基于Proteus的单片机应用系统的设计与仿真

摘 要：介绍Proteus VSM软件的特点和功能，通过实例介绍如何用Proteus进行单片机应用系统的设计与仿真，并介绍Proteus VSM与Keil的连接方法，通过用Proteus VSM软件对硬件进行仿真，能够对单片机的开发应用产生积极的作用。

关键词：Proteus；单片机编译；Keil；嵌入式开发平台

中图分类号：TP29 文献标识码：B

文章编号：1004-373X(2008)06-043-02

Design and Simulation of Single Chip Application System Based on Proteus

CHEN Shaohang，LI Shan，MIAO Liangliang，SU Xianlong

(Chongqing Institute of Technology，Chongqing，400050，China)

Abstract：This paper introduces features and function of the Proteus software，and how to use it realize the design and simulation of single chip system.The way of interfacing Proteus VSM to Keil is also presented indetails.Hardware simulation based on Proteus VSM software can carry very good effect to exploitation of single chip.

Keywords：Proteus；single chip compilation；Keil；embedded development platform

如今基于单片机的嵌入式系统已广泛应用在国防、教育、工业等领域。其核心在于其微处理器。因此单片机的开发越来越受到重视。但是在传统的嵌入式系统学习中，嵌入式开发平台是必不可少的。购买开发平台又是一笔花费，而且对于初学者来说，原理图设计完成后，需要自己反复搭电路或多次制PCB板，这大大增加了开发成本，这是很多初学者学习单片机的障碍。Proteus是一款优秀的单片机仿真与开发软件，他可以以软件的方式模拟整个系统的运行，这样大大节省了开发周期和开发成本。

1 Proteus VSM简介

Proteus是英国Labcenter公司开发的电路分析与实物仿真软件，其主要特点如下：

(1) Proteus VSM是一种基于标准仿真引擎SPICE3F5的混合电路仿真工具，该软件可以对模拟、数字以及数模混合电路进行仿真和分析，特别是他能够仿真整个系统；

(2) 可以模拟单片机的电路，可以仿真51系列、AVR、PIC等常用的MCU及其电路，并支持ARM7/LPC2000等系列的微处理器；

(3) 具有虚拟示波器、逻辑分析仪、信号发生器、虚拟终端等各种虚拟仪器可供使用；

(4) 能够进行原理图和印制板的设计；

(5) 能够和第三方软件Keil进行连机调试，能达到实时的仿真效果。

2 Proteus环境下单片机应用系统的设计与仿真

Proteus和Protel，EWB等软件在电路系统的设计上具有相似之处。下面通过实例介绍如何使用Proteus实现单片机电路系统的设计与仿真。在该实例中以AT89C51单片机为核心，设计一个24小时制的电子时钟。显示格式为“XXXXXX”，由左向右分别是：时、分、秒。

2.1 电路原理图的设计

首先运行Proteus VSM的ISIS会出现程序的主窗口界面如图1所示。点击Library并选择PickDevice/Symbol以打开元件库，输入所要的元件名称，双击该元件，就完成了该元件的添加。电子时钟所用的元件如表1所示，按照表1的器件清单依次添加元件。

2.2 程序的编制

用单片机定时/计数器T0的定时功能来实现50 ms的定时，定时器每50 ms中断1次，在中断服务程序中，对中断次数进行记数，每中断20次就是1 s。然后再对秒记数得到分和小时值，并送入显示缓存。程序流程图如图3、图4所示。

由流程图编写的汇编程序中断部分源代码如下：

T0_INT：[WB]PUSHPSW

PUSHACC

INCR0

CJNE R0，#20，EXIT

MOV R0，#0

INCSECOND

MOV A，SECOND

CJNE A，#60，EXIT

MOV SECOND，#0

INC MINUTE

MOV A，MINUTE

CJNE A，#60，EXIT

MOV MINUTE，#0

INC HOUR

MOV A，HOUR

CJNE A，#24，EXIT

MOV HOUR，#0

EXIT：POP ACC

POP PSW

RETI

2.3 仿真分析

Proteus能够与各种单片机编译程序整合。用 Proteus与Keil联合调试的方法能达到实时跟踪的仿真效果。

Proteus与Keil的连接设置的具体步骤如下：

(1) 复制Proteus安装目录下MODELS文件夹里的vdm51.dll到keil/C51/BIN目录；

(2) 修改Keil安装目录下的TOOLS.INI，在[C51]栏目中加入TDRV5=BIN\\VDM51.DLL("Proteus 6 EMULATOR")，TDRV后面的数字是一系列有序的数字，表示第几个TDRV，随不同版本的Keil，TDRV后面的数字应做相应的变化；

(3) 进入Keil的Projectoptions for target，选择Debug下的Use复选项，在下拉列表项中选择Proteus 6 EMULATOR；

(4) 启动Proteus的ISIS，在Debug菜单中选择“Use Remote Debug Monitor ”；

(5) IP设置为本级地址127.0.0.1，如果是网络电脑就得填入该电脑的IP地址，Port为8000。

在Keil里对汇编源程序进行编译，并将生成的可执行

文件(*.Hex格式)的路径指定给原理图里的芯片，现在可以象是在仿真仪上一样进行单步、全速调试，并可以实时观察软硬件的互动工作的过程和结果。

图6是时钟运行时的瞬间画面。

3 结 语

本文给出Proteus VSM 与KEIL C51集成开发环境联合调试的方法，并以电子时钟为例简单介绍了Proteus VSM 在单片机应用系统设计中的应用，Proteus有很多更高级的应用，如环境模拟、噪声分析等。Proteus的应用给嵌入式系统开发人员节省了大量的研发时间，从而使之能将主要的精力放在系统设计上。这对于提高产品的开发效率、降低开发成本等有着非常重要的作用。

参考文献

[1]徐煜明，韩雁.单片机机原理及接口技术[M].北京：电子工业出版社，2004.

[2]徐爱钧，彭秀华.Keil Cx51 V7.0单片机高级语言编程与μVision2应用实践[M].北京：电子工业出版社，2004.

[3]周立功.增强型80C51单片机速成与实战[M].北京：北京航空航天大学出版社，2003.

作者简介

陈少航 男，1981年出生，重庆工学院，硕士研究生。主要从事嵌入式系统及自动化技术的研究。