Proteus仿真技術(shù)在單片機(jī)中的應(yīng)用

佘艷

摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，社會(huì)多個(gè)領(lǐng)域中廣泛的應(yīng)用單片機(jī)，因此，越來(lái)越重視單片機(jī)的開(kāi)發(fā)。單片機(jī)開(kāi)發(fā)過(guò)程中，仿真是一個(gè)十分關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，仿真中應(yīng)用Proteus仿真技術(shù)后，不僅開(kāi)發(fā)周期可以有效縮短，同時(shí)，還可提升開(kāi)發(fā)效果。在本文中，首先介紹了Proteus仿真軟件，接著分析了Proteus仿真技術(shù)在單片機(jī)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：Proteus仿真技術(shù) 單片機(jī) 應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TP393.03 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2016）12-0101-01

現(xiàn)如今，社會(huì)多個(gè)領(lǐng)域中廣泛的應(yīng)用單片機(jī)，因此，越來(lái)越重視單片機(jī)的開(kāi)發(fā)。初學(xué)者在開(kāi)發(fā)單片機(jī)時(shí)，完成原理設(shè)計(jì)工作后，電路的搭建，或PCB板的制作需要反復(fù)多次進(jìn)行，這不僅導(dǎo)致開(kāi)發(fā)成本的增加，而且會(huì)增加開(kāi)發(fā)的難度，成為初學(xué)者的障礙。但初學(xué)者在開(kāi)發(fā)單片機(jī)時(shí)，應(yīng)用Proteus仿真技術(shù)后，上述問(wèn)題可有效解決，節(jié)省開(kāi)發(fā)費(fèi)用的同時(shí)，降低開(kāi)發(fā)難度，保證開(kāi)發(fā)的順利進(jìn)行。

1 Proteus仿真軟件介紹

Proteus仿真軟件是一種EDA工具，在全球范圍內(nèi)，其應(yīng)用都比較廣泛。在Proteus軟件電子設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，主要包含四個(gè)組成部分，一為高級(jí)原理布圖，二為混合模式SPICE電路仿真，三維PCB設(shè)計(jì)，四為自動(dòng)布線。ISIS軟件及ARES軟件共同組成了Proteus軟件，其中，ISIS軟件屬于電子系統(tǒng)仿真，具有非常強(qiáng)的便捷性，ARES軟件屬于布線編輯軟件[1]。

目前，單片機(jī)外圍器件模擬時(shí)，最好的工具即為Proteus軟件，常用的51系列、PIC等MCU的仿真以及MCU外圍電路的仿真均可以利用此軟件進(jìn)行。當(dāng)然，軟件仿真時(shí)，精度有限，而且并非全部的器件都能存在與其相應(yīng)的仿真模型，最佳的選擇即為應(yīng)用開(kāi)發(fā)板及仿真器。對(duì)于單片機(jī)初學(xué)者來(lái)說(shuō)，較好的選擇即為應(yīng)用Proteus軟件。與其他單片機(jī)仿真軟件相比，Proteus軟件的獨(dú)特特點(diǎn)在于可對(duì)CPU工作狀況、外圍電路等進(jìn)行仿真。因此，利用Proteus軟件進(jìn)行單片機(jī)仿真時(shí)，程序運(yùn)行、電路工作過(guò)程及結(jié)果為直接觀看對(duì)象，實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)與應(yīng)用相連接。

2 Proteus仿真技術(shù)在單片機(jī)中的應(yīng)用

單片機(jī)實(shí)際開(kāi)發(fā)過(guò)程中，多種常用微處理器仿真均可利用Proteus軟件，本文以電子鬧鐘為例，具體分析Proteus仿真技術(shù)在單片機(jī)中的應(yīng)用。

2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

電子鬧鐘顯示時(shí)間時(shí)采用七段數(shù)碼管，時(shí)間、鬧鈴時(shí)間的設(shè)置通過(guò)按鍵實(shí)現(xiàn)，設(shè)定的鬧鈴時(shí)間達(dá)到之后，蜂鳴器發(fā)生聲響，持續(xù)一陣時(shí)間。程序執(zhí)行后，亮起工作指示燈，表明開(kāi)始執(zhí)行程序。電子鬧鐘的操作鍵包含5個(gè)，按下K1鍵后，表示對(duì)現(xiàn)在時(shí)間進(jìn)行設(shè)置，按下K2鍵后，表示進(jìn)入到鬧鈴小時(shí)的設(shè)置，按下K3鍵后，表示進(jìn)入到鬧鈴分鐘的設(shè)置，按下K4鍵后，表示進(jìn)入到鬧鈴時(shí)間的設(shè)置，按下K5鍵后，進(jìn)行設(shè)置鬧鈴的開(kāi)或關(guān)，處于“開(kāi)”的狀態(tài)時(shí)，蜂鳴器聲響連續(xù)發(fā)出3次，為“關(guān)”時(shí)發(fā)出1次。

2.2 硬件系統(tǒng)仿真

首先進(jìn)行Proteus軟件的運(yùn)行工作，新建文件完成后，將電路需求的元件在軟件的pick devices窗口中選擇出來(lái)。仿真電子鬧鐘硬件系統(tǒng)時(shí)，主要使用的元器件類型共包含6個(gè)，分別為AT89C51單片機(jī)（1個(gè)）、譯碼顯示器（1個(gè)，四位七段）、LED指示燈（3個(gè)）、按鍵（2個(gè)）、開(kāi)關(guān)（3個(gè)）、蜂鳴器（1個(gè)）。AT89C51單片機(jī)所在的元件庫(kù)為Microprocessor ICs，在該元件庫(kù)中，管腳標(biāo)識(shí)基本一致于芯片的Datasheet，但不同的是GND、VCC管腳被隱去，繪制原理圖過(guò)程中，其連接可以省略，按照系統(tǒng)默認(rèn)設(shè)置即可[2]。Proteus軟件幾乎可以仿真單片機(jī)所有的硬件資源，比如I/O操作、定時(shí)器模擬、穿行UART接口等。同時(shí)，在庫(kù)中也可以找到其他的外圍元件，連線時(shí)，方法基本等同于Protel。此外，譯碼顯示器、LED指示燈所在的元件庫(kù)均為Optoelectronics，按鍵及開(kāi)關(guān)所在的元件庫(kù)為Switching Devices，蜂鳴器所在的元件庫(kù)為Speakers&sounders。

利用Proteus軟件仿真時(shí)，在WAVE編譯環(huán)境下，將源文件生成為*.hex格式的可執(zhí)行文件，原理圖中的芯片為路徑指定的位置，隨后即可對(duì)程序運(yùn)行狀況進(jìn)行觀察。此外，實(shí)時(shí)仿真期間，小正方形指示會(huì)出現(xiàn)在每個(gè)管腳旁邊，當(dāng)為紅色時(shí)，表示電平處于高的狀態(tài)中，當(dāng)為藍(lán)色時(shí)，表示電平處于低的狀態(tài)中，通過(guò)小正方形的顏色，可對(duì)管腳電平情況直觀的觀察，并不需要采用虛擬工具，可以基本的判斷程序的運(yùn)行狀況，節(jié)省了大量的簡(jiǎn)單分析時(shí)間[3]。

2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

在仿真的基礎(chǔ)上，繪制原理圖時(shí)，采用Protel，制成PCB板，對(duì)電子鬧鐘的性能進(jìn)行測(cè)試，由測(cè)試結(jié)果可知，與仿真結(jié)果基本相同。但在實(shí)際應(yīng)用Proteus仿真原理圖時(shí)，部分差別依然存在，比如電阻選取、單片機(jī)時(shí)鐘等，還需要進(jìn)行進(jìn)一步的應(yīng)用研究。

3 結(jié)語(yǔ)

單片機(jī)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)用Proteus仿真技術(shù)后，可有效的提升仿真結(jié)果，縮短仿真時(shí)間，從而減少單片機(jī)的開(kāi)發(fā)周期，降低單片機(jī)開(kāi)發(fā)成本。隨著人們對(duì)Proteus仿真技術(shù)認(rèn)識(shí)程度及掌握程度的提升，單片機(jī)開(kāi)發(fā)工作中，會(huì)越來(lái)越深入的應(yīng)用該項(xiàng)技術(shù)，發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)及作用。

參考文獻(xiàn)

[1]王超，宋莉莉.Proteus仿真圖表在單片機(jī)時(shí)序分析中的應(yīng)用[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2014，09：93-97.

[2]沙春芳.PROTEUSVSM在單片機(jī)系統(tǒng)仿真中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2014，24：110-112.

[3]伍馮潔.Proteus與Arduino的整合在單片機(jī)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用[J].電子世界，2013，18：28-29.