华大学出版社，2008.[3]李学礼.学习单片机的新途径——Proteus软件与单片机教学实验同步进行的教学新模式[J].电子制作，2008，6（6）：24-26.[4]班永鑫，贾英民.基于Proteus的嵌入式系统开发方法研究[J].控制工程，2008，15(6)：692-695.