單片機的Proteus虛擬仿真軟件

　　引言

　　單片機體積小、重量輕、具有很強的靈活性而且價(jià)格便宜，具有邏輯判斷、定時(shí)計數等多種功能，廣泛應用于儀器儀表、家用電器、醫用設備的智能化管理和過(guò)程控制等領(lǐng)域。以單片機為核心的嵌入式系統已經(jīng)成為目前電子設計最活躍的領(lǐng)域之一。

　　在嵌入式系統的中，開(kāi)發(fā)板成本高，特別是對于大量的初學(xué)者而言，還可能由于設計的錯誤導致開(kāi)發(fā)板損壞。利用Proteus軟件工具我們可以很好地解決這個(gè)問(wèn)題，由此我們可以快速地建立一個(gè)仿真系統。

　　Proteus介紹

　　Proteus是英國Labcenter Electronics公司開(kāi)發(fā)的一款電路仿真軟件，軟件由兩部分組成：一部分是智能原理圖輸入系統ISIS和虛擬系統模型VSM；另一部分是高級布線(xiàn)和編輯軟件ARES，也就是PCB設計。

　　Proteus的VSM仿真

　　Proteus可以仿真模擬電路和數字電路，也可以仿真模擬數字混合電路。Proteus提供30多種元件庫，超過(guò)8000種模擬、數字元器件?？梢园凑赵O計的要求選擇不同生產(chǎn)廠(chǎng)家的元器件。此外，對于元器件庫中沒(méi)有的元件，設計者也可以通過(guò)軟件自己創(chuàng )建。

　　除擁有豐富的元器件外，Proteus還提供了各種虛擬儀器，如常用的電流表、電壓表、示波器、計數/定時(shí)/頻率計、SPI調試器等虛擬終端，還有支持圖形化的分析功能等。

　　Proteus特別適合對嵌入式系統進(jìn)行軟硬件協(xié)同設計與仿真，其最大的特點(diǎn)是可以仿真8051、PIA、AVR、ARM等多種系列的處理器。Protues包含強大的調試工具，具有對寄存器、存儲器、斷點(diǎn)、單步模式IAR C-SPY、Keil、MPLAB等開(kāi)發(fā)工具的源程序進(jìn)行調試的功能；觀(guān)察代碼在仿真硬件上的實(shí)時(shí)運行效果；對顯示、按鈕、鍵盤(pán)等外設的交互可視化進(jìn)行仿真。

　　Proteus的PCB設計

　　Proteus 的PCB設計除了有自動(dòng)布線(xiàn)仿真功能外，還支持多達16個(gè)布線(xiàn)層，從任意角度放置元件和焊接連線(xiàn)。集成了高智能的布線(xiàn)算法，可以方便地進(jìn)行PCB設計。

　　基于Protesus的簡(jiǎn)單數據采集系統

　　軟件的編寫(xiě)

　　本例題采用由可調電阻調節電壓值作為模擬信號的輸入量，通過(guò)A/D轉換芯片AD0808把模擬信號轉換為數字量傳送到單片機的P1口，并在P0口把轉換的結果顯示出來(lái)。

　　軟件的編寫(xiě)可以在Keil C51 環(huán)境下進(jìn)行，芯片選擇AT89C51，編寫(xiě)data.c文件，利用Keil C51進(jìn)行編譯，編譯成功后生成data.hex文件。

　　繪制電路圖

　　運行Proteus的ISIS，進(jìn)入仿真軟件的主界面，如圖1所示。主界面分為菜單欄、工具欄、模型顯示窗口、模型選擇區、元件列表區等。

　　通過(guò)左側的工具欄區的P(從庫中選擇元件)命令，在Pick Devices窗口中選擇系統所需元器件，還可以選擇元件的類(lèi)別、生產(chǎn)廠(chǎng)家等。本例所需主要元器件有：AT89C51芯片、ADC0808芯片、一個(gè)四位七段數碼顯示器，一個(gè)可變電阻，詳見(jiàn)表1。

　　選擇元器件后連接圖2所示電路。

　　微控制器芯片的引腳與實(shí)際的芯片基本相同， 唯一的差別是隱去了GND和VCC引腳，系統默認的它們分別連接到地和+5V直流電源。故在電路連線(xiàn)時(shí)可以不考慮電源和地的連接。為了快速進(jìn)行仿真，系統所需的時(shí)鐘電路、復位電路可以省略。

　　電路連接完成后，選中AT89C51，單擊鼠標左鍵，打開(kāi)“Edit Component”對話(huà)窗口如圖3所示?？梢灾苯釉?ldquo;Clock Frequency”欄進(jìn)行頻率設定，設定單片機的時(shí)鐘頻率為12MHz。在“Program File”欄選擇已經(jīng)生成的data.hex文件，把在Keil編寫(xiě)的程序導入Proteus，最后單擊“OK”按鈕保存設計。至此，就可以進(jìn)行單片機的仿真。

　　Proteus的仿真結果

　　單片機的仿真結果如圖4所示，模擬信號經(jīng)A/D轉換后，結果送入單片機，再在數碼管上顯示。通過(guò)調節可調電阻的阻值，可以得到不同的顯示結果。仿真結果表明，系統達到了預先的設計要求。

　　在仿真的過(guò)程中每個(gè)引腳旁邊會(huì )出現一個(gè)小方塊，紅色的方快表示高電平，藍色的表示低電平。 通過(guò)方塊顏色的變化可以很方便地知道每個(gè)引腳電平的變化，從而能對系統的運行有更直觀(guān)的了解，這對程序的調試有很大的幫助。

　　結語(yǔ)

　　本文結合一個(gè)簡(jiǎn)單的數據采集系統，詳細說(shuō)明了Proteus仿真軟件在單片機開(kāi)發(fā)中的應用?？梢钥闯?，Proteus功能十分強大，能仿真各種數字模擬電路，快速地進(jìn)行單片機仿真，加快系統開(kāi)發(fā)的過(guò)程，降低開(kāi)發(fā)成本。