基于Proteus的单片机系统的虚拟仿真pdf

26科技资讯科技资讯　ＳＣＩＥＮＣＥ　＆　ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ２０１０ ＮＯ．０５ＳＣＩＥＮＣＥ　＆　ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ信　息　技　术单片机技术被广泛应用于各种嵌入式系统中。

传统的单片机系统设计开发，需要借助各种类型的单片机硬件仿真设备，但由于硬件仿真设备投入较大，因此单片机虚拟仿真软件Ｐｒｏｔｅｕｓ逐渐受到关注，并得到越来越广泛的应用。

1虚拟单片机实验室1.1Proteus 单片机仿真软件简介Ｐｒｏｔｅｕｓ是一个完整的嵌入式系统软、硬件仿真平台。

其主要的特点有两个：一是对动态元件的实时仿真，它对“人机对话”的模拟增强了系统的真实性；二是虚拟工具箱的功能，它能与仿真同时进行，测量方便而准确。

针对微处理器的应用，可以直接在基于原理图的虚拟原型上编程，并实现软件代码级的调试，还可以直接实时动态地模拟按钮、键盘的输入、ＬＥＤ、液晶显示的输出，同时配合虚拟工具如示波器、逻辑分析仪等进行相应的测量和观测［１］。

1.2构建虚拟单片机实验室的优点Ｐｒｏｔｅｕｓ的出现也为单片机虚拟实验室的构建提供了一条方便、快捷、节约成本的新思路。

采用Ｐｒｏｔｅｕｓ　仿真软件进行虚拟单片机实验，具有明显的优势，其优点如下。

（１）实验内容涉及面广，单片机系列多样，可灵活拓展。

在单片机的实验系统中，所涉及到的内容包括了四个方面，即单片机系统资源、软件技术、硬件接口电路、软件和硬件相结合的应用系统。

对于软件调试内容，使用Ｐｒｏｔｅｕｓ　软件，可以执行在ｄｅｂｕｇ菜单下ｒｅｇ－ｉｓｔｅｒｓ菜单项命令打开相应的窗口，也可执行ｄｅｂｕｇ　菜单下的　ｉｎｔｅｒｎａｌ　ｍｅｍｏｒｙ菜单项命令打开相应的窗口，对系统内部存储器进行查看。

对于硬件接口电路，同样功能的电路，可以在Ｐｒｏｔｅｕｓ中采用不同的硬件来搭建完成。

单片机实验，主要以５１系列为主，若在此基础上涉及到其他系列的单片机，则需要更换实验板。

第25卷第6期上海电力学院学报V o.l 25,No .62009年12月J ourn al of Shanghai U n i vers it y of E lectri c Pow erDec . 2009文章编号:1006-4729(2009)06-0607-04基于Proteus 和K eil 的单片机虚拟仿真平台的设计收稿日期:2009-10-28作者简介:王威(1984-),男,在读硕士,河南商丘人.主要研究方向为电气设备状态检测与故障诊断.E -m a i:lbebeyond_w ang @.基金项目:上海电力学院研究生创新基金项目(D 08107).王 威,刘 佳,张志雄,王 挺,杨 平(上海电力学院电力与自动化工程学院,上海 20090)摘 要:总结了传统单片机开发方法的缺点和不足,介绍了P ro teus 软件的强大虚拟仿真功能,结合K eil 软件的特点,提出了基于P roteus 和K eil 软件的新的单片机仿真调试方法,给出了利用P roteus 和K e il 软件搭建仿真系统的步骤,并在此平台上进行了综合仿真实验系统的设计,以实例说明了Proteus 软件在单片机开发和仿真应用上的优越性.关键词:P ro teus 软件;K e il 软件;单片机;仿真平台中图分类号:T P 391;TP 368.2文献标识码:ADesign ofMCU Si m ulation Platfor m Based onProteus and KeilW ANG W e,i LIU Jia ,Z HANG Zh-i x i o ng ,W ANG T i n g ,YANG P i n g(Schoo l of E lectric P o w er and A u t omation Eng ineering,Shan ghai Un i ver sit y ofE lectric P o w er,Shanghai 200090,China )Abst ract : The sho rtco m i n gs and deficiencies o f traditi o na l m icr ocontr o ller developm ent m ethods are su mm arized ,the Pr o teus as a po w erf u l v irtua l si m ulation soft is introduced ,andMCU e m ulation soft w are debugg i n g m ethod based on the ne w Pr o teus and K eil is presented ;them ethods and steps o fbuildi n g a co -si m u lation platfor m based on Proteus and Ke il are li s ted ,and by use t h is p latfor m an i n tegrated si m ulati o n of the m icr ocontroller deve l o p m ent syste m is developed .Fina ll y ,thesuperiority of Proteus so ft w are in the MCU applicati o n deve l o pm ent and si m u lation is illustrated .K ey w ords : Proteus so ft w are ;Ke il soft w are ;M C U;si m ulation p latfor m 随着电子技术的迅猛发展,单片机在工业控制、电子消费、医疗器械等方面得到了广泛应用.单片机作为嵌入式系统的核心器件,其系统设计包括硬件电路设计和程序设计两个方面,调试过程一般分为软件调试、硬件调试、系统调试3个过程.在工程实践中,单片机应用技术所涉及的实验实践环节较多,且硬件投入较大,如果因为控制方案有误而进行相应的开发设计,会浪费较多的时间和经费.Proteus 仿真软件很好地解决了这些问题,它可以像Prote l 一样绘制硬件原理图并进行硬件调试,再与Ke il编程软件进行联调,实现对控制方案的验证.1联合仿真平台的搭建1.1P roteus和K eil简介Proteus是英国Labcenter electron ics公司研发的多功能EDA软件,它由I SIS(智能原理图输入系统)和AERS(印刷电路板设计系统)两大部分组成,其最大特点是Proteus VS M(V irtua l Syste m M odelli n g)实现了混合模式的SPI CE电路仿真,它将虚拟仪器、高级图表仿真、微处理器软仿真器、第三方的编译器及调试器等有机结合,在世界范围内第一次实现了在硬件物理模型搭建成功之前,即可在计算机上完成原理图设计、电路分析与仿真、处理器代码调试和实时仿真、系统测试,以及功能验证.Proteus的编译能力比较弱,但它支持与第三方编译器软件的联调,而K eil软件是德国开发的一个专门针对51单片机的开发软件平台,该软件支持众多公司的MCS-51架构的芯片,集编辑、编译及程序仿真于一体,同时还支持PL M,汇编及C 语言的程序设计.它的界面友好易学,在程序调试与软件的仿真方面具有很强大的功能.1.2搭建联合仿真平台的方法和步骤Proteus与K eil软件的整合过程就是建立一个软硬件联合仿真系统的过程.软硬件联合仿真系统由一个硬件执行环境和一个软件执行环境组成,通常软件环境和硬件环境都有自己的纠错和控制界面,Ke il与Proteus的整合调试可以实现系统的总调.在该系统中,Keil为软件调试界面, Proteus为硬件仿真和调试界面.具体的设置步骤如下:(1)在W i n do w s中安装Proteus7.4SP3和K eil uV ision2;(2)把安装Pro teus\MODELS目录下VDM51 .dll文件复制到Ke il安装目录下的\C51\BI N目录中;(3)修改Ke il安装目录下Too ls.i n i文件,在C51字段加入TDRV5=B I N\VD M51.DLL (/Pro teusVSM M on itor)51D ri v er0),保存;(4)打开Pr o teus,画出相应电路,在Proteus 的debug菜单中选中use re m ote debug monitor;(5)在Ke il中编写PROTEUS仿真项目对应的工程并启动;(6)在K eil工程工作区中右击/工程名0并选择/opti o n for target-工程名.0,在DEB UG选项中右栏下拉菜单选中Proteus VS M M onitor)51 Driver,再进入setting,设置机器I P为127.0.0.1,端口号设为8000;(7)在Ke il中进行debug,同时在Proteus中查看直观的结果.经过设置,两个软件之间建立了有机联系,开辟了一条实时仿真的新途径.2综合仿真实验系统2.1综合仿真实验系统设计根据单片机开发的一般要求,利用联合仿真平台制作一个虚拟的综合仿真实验系统,此系统包括AT89C51单片机、晶振模块、复位模块、矩阵键盘模块、流水灯模块、片选芯片、数码管、液晶、AD转换器,以及串口通信模块.此仿真实验系统可代替传统的实验开发板进行单片机的实验和开发设计.可以进行的实验包括流水灯实验、数码管显示实验、定时器中断实验、计数器实验、按键实验、外部中断实验、AD转换实验、串口通信实验、交通灯实验,以及液晶显示实验等.在此基础上,还可以进行扩展的设计与开发.启动Proteus软件,进入原理图绘制模块,绘制的综合仿真实验系统原理如图1所示.2.2仿真实例本文采用流水灯仿真实验,利用图1中的4个模块(8个发光二极管组成的流水灯模块, 89C51,晶振模块,复位电路模块)搭成硬件电路.打开Pr o teus I SIS,添加所需元件并连接电路图,连接好的电路图如图2所示.在K eil软件下建立项目,编写软件程序,然后进行软硬件的仿真调试.程序流程如图3所示.在编写完软件程序并编译通过后,右键选中AT89C51后,单击左键,在弹出的Edit Co m ponen t 对话框中的Pr ogra m file一栏中加载上一步中编译好的源文件,点击Ke il的调试按钮,开始仿真608上海电力学院学报2009年调试,此时Proteus 的仿真调试工具条的运行按钮由黑色变为绿色.按F5或点击工具栏的按钮,全速运行,这时Proteus 开始运行,每盏灯依次点亮,达到实验目的.仿真效果如图4所示.图1综合仿真实验系统原理图2流水灯仿真原理图3流水灯实验程序流程图4 流水灯仿真效果609王 威,等:基于P roteus 和K e il 的单片机虚拟仿真平台的设计3结束语本文主要介绍了Proteus软件的强大虚拟仿真功能,结合Ke il软件的特点,搭建了仿真实验系统.通过仿真实验表明,Proteus是单片机实验和开发的灵活、高效、正确的设计与仿真平台,它改革了单片机应用产品的开发过程,为单片机学习和开发提供了完整的虚拟实验和开发平台.参考文献:[1]周灵彬,张靖武.单片机应用产品的PROTEUS设计与仿真[J].今日电子,2008,(1):64-65.[2]邓小武,王栋,李勇.基于P rot eu s的单片机软硬件实时仿真[J].工业控制计算机,2007,(5):24-25.[3]陈朝元,鲁五一.Proteus软件在自动控制系统仿真中的应用[J].系统仿真学报,2008,(2):318-320.[4]林志琦.基于Proteus的单片机可视化仿真[M].北京:北京航空航天大学出版社,2006:21-32.(上接第606页)(2)业务目标根据对现有业务的了解和现状分析,围绕售电量和售电收入等关键指标分析问题,帮助企业解决业务分析难点:一是提供多角度、多视图、深层次、直观明了的业务视图展现,有利于快速定位、查找问题原因;二是突出和贴近业务分析,增强了营销方面的分析能力,提高业务人员及管理人员对数据应用的理解和分析水平;三是注重企业KPI绩效考核,为领导层及时提供全面的关键业务信息,为领导的资源计划和科学决策提供支持;四是灵活的报表展现和管理,业务分析人员根据需要,自己定制报表.5结论(1)以电费、电量为重点处理对象,以售电量和售电收入为主要分析对象,以时间、用电时段、用电性质、电压等级、行业分类、营业区域等为主要问题,制定设计思想和目标,逐步扩大实施范围.(2)系统经过多次升级改造,数据异常情况普遍,如维表数据和事实表数据无法一一对应,需要对数据进行处理;多个系统并用,数据分布存储,合并数据困难;营销数据包括Sybase,Oracle 两种数据源,需要单独处理.(3)分析结果能够解决业务问题,特别是能够解决现有业务系统无法完成的展现和分析,解决领导层、管理层、业务分析层等不同层次的分析需求,切实提高数据分析水平.参考文献:[1]滕茂宏.六安供电公司基础数据管理平台与指标分析系统[J].上海电力学院学报,2008,24(3):286-290.[2]郭萌,王钰.数据挖掘与数据库知识发现:综述[J].模式识别与人工智能,1998,11(3):292-299.[3]胡侃,夏绍玮.基于大型数据仓库的数据挖掘:研究综述[J].软件学报.1998,9(1):53-64.[4]HAN J i a-w e.i数据仓库原理、设计与应用[M].范明,孟小峰,译.北京:机械工业出版社,2007:64-68.[5]I N M ON W H.数据仓库[M].第1版.北京:机械工业出版社,2006:171-172.610上海电力学院学报2009年。

基于Proteus的单片机仿真第一章Proteus软件介绍Proteus软件是由英国Labcenter Electronics公司开发的EDA工具软件，已有近20年的历史，在全球得到了广泛应用。

Proteus软件的功能强大，它集电路设计、电路仿真及制版等多种功能于一身，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，并且功能齐全，界面多彩，是近年来备受电子设计爱好者青睐的一款电子线路设计与仿真软件。

1、1Proteus软件组成Proteus系统包括ISIS.EXE（电路原理图设计、电路原理仿真）、ARES.EXE （印刷电路板设计）两个主要程序三大基本功能。

Proteus组合了高级原理布图、混合模式SPICE仿真，PCB设计以及自动布线功能，从而实现了一个完整的电子设计系统。

Proteus软件由以下6部分组成：（1）原理图输入系统ISIS；（2）混合模型仿真器；（3）动态器件库；（4）高级图形分析模块；（5）处理器仿真模型VSM；（6）PCB设计编辑ARES。

1、2基于Proteus软件产品开发流程基于Proteus电子产品开发流程如图：基于Proteus产品设计优点：（1）完成原理图设计之后就可以进行电路调试与仿真；（2）交互式仿真特性使得软件的调试与测试能在设计电路板之前完成；硬件设计的改动容易的如同软件设计改动一样简单。

（3）设计者可以从Proteus原理图库中调用所需库元件，然后通过合适连线即可。

单片机内可通过单击单片机芯片加入已编译好的十六进制程序文件，然后运行仿真即可。

1、3仿真方式与虚拟仪器Proteus软件的ISIS原理图设计界面同时还支持电路仿真模式VSM(虚拟仿真模式)。

当电路元件在调用时，我们选用具有动画演示功能的器件或具有仿真模型的器件，当电路连接完成无误后，直接运行仿真按钮，即可实现声、光、动等逼真的效果，以检验电路硬件及软件设计的对错，非常直观，下面是一个基于8051单片机的系统仿真效果图，该系统用液晶屏LCD1602显示当前时间温度信息，还具有按键校准时间的功能。