单片机应用系统仿真及实验平台介绍

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单片机仿真软件概述

一、智能原理图输入系统 ISIS
ISIS 是 Proteus 系统的中心，它远不仅是一个图表库。它既是智能原理图设计、绘制和
编辑的环境，又是数字电路、模拟电路和数/模混合电路设计与仿真的环境，更是单片机与外围设备的设计、仿真和协同仿真的环境。
ISIS 组合有很多易用的功能强大的编辑工具，是单片机系统的设计与仿真的平台。其主要特点如下：生成出版质量的原理图。风格模板允许提供库部件的用户化。鼠标驱动和内容关联的用户界面。自动走线，以及接点的布置和切除。参数表示子电路元件值的层次设计。包括子电路端口以及总线引脚的总线支持。挑选元件或建立新库元件可预览PCB 封装。完全体现多元器件的同性和异性。包括相应对话框用户化的元件特性的精细管理。超过8000元件的大型元件库，完全适用于仿真模型。网表格式：Labcenter SDF、SPICE、Tango、Boardmaker、EEDeginer、Futurenet等。电气规则检查以及元件报告清单。可彩色或单色输出到Windows 打印设备。图形输出格式：WMF、BNP、DXF、EPS、HPGL 。
方向工具栏中的按钮对该元器件进行旋转和翻转操作。
当鼠标指针在编辑区窗口操作时，预览窗口会显示可编辑区的缩略图，并显示一个绿色方框，绿色方框内的内容就是当前编辑区窗口中显示的可编辑区的内容。
６
当单击预览窗口的绿色方框后，移动鼠标可改变绿色方框的位置，从而改变可编辑区的可视区域，再次单击预览窗口的绿色方框退出移动绿色方框。
３
菜单栏
标题栏
命令工具栏预览窗口
器件选择按钮
库管理按钮
标签
模式选择工具栏
对象选择器窗口

Proteus仿真软件在单片机教学实践中的应用

Proteus仿真软件在单片机教学实践中的应用Proteus仿真软件在单片机教学实践中的应用随着科技的不断发展，单片机已经成为了现代电子技术中不可或缺的一部分。

而单片机的学习与应用正日益受到关注。

然而，传统的单片机教学方法存在一些问题：硬件开发成本高、调试困难和实践操作不便等。

为了克服这些问题，许多教育工作者和电子技术爱好者开始寻找一种替代方法，以提供更高效的单片机教学。

在这一背景下，Proteus仿真软件应运而生，成为了单片机教学实践中的绝佳工具。

Proteus仿真软件是一种基于电子电路设计和仿真的软件平台，它能够帮助学生和爱好者通过虚拟环境来学习和实验单片机的各种功能和应用。

首先，Proteus仿真软件具有低成本的优势。

传统的单片机教学往往需要购买大量的硬件设备，这不仅增加了经济负担，而且对于一些学生和教育机构来说是不现实的。

而Proteus仿真软件则通过虚拟环境提供了电路模拟和单片机仿真的功能，完全摆脱了硬件设备的束缚。

学生只需要一台电脑和软件即可进行实验，大大降低了教学成本。

其次，Proteus仿真软件能够帮助学生更好地理解和掌握单片机的原理。

在传统的单片机教学中，学生往往需要通过在电路板上插拔元件来实现各种功能。

这种方法无论是对于理论知识的理解还是对于实验结果的观察和分析都存在一定的困难。

而Proteus仿真软件通过图形化界面和直观的操作方式，使学生能够更好地理解和掌握单片机的原理。

他们可以通过拖拽和连接元件，编写程序并进行仿真，看到明确的实验结果，更容易理解单片机的工作原理。

此外，Proteus仿真软件还提供了丰富的单片机模型和实验案例库。

学生可以从软件中选择各种不同型号的单片机模型，进行不同难度和复杂度的实验。

同时，软件还提供了一系列实验案例库，供学生学习和参考。

这些案例涵盖了从简单的LED闪烁到复杂的遥控器设计等各种应用场景，学生可以通过这些案例快速入门、逐步熟悉单片机的应用。

最后，Proteus仿真软件还具有实际应用和调试的功能。

单片机仿真实习报告

一、实习目的本次单片机仿真实习的主要目的是通过使用仿真软件，对单片机的原理和应用进行深入理解。

通过模拟单片机的实际工作过程，掌握单片机的基本编程方法和调试技巧，提高实际操作能力，为后续单片机相关课程的学习和工作打下坚实基础。

二、实习内容1. 仿真软件介绍本次实习采用Proteus软件进行仿真实验，Proteus是一款功能强大的仿真软件，能够模拟单片机的硬件电路，并提供丰富的编程环境。

2. 实验项目一：LED灯闪烁（1）设计目的：掌握单片机基本编程方法，实现LED灯的闪烁。

（2）实验步骤：a. 创建Proteus仿真项目，添加AT89C51单片机、LED灯和电源等元件。

b. 编写程序，设置单片机的工作模式，通过P1端口控制LED灯的亮灭。

c. 在Proteus中运行程序，观察LED灯的闪烁效果。

3. 实验项目二：按键输入（1）设计目的：学习按键输入的原理，实现按键控制LED灯的亮灭。

（2）实验步骤：a. 在Proteus中添加按键元件，并将其与单片机的P1端口连接。

b. 编写程序，检测按键状态，通过P1端口控制LED灯的亮灭。

c. 在Proteus中运行程序，观察按键控制LED灯的效果。

4. 实验项目三：温度传感器（1）设计目的：学习温度传感器的应用，实现温度显示和报警功能。

（2）实验步骤：a. 在Proteus中添加DS18B20温度传感器，并将其与单片机的P1端口连接。

b. 编写程序，读取温度传感器的数据，通过LCD显示屏显示温度值。

c. 设置温度报警阈值，当温度超过阈值时，LED灯闪烁报警。

5. 实验项目四：数码管显示（1）设计目的：学习数码管的应用，实现数字显示功能。

（2）实验步骤：a. 在Proteus中添加数码管元件，并将其与单片机的P1端口连接。

b. 编写程序，将数字数据显示在数码管上。

c. 在Proteus中运行程序，观察数码管显示效果。

三、实习总结1. 通过本次仿真实习，我对单片机的原理和应用有了更深入的理解，掌握了单片机的基本编程方法和调试技巧。

单片机仿真教学实验平台的设计与实现

单片机仿真教学实验平台的设计与实现绪论面对庞大的计算机系统浩瀚海洋般的知识理论，以及庄重中略带严肃的毕业论文面前，在经过我的深思熟虑之后，我想通过自己对单片机的分析作为我的毕业论文。

纵观这个现代技术的发展，没有哪一个时代能像今天一样日新月异的变换着，尤其是在单片机问世以来，时代的发展不仅孕育了单片机的产生，通过单片机的不断改进个发展也为现今时代带来了巨大无比的力量。

从单片机发展开始到今天，其无不以不断更新的性能以及更加符合时代要求的规则来前行，单片机以一种在线式实时控制计算机，所谓在线式通俗一点讲就是现场控制，他必须具备非常强的抗干扰能力，以及适台大众的较低的制造成本。

从这一方面来说，这也是和离线式计算机的主要区别所在，现代人类生活中所有的几乎没见电子和机械产品中都会有单片机的存在，无论是小的手机、电话机、医用设备、工业控制来说以及汽车各种配件之中，其不仅拥有所有符合现代生活的技能，数量也是惊人的多，他的数量不仅远远超过旧式机和其他计算机的总和，甚至于比现有人类的数量还多。

也就是说在仅仅半个世纪的时间里，单片机却有着飞速的发展，并且从不同层面里深刻地影响着现代人的生活甚至是思想。

足见研究单片机的重要性，也可以说是迫切性。

在本篇毕业论文里我将通过，分析单片机的应用现状和单片机仿真实验教学平台设计及单片机仿真实验教学平台的实现，从小地方切入整个单片机世界。

目录绪论 ............................... (2)1单片机教学实验设计.41.2 单片机教学实验平台存在的必要性I —5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 1.3 实验设计的理论基1.1单片机应用.62.单片机仿真和实3.单片机仿真和现匕，，，，，，，，，，，，，..71.4..84..1114单片机教学实验设计1.1单片机应用现状1.1单片机应用现状调查显示单片机在我们平常生活里早已应用的及其广泛，甚至几乎没有那个领域没有单片机的存在，从相对来说比较高端的飞机上的仪表控制，再到小型一点的计算机Intel通讯与数据传输，包括工业自动化进行过程中的实时监控和数据处理，再说到比较贴近我们生活的录像机、摄像机、全制动洗涤剂控制、汽车的安全维护系统、以及程序控制式的儿童玩具等等，以上提到的这些只是单片机在我们日常生活中的一小部分，所以说，在中国单片机的开发、应用以及应用的学习是非常必要的，而且相对于世界上的单片机技术的发展，我们还需要大量的研究和开发，也因此单片机在中国的这种广泛应用，再加上单片机起到的关键作用，在不久的将来必将培养一大批技术人才。

单片机原理及应用——C51编程+Proteus仿真(第3版)课件第4章-keil与Proteus的使

图4-20 hex文件生成的提示信息
35
占用程序存储器共89字节。最后生成的.hex文件名为“流水灯.hex”，至此，整个程序编译过程就结束了，生成的.hex文件就可在后面介绍的 Proteus环境下进行虚拟仿真时，装入单片机运行。
下面对用于编译、连接时的快捷按钮
与作简要说明：
（1）用于编译正在操作的文件。。
这些图标大多数是与菜单栏命令【Debug】下拉菜单中的各项子命令是相对应的，只是快捷按钮图标要比下拉菜单使用起来更加方便快捷。
24
图4-15与图4-16中常用的快捷按钮图标的功能介绍图4-14中各个窗口的开与关。
25
（2）各调试功能的快捷按钮
片机可以运行的二进制文件（.hex格式文件），文件的扩展名为.hex。（2）Select Folder for objects—选择最终的目标文件所在的文件夹，默认
与项目文件在同一文件夹中，通常选默认。（3）Name of Executable—用于指定最终生成的目标文件的名字，默认与
项目文件相同，通常选默认。
（2）按钮—用于编译修改过的文件，并生成相应的目标程序（.hex文件），供单片机直接下载。
（3）按钮—用于重新编译当前项目中的所有文件，并生成相应的目标程序（.hex文件），供单片机直接下载。主要用在当项目文件有改动时，来全部重建整个项目。
36
因为一个项目不止一个文件，当有多个文件时，可用本按钮进行编译。用C51编写的源代码程序不能直接使用，一定要对该源代码程序编译，生
窗口会出现一个空白的文件编辑画面，用户可在这里输入编写的程序源代码。
11
（2）单击图4-1中快捷按钮
图4-7 建立新文件
（2）单击图4-1中快捷按钮，保存用户程序文件，这时会弹出如图4-8 所示窗口。，保存用户程序文件，这时会弹出如图4-8所示窗口。

单片机实验教学仿真系统的设计与开发

添加标题
系统具有较高的稳定性和可靠性，能够满足实验教学的需求。
添加标题
系统的开发和应用，提高了实验教学的效率和质量，促进了教学改革和创新。
研究不足与展望
项标题
研究不足：目前仿真系统还存在一些局限性，如仿真精度、仿真
速度等
项标题
展望：未来将不断优化仿真系统，提高仿真精度和速度，以满足更
推广价值
提高教学效率：通过仿真系统，学生可以快速掌握单片机的原理和应用降低教学成本：仿真系统可以替代部分实物实验，降低教学成本提高学生实践能力：通过仿真系统，学生可以更好地掌握单片机的实际操作技能促进教学改革：仿真系统可以推动教学方式从传统的理论教学向实践教学转变
推广策略
建立官方网站，提供详细的产品信息和使用教程
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1
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开发流程
01
需求分析：明确系统功能、性能、接口等要求
03
编码实现：编写代码，实现系统功能
05
部署上线：将系统部署到实际环境中，进行实际应用测试
系统设计：确定系统架构、模块划分、接口设计等
02
测试验证：对系统进行功能测试、性能测试、兼容性测试等
04
维护升级：根据用户反馈和需求变化，对系统进行维护和升级
单片机实验教学仿真系统的设计与开发
汇报人：
单击输入目录标题系统概述系统设计系统开发系统测试与评估系统应用与推广
添加章节标题
系统概述
系统简介
单片机实验教学仿真系统：用于单片机实
验教学的仿真系统
特点：操作简单、易于使用、实验效果逼
真
功能：提供实验环境、实验指导、实验评估

单片机虚拟仿真实训平台介绍

Proteus仿真软件平台介绍。
打开Proteus仿真软件，点击进入工作界面。如图1.1所示。
图1.1
图中，区域①为菜单及工具栏，区域②为工作窗口预览区，区域③为元器件浏览区，区域④为编辑窗口，区域⑤为元器件对象拾取区，区域⑥为元器件调整工具栏，区域⑦为仿真运行、单步、停止工具条。
一、PROTEUS原理图部分元器件库说明
图1.6
2调入程序
双击工作区中的单片机出现对话框，如图1.7所示。点击图中的文件夹图标，选择所需（.HEX）程序。OK关闭本窗口。此时已编好的程序便写到单片机中了。
图1.7
3仿真测试
点击工作区区域⑦中的Play运行键，仿真运行，这是可观察8个发光二极管按程序控制要求，从左到右依次点亮。同时可显示高低电平的实时变化，红色小方块代表高电平，蓝色小方块代表低电平，也可显示电流的方向，剪头的方向为电流的方向，电流的的显示如否可通过菜单设置。仿真效果如图1.8所示。
从仿真效果来看，和单片机开发板的演示效果是一样的，不同的是开发板用的是元器件实物，而这里用的是仿真元器件。仿真软件器件库丰富多样，并且可靠。是单片机仿真实训的首选。
实训中心
刘武杰
二、区域⑤的对象拾取区工具介绍：
：（Selection Mode）。选择模式，通常情况下我们都需要选中它，比如布局时和布线时。
：（Component Mode）。组件模式，点击该按钮，能够显示出区域③中的元器件，以便我们选择。
：（Wire Label Mode）。线路标签模式，选中它并单击文档区电路连线能够为连线添加标签。经常与总线配合使用。
图1.8
3.保存：调试成功后要及时保存。
值得注意的是：单片机的复位电路在Proteus中可以省略、时钟晶振电路，系统默认为12MHz，也可省略。单片机芯片也默认已经添加电源与地，所以也可以省略。如图

基于Proteus和Keil的单片机虚拟仿真平台的设计

基于Proteus和Keil的单片机虚拟仿真平台的设计随着科技的深入发展，单片机技术已经成为了嵌入式系统的核心技术。

单片机虚拟仿真平台是单片机开发过程中重要的工具之一。

Proteus和Keil是两个广泛使用的单片机虚拟仿真平台，它们为单片机开发方便的提供模拟环境和调试工具，并可以帮助开发者加速开发过程。

在本文中，我们将介绍一个基于Proteus和Keil的单片机虚拟仿真平台设计。

首先，我们需要了解基本的硬件组成。

在设计过程中，需要选择合适的单片机以及相关的外设。

常见的单片机有8051、AVR、PIC等，我们选择的是AVR单片机，因为它是一种被广泛使用的单片机，而且可编程性强。

在外设方面，我们需要选择与单片机兼容的外设，包括LED指示灯、LCD屏幕、温度传感器等。

这些外设将会被连接到单片机上，以便测试和调试。

接下来，我们需要选择合适的仿真软件。

Proteus和Keil是两个广泛使用的单片机虚拟仿真平台。

Proteus能够帮助开发者设计和仿真电路板，在调试和验证电路的功能方面非常有用。

而Keil是一个集成开发环境，提供了强大的调试功能和模拟工具，可以帮助开发者开发高质量的嵌入式系统。

接着，我们需要将单片机和外设连接到仿真环境中。

在Proteus中，我们可以使用电路设计工具来设计电路板，运用虚拟引脚和虚拟线路连接设备。

而在Keil中，我们可以编写代码并使用仿真器测试代码的正确性。

这些测试和调试手段可以帮助我们模拟和调试硬件和软件的运行情况，以便在实际生产中避免意外错误。

最后，需要设计合适的用户界面和控制面板。

在用户界面方面，我们需要设计一个友好、简洁的界面，以显示实时的数据和状态信息。

在控制面板方面，我们需要为用户提供简单易用的控制器、按钮和调节器，以调整系统的参数并控制外设的行为。

这些界面和面板应该与单片机和外设的强互操作性相适配，使得开发者能够快速处理所需的问题。

总而言之，该单片机虚拟仿真平台的设计有助于嵌入式开发者加速开发过程，降低生产成本，提高产品质量。

单片机实验系统平台简要说明

第一节实验系统的配置AEDK5196ET实验系统可以工作在二种模式下，一、AEDK5196ET实验系统工作在串行模式1.用户根据实验要求，进行MCS51单片机实验时(89C51芯片己插在D3插座上)，K9的短路套插向51端。

2.用实验机配套的串行通讯电缆，将9芯电缆的一端与实验机上的J9(9芯插座)相连，另一端与PC机的串行口相连。

3.AEDK5196ET实验机电源插座J3与工作电源相连，注意插入方向(如图1.1所示)。

4.将电源开关K13拨到左端(ON)，AEDK5196ET机上将显示：AEDK.U51(MCS-51状态)5.在PC机上运行调试程序，具体操作参见第四章有关说明。

图 1.1【注意】开机前，请检查电源插头上各个电压是否正确：插入电源插座位置是否正常，有无错位或反插二、AEDK5196ET实验系统工作在独立运行模式（略）第二节实验系统地址空间分布AEDK5196ET实验系统地址空间状态分I状态和O状态。

可以通过监控命令选择当前地址空间状态。

I状态时程序存贮器和数据存贮器由本系统的RAM区提供，RAM最大可用空间为31.75K。

O状态时，程序和数据存储器由用户系统提供。

0000H～3FFFH：实验机上的RAM区，可作程序区或数据区，分写保护和不写保护。

4000H～7F3FH：实验机上RAM区，可作程序区或数据区。

7F40H～7FFFH：为实验机上RAM，由监控占用，用户不得使用8000H～BFFFH：可供寻址的程序、数据空间。

用户可以用此空间在扩展板上扩展器件，或用作在用户系统中扩展器件。

另外，也可使用实验机上的资源，地址8000H～87FFH为138译码器(D2)的译码输出。

例如用户对实验机上的A/D芯片进行编程时，用导线将138译码器D2的某一输山脚和A/D芯片的片选CS/相边，则该输出脚的译码地址即为A/D芯片的编程地址。

C000H～FDFFH：监控程序用。

FE00H～FFFFH：实验机上固定地址的I/0。

基于Proteus的单片机综合实验仿真平台设计

基于Proteus的单片机综合实验仿真平台设计基于Proteus的单片机综合实验仿真平台设计一、引言单片机在嵌入式系统中起着非常重要的作用，它能够完成各种各样的控制任务。

为了验证程序在实际硬件上的可行性，需要进行实验验证。

然而，传统的硬件实验需要大量的时间和资源，而且存在许多困难，如硬件组件的购买和组装、故障排除等。

因此，开发一种基于仿真的单片机实验平台对于提高学生和工程师们的实验效率和能力具有重要意义。

二、综合实验仿真平台设计基于Proteus的综合实验仿真平台整体设计如下图所示：1. 系统架构综合实验仿真平台主要由三个模块构成：上位机、仿真器和实验控制模块。

上位机负责程序设计、仿真设置和结果显示；仿真器负责仿真各种外设；实验控制模块提供与示波器、信号源、电压表等外部设备的接口，并负责控制这些设备的动作。

2. 上位机模块上位机模块提供了一个用户友好的图形界面，使用户可以方便地编写和调试单片机程序。

用户可以编写程序并通过仿真器加载到仿真模块中进行仿真。

上位机模块还提供了一个仿真设置界面，用户可以设置仿真时钟频率、在仿真模块中加载外设模块等。

最后，上位机模块还可以显示仿真的结果，如波形图、寄存器状态和程序输出等。

3. 仿真器模块仿真器模块是整个平台的核心部分，它负责加载用户编写的程序，并对程序进行仿真和调试。

仿真器模块通过解析程序指令，模拟单片机的工作过程，包括指令执行、数据传输和外设控制等。

仿真器模块能够提供准确的仿真结果，并支持动态调试，如单步执行、断点设置和变量跟踪等。

4. 实验控制模块实验控制模块负责与外部设备进行通信和控制。

它提供了与示波器、信号源、电压表等设备的接口，并能够通过命令控制这些设备的动作。

实验控制模块还可以检测外设的反馈信息，并将其显示在上位机的界面上。

三、功能与特点基于Proteus的综合实验仿真平台具有以下功能和特点：1. 真实性：平台能够准确模拟真实硬件环境，包括单片机的指令集和外设的工作原理。

proteus软件简介

（3）PROTEUS是单片机课程设计、毕业设计的创作园地课程设计、毕业设计是学生走向就业的重要实践环节。由于PROTEUS提供了实验室无法相比的大量的元器件库，提供了修改电路设计的灵活性、提供了实验室在数量、质量上难以相比的虚拟仪器、仪表，因而也提供了培养学生实践精神、创造精神的平台。
（4）PROTEUS是单片机开发应用的工程开发环境随着科技的发展，“计算机仿真技术” 已成为许多设计部门重要的前期设计手段。它具有设计灵活，结果、过程的统一的特点。可使设计时间大为缩短、耗资大为减少，也可降低工程制造的风险。相信在单片机开发应用中PROTEUS也能茯得愈来愈广泛的应用。
DS18B20温度传感器：
该器件接口简单，只需一根数据线就可以实现与微控制器的双向数据传输，操作比较简单，精度比较高，在配置为12位的时候分辨率可达0.0625℃，每个DS18B20内部都有一个唯一的64位序列码，在需要多个传感器的场合下可以共用一根总线并联连接而不至于混淆。
蜂鸣器
单片机的输出电流比较小，不足以驱动蜂鸣器，因此采用一个PNP三级管来驱动，蜂鸣器采用有源蜂鸣器，即只要有电流流经蜂鸣器就会发声。
3、ARES PCB设计系统 4、ARES PCB设计系统
基于高性能网表的ARES PCB设计软件完全补足了ISIS。ARES PCB设计系统是一个具有32位数据库，能够进行元件自动布局、撤销和重试的，具有自动布线功能的超强性能的PCB设计系统，其自动布局和自动布线工具使PCB的设计尽可能地简便，复杂的工作尽量都由计算机来完成。同时，ARES 也支持手动布线，系统限制相对较少。
ARES PCB设计系统的主要特性表现在以下几个方面：
有16个铜箔层，2个丝印层和4个机械层；能够将元件进行任意角的布置；在放置元件时能够自动生成飞线(Ratsnest)和力向量；具有理想的基于网表的手工布线系统；物理设计规则检测功能可以保证设计的完整性；具有超过1000种标准封装的元件库；具有完整的CADCAM输出以及嵌板工具；当用户修改了原理图并重新加载网表，ARES将更新相关联的元件和连线。同理，ARES中的变化也将自动地反馈到原理图中。

《单片机原理及应用》Keil C51与Proteus软件使用简介

用于输入调试命令和输出调试信息。如下图所示。
新增加的快捷图标
5. 程序的编译与调试
（4）程序调试—— Keil C51的调试窗口操作方法：通过快捷工具栏中的按钮命令打开/关闭这些窗口。
或菜单View下的相应
寄存器窗口：用于观察和修改寄存器。通过快捷工具栏中的按钮（或选择菜单命令“View”→“Registers Windows”）修改其值。存储器窗口：用于查看存储器的内容。通过快捷按钮（或选择菜单命令“View”→“Memory Windows”）查看或修改各个存储器的内容。
µVision4 支持两种工作方式：软件模拟仿真（Simulator）：不需任何51单片机及其外围硬件即可完成用户程序仿真调试。用户目标板调试(Monitor51)。利用硬件目标板中的监控程序可以直接调试目标硬件系统，使用户节省购买硬件仿真器的费用。
8.1.3 Keil C51功能模块简介
8.1.5 Keil C51软件的使用
1. Keil C51软件的启动双击桌面上的“Keil µVision4”图标，进入Keil C51的集成
开发环境（IDE）。
2. 创建工程工程的特点： Keil µVision4 把用户的每个应用程序设计都当做一个工程，用工程管理的方法把一个程序设计的中所用到的、互相管理的程序连接到一起。
1”→选择“Add Existing Filesto Group ‘Source Group 1’”（添加文件到源代码组）命令→弹出 “Add Files to Group ‘Source Group 1’”对话框→ 选择相应的文件夹和源文件→单击“Add” 添加 →单击“Close”关闭对话框。如图所示。
特点： 1 Keil C51已被完全集成到一个功能强大的全新的集成开发环境

单片机编程仿真实验系统的设计与实现

单片机编程仿真实验系统的设计与实现一、本文概述随着信息技术的快速发展，单片机作为一种集成度高、功能强大的微型计算机，已经广泛应用于各种智能设备与系统中。

单片机编程仿真实验系统作为单片机教学、研发与测试的重要工具，对于提高单片机应用开发效率、降低研发成本、培养单片机人才等方面具有重要意义。

本文旨在探讨单片机编程仿真实验系统的设计与实现，包括系统的架构设计、功能模块划分、关键技术的实现以及实验案例的开发等方面。

通过对该系统的详细介绍，希望能够为单片机编程仿真实验系统的研究与应用提供参考与借鉴。

在本文中，首先将对单片机编程仿真实验系统的基本概念、发展历程以及应用领域进行概述，以便读者对该系统有一个全面的了解。

接着，将重点介绍系统的架构设计，包括硬件平台的选择、软件框架的搭建以及各功能模块之间的逻辑关系等。

在此基础上，将深入探讨系统实现过程中的关键技术，如编程语言的选择、仿真算法的设计、实验案例的开发等。

将通过实际案例验证系统的可行性与实用性，展示该系统在单片机编程仿真实验中的具体应用效果。

通过本文的研究与实现，期望能够为单片机编程仿真实验系统的研究与应用提供新的思路与方法，推动单片机技术的进一步发展与普及。

也希望本文能够为从事单片机教学、研发与测试的人员提供一定的参考与帮助，共同推动单片机领域的繁荣与发展。

二、单片机编程仿真实验系统需求分析随着电子技术的快速发展和单片机在各个领域中的广泛应用，单片机编程与仿真实验系统的需求日益增加。

这种需求主要来自于以下几个方面：教学与培训需求：单片机作为嵌入式系统的基础，是电子工程、计算机科学与技术等专业的重要教学内容。

一个功能完善的编程仿真实验系统能够帮助学生更好地理解单片机的工作原理，掌握编程技术，提高实践能力。

研究与开发需求：对于单片机开发工程师来说，一个高效的编程仿真实验系统可以大大缩短开发周期，提高开发效率。

通过仿真实验，工程师可以在虚拟环境中测试和优化程序，避免在实际硬件上的反复调试，从而节省成本和时间。

单片机软件仿真系统Proteus(海神)介绍及使用

附录A 单片机软件仿真系统Proteus（海神）介绍及使用一、该软件的特点：①全部满足我们提出的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，该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，是其他任何一款软件不能相比的。

二、ISIS智能原理图输入系统ISIS是Preoteus系统的中心，具有控制原理图画图的超强的设计环境。

ISIS有以下特性：1、出版质量的原理图ISIS提供给用户图形外观，包括线宽、填充类型、字符等的全部控制，使用尸能够生成如杂志上看到的精美的原理图，画完图可以以图形文件输出，画图的外形由风格模板定义。

2、良好的用户界面IsIs有一个无连线方式，用户只需单击元件的引脚或者先前布好的线，就能实现布线此外，摆放、编辑、移动和删除操作能够直接用鼠标实现．无需去单击菜单或图标。

3．自动走线只要单击想要连接的两个引脚，就能简单地实现走线。

在特殊的位置需要布线时，使用者只需在中间的角落单击。

自动走线也能在元件移动的时候操作，自动解决相应连线。

节点能够自动布置和移除。

既节约了时间，又避免了其他可能的错误。

4．层次设计ISIS支持层次图设计，模块可画成标准元件，特殊的元件能够定义为通过电路图表示的模块，能够任意设定层次，模块可画成标准元件，在使用中可放置和删除端口的子电路模块。

5、总线支持ISIS提供的不仅是一根总线，还能用总线引脚定义元件和子电路。

因此，一个连线在处理器和存储器之间的32位的处理器总线可以用单一的线表示，节省绘图的时间和空间。

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1.1.3工程的设置
• • 在工程建立后，还需要对工程进行设置。工程的设置分为软件设置和硬件设置。硬件设置主要针对仿真器，用于硬件仿真时使用；软件设置主要用于程序的编译、链接及仿真调试。由于本书未涉及硬件仿真器，因此这里将重点介绍工程的软件设置在μ Vision2 的工程管理器(Project Workspace)中，右击工程名Target 1，弹出如图 1-7所示的快捷菜单。选择菜单上的Options for Target „Target 1‟选项后，即打开工程设置对话框。一个工程的设置分成10个部分，每个部分又包含若干项目。与后面的学习相关的主要有以下几个部分。 Target：用户最终系统的工作模式设置，决定用户系统的最终框架。 Output：工程输出文件的设置，如是否输出最终的Hex文件以及格式设置。 Listing：列表文件的输出格式设置。 C51：有关C51 编译器的一些设置。 Debug：有关仿真调试的一些设置。
• 图1- 1 建立新工程
在此，需要做的工作如下： • 为新建的工程取一个名字，如MyProject，“ 保存类型”选择默认值。 • 选择新建工程存放的目录。建议为每个工程单独建立一个目录，并将工程中需要的所有文件都存放在这个目录下。 • 在完成上述工作后，单击“保存”按钮返回。
2 为工程选择目标设备
3.建立/编辑C语言源程序文件
• • • 到此，已经建立了一个工程Target 1，并为工程选择好了目标设备，但是这个工程里没有任何程序文件。程序文件的添加必须人工进行，如果程序文件在添加前还没有创建，必须先创建它。 )建立程序文件执行菜单命令File→New，打开名为Text1的新文件窗口，如果多次执行菜单命令File→New，则会依次出现Text2，Text3等多个新文件窗口。现在μVision2 中有了一个名为Text1的文件框架，还需要将其保存起来，并正式命名。执行菜单命令File→Save As…，打开如图1-3 所示的对话框。在“文件名”文本框中输入文件的正式名称，如MyProject.c。
图1- 4 添加工程文件快捷菜单
图1- 5 选择要添加的文件
3.添加
• 在图1-5 所示的对话框中， μVision2给出了所有符合添加条件的文件列表。这里只有MyProject.c一个文件，选中它，然后单击Add按钮(注意，单击一次就可以了)，将程序文件 MyProject.c添加到当前工程的Source Group 1组中，如图16 所示。
【例1-1】下面程序实现的功能：依次点亮接在 P1口上的LED，并无限循环。 #include<reg52.h> delay(1000); #define uint unsigned int P0=0xf7; delay(1000); void delay(uint z) P0=0xef; { delay(1000); uint x,y; P0=0xdf; delay(1000); for(x=z;x>0;x--) P0=0xbf; for(y=110;y>0;y--); delay(1000); } P0=0x7f; delay(1000); void main() } { } while(1) { P0=0xfe; delay(1000); P0=0xfd; delay(1000); P0=0xfb;
第1章
单片机应用系统仿真及实验平台
单片机应用系统仿真开发平台有两个常用的工具软件：Keil C51和Proteus ISIS。前者主要用于单片机C语言源程序的编辑、编译、链接以及调试；后者主要用于单片机硬件电路原理图的设计以及单片机应用系统的软、硬件联合仿真调试。本章简要介绍Keil C51、 Proteus ISIS在单片机C语言开发中的应用技巧，通过实例详细介绍Keil C51与Proteus ISIS配合使用方法。
1.1单片机软件仿真开发工具Keil C51
Keil C51是德国Keil Software公司推出的51 系列兼容单片机C语言软件开发系统，它具有丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具，全 Windows界面，可以完成从工程建立和管理、编译、链接、目标代码生成、软件仿真调试等完整的开发流程。本节介绍Keil C51的工作环境、工程的创建、设置、调试运行等。
图1- 6 添加文件后的工程 • 另外，在μVision2中，除了可以向当前工程的组中添加文件外，还可以向当前工程添加组，方法是在图1-6中右击 Target 1，在弹出的快捷菜单中选择Manage Components 选项，然后按提示操作。
4.删除已存在的文件或组 • 如果想删除已经加入的文件或组，可以在对话框中，右击该文件或组，在弹出的快捷菜单中选择Remove File或Remove Group选项，即可将文件或组从工程中删除。值得注意的是，这种删除属于逻辑删除，被删除的文件仍旧保留在磁盘上的原目录下，需要的话，还可以再将其添加到工程中。
• 另外，如果在选择完目标设备后想重新改变目标设备，可以执行菜单命令Project→Select Device for…,在随后出现的目标设备选择对话框中重新加以选择。由于不同厂家许多型号的单片机性能相同或相近，因此，如果所需的目标设备型号在μVision2中找不到，可以选择其他公司生产的相近型号。
4.为工程添加文件
• 分别建立的工程MyProject 和C语言源程序文件MyProject.c，除了存放目录一致外，它们之间还没有建立任何关系。通过以下步骤将程序文件MyProject.c添加到MyProject工程中。 • 提出添加文件要求 • 在空白工程中，右击Source Group 1，弹出如图1-4 所示的快捷菜单 • 找到待添加的文件 • 在图1-4 所示的快捷菜单中，选择Add Files to Group„Source Group 1‟(向当前工程的Source Group 1 组中添加文件)，弹出如图1-5 所示的对话框。
2.Output 设置 • 在选项设置对话框中，选择Output选项卡。该选项卡中常用的设置主要有以下几项，其他选项可保持默认设置。 • 选择输出文件存放的目录Select Folder for Objects…：一般选用默认目录，即当前工程所在的目录。 • 输入目标文件的名称Name of Executable：默认为当前工程的名称。如果需要，可以修改。 • 选择生成可执行代码文件Create HEX File：该项必须选中。可执行代码文件是最终写入单片机的运行文件，格式为Intel HEX，扩展名为.hex。值得注意的是，默认情况下该项未被选中。 3.Listing 设置 • 在源程序编译完成后将产生“*.lst”列表文件，在链接完成后将产生“*.m51”列表文件。该界面主要用于调整编译、链接后生成的列表文件的内容和形式，其中比较常用的选项是C Compiler Listing选项区中的Assembly Code复选项。选中该复选项可以在列表文件中生成C语言源程序所对应的汇编代码。其他选项可保持默认设置。
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图1- 3 命名并保存新建文件
• 2录入、编辑程序文件
• 上面建立了一个名为MyProject.c的空白C语言程序文件，要让其起作用，还必须录入、编辑程序代码。μVision2与其他文本编辑器类似，同样具有输入、删除、选择、复制、粘贴等基本的文本编辑功能。值得一提的是，μVision2不完全支持汉字的输入和编辑，如果需要编辑汉字，最好使用外部文本编辑器(如Word、记事本等)进行编辑，然后按要求保存，以便添加到工程中。 • 为了以后学习方便，这里给出一个程序范例。可以将其录入到MyProject.c文件中，并执行菜单命令File→Save加以保存。利用这种建立程序文件的方法，可以同样建立其他程序文件。
• 在工程建立完毕后，μVision2会立即打开如图1-2所示的Select Device for Target‟Target 1‟对话框。列表框中列出了μVision2支持的以生产厂家分组的所有型号的51系列单片机。这里选择的是Atmel公司生产的AT89C52单片机。
图1- 2 选择目标设备
1.建立工程
• 51 系列单片机种类繁多，不同种类的CPU特性不完全相同，在单片机应用项目的开发设计中，必须指定单片机的种类；指定对源程序的编译、链接参数；指定调试方式；指定列表文件的格式等。因此，在Keil μ Vision2 IDE中，使用工程的方法进行文件管理，即将源程序(C或汇编)、头文件、说明性的技术文档等都放置在一个工程里，只能对工程而不能对单一文件进行编译、链接等操作。 • 启动Keil μ Vision2 IDE后，μ Vision2总是打开用户上一次处理的工程，要关闭它可以执行菜单命令Project→Close Project。建立新工程可以通过执行菜单命令Project→New来实现，此时将打开如图1-1 所示的Create New Project 对话框。
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图1- 7 工程设置快捷菜单
1.Target 设置 • 在Target 选项卡中，从上到下主要包括以下几个部分。 • 已选择的目标设备：在建立工程时选择的目标设备型号，本例为Atmel AT89C52，在这里不能修改。若要修改，可关闭当前对话框，在工程管理器中右击工程名Target 1，弹出如图1-7 所示的快捷菜单后，选择Select Device for Target „Target 1‟选项重新选择目标设备型号。 • 晶振频率选择Xtal(MHz)：晶振频率的选择主要是在软件仿真时起作用，μVision2将根据用户输入的频率来决定软件仿真时系统运行的时间和时序。 • 存储器模式选择：有3种存储器模式可供选择。 • Small：没有指定存储区域的变量默认存放在data区域内。 • Compact：没有指定存储区域的变量默认存放在pdata区域内。 • Large：没有指定存储区域的变量默认存放在xdata区域内。 • 程序空间的选择Code Rom Size：选择用户程序空间的大小。 • 操作系统选择Operating：是否选用操作系统。 • 外部程序空间地址定义Off-chip Code memory：如果用户使用了外部程序空间,但在物理空间上又不是连续的，则需进行该项设置。该选项共有3 组起始地址和结束地址的输入，μ Vision2 在链接定位时将把程序代码安排在有效的程序空间内。该选项一般只用于外部扩展的程序，因为单片机内部的程序空间多数都是连续的。 • 外部数据空间地址定义Off-chip Xdata memory：用于单片机外部非连续数据空间的定义，设置方法与外部程序空间地址定义的设置方法类似。 • 程序分段选择Code Banking：是否选用程序分段，该功能一般用户不会用到。