Transcript 单片机应用系统开发仿真
基于Proteus单片机应用系统仿真设计 1. 单片机应用系统的研制步骤和方法 单片机的应用系统随其用途不同，其硬件和软件均 不相同。单片机最初的选型很重要，原则上是选择高 性价比的单片机。硬件软件化是提供高系统性价比的 有效方法，尽量减少硬件成本，多用软件实现相同的 功能，这样也可以大大提高系统的可靠性。 1. 单片机应用系统的研制步骤和方法 虽然单片机的硬件选型不尽 相同，软件编写也千差万别， 但系统的研制步骤和方法是 基本一致的，一般都分为总 体设计、硬件电路的构思设 计、软件的编制和仿真调试 几个阶段。单片机应用系统 的研制流程如图所示。 2. 基于Proteus的单片机系统仿真 开发单片机系统硬件投入比较大。在具体的工程实 践中，如果因为方案有误而要重新进行相应的开发设 计，就会浪费较多的时间和经费。 2.1 Proteus简介 英国Labcenter Electronics公司推出的的Proteus 套件，可以对基于微控制器的设计连同所有的周围电子 器件一起仿真。用户甚至可以实时采用诸如LED/LCD、 键盘、RS232 终端等动态外设模型来对设计进行交互 仿真。目前在单片机的教学过程中，已越来越受到重视， 并被提倡应用于单片机数字实验室的构建之中。 Proteus支持的微处理芯片（Microprocessors Ics）包 括8051系列、AVR系列、PIC系列、HC11系列、 ARM7/LPC2000系列以及Z80等。 2.2 Proteus 7 Professional界面介绍 安装完 Proteus后，运行ISIS 7 Professional，会出现如 图的窗口界面。 导航窗口 选择元器件 元器件库管理 已选元器件列表 类别选择 方向工具栏 仿真工具栏 原理图编辑窗口 窗口内各部分的功能用中文作了标注。ISIS大部分操作 与windows的操作类似。 1. 原理图编辑窗口（The Editing Window） 顾名思义，它是用来绘制原理图的。蓝色方框内为可 编辑区，元件要放到它里面。与其它Windows应用软 件不同，这个窗口是没有滚动条的，可以用左上角的 预览窗口来改变原理图的可视范围，用鼠标滚轮缩放 视图。 2. 预览窗口（The Overview Window) 它可以显示两个内容。一个是：在元件列表中选择一 个元件时，它会显示该元件的预览图；另一个是：当鼠 标焦点落在原理图编辑窗口时（即放置元件到原理图编 辑窗口后或在原理图编辑窗口中点击鼠标后），它会显 示整张原理图的缩略图，并会显示一个绿色的方框，绿 色方框里面的内容就是当前原理图窗口中显示的内容， 因此你可用鼠标在它上面点击来改变绿色方框的位置， 从而改变原理图的可视范围。 3. 模型选择元件栏（Mode Selector Toolbar) 4. 元件列表区（The Object Selector) 5. 方向工具栏（Orientation Toolbar) 6. 仿真工具栏 3、4、5、6操作命令类似于windows操作。 2.3 绘制电路原理图 1. 将所需元器件加入到对象选择器窗口 2. 放置元器件至图形编辑窗口 3. 放置总线至图形编辑窗口 4. 添加电源和接地引脚 5. 元器件之间的连线Wiring Up Components on the Schematic 6. 给导线或总线加标签 7. 添加电压探针 8. 添加文字标注 9. 添加虚拟仪器 10. 选择AT89C52属性并加载程序文件 从“文件”下拉菜单选择“保存”项，出现如图对话框，提示输 入文件名，图中设文件名为80C51VSM.DSN，点“保存”按钮。 单击仿真运行开始按钮，进入调试运行窗口 虚拟终端窗口 2.4 Proteus VSM与μVision3的联调 Proteus VSM支持第三方集成开发环境IDE，目前支持 的第三方80C51IDE有：IAR Embedded Workbench、 Keil μVision3 IDE。本文以Keil μVision3 IDE为例介绍 Proteus VSM与μVision3 IDE的联调。 对于proteus 6.9或更高的版本,在安装盘里有 vdmagdi插件或到LABCENTER公司下载该插件，安 装该插件后即可实现与Keil μVision3 IDE的联调。 下面的叙述是假定我们已经分别安装了如下软件： （1）Proteus 7 Professional （2）Keil μVision3 IDE （3）vdmagdi.exe 1. Proteus VSM的设置 选中“use romote debuger monitor”， 2. μVision3 IDE设置 (1) 设置option for target /Debug选项 (2) 设置option for ta rget /Output选项 3. Proteus VSM与μVision3的联调 在μVision3环境下，首先按“F7”产生该项目的HEX文 件，然后进入µVision3 调试模式，为了在Proteus VSM环境下能观察到程序连续运行情况，取消目前项 目中所有断点。按“F5”按钮进入全速运行。可以看 到完全一致的运行画面。此时Proteus VSM的运行完 全依赖于外部调试器μVision3。 我们利用图接在U1－AT89C52单片机P1.0和P1.3的 元件单刀双掷开关“SW-SPDT”和P1.6的元件按钮 “BUTTON”说明如何仿真AT89C52片外的外围部件。 要求在图中，当单刀双掷开关“SW-SPDT”接到P1.0， 单片机P2口输出作加法计数，当单刀双掷开关“SWSPDT”接到P1.3，单片机P2口输出作减法计数。当按 钮“BUTTON”按下时超过1秒，单片机P2口的计数输 出清“0”。 为此我们修改项目MyProject中的文件McuTimer.c。 在μVision3 IDE环境下重新编译该项目。按“F5”按钮 进入全速运行。然后切换到Proteus VSM环境。可以 分别点“加1按钮”、“减1按钮”和“清零按钮”可 以观察程序单片机外围部件仿真运行情况。 可以在程序中设置断点，可以观察到在μVision3环境下， 断点运行和单步运行时在Proteus VSM环境下原理图的 变化情况。图为在电脑桌面上放置2个应用窗口。 Proteus VSM与μVision3的联调时，Proteus VSM的 U1-AT89C52可以不加载任何程序文件。但笔者还是建 议，要加载程序文件，且选择当前在μVision3环境下所 调试程序生成的HEX文件。这样无论是否联调，在 Proteus VSM的运行情况总是一致的。 小结 单片机应用系统的研制步骤和方法大体可分为 总体设计、硬件电路的构思设计、软件设计调 试几个阶段。 总体设计包括确立应用系统的功能特性指标、 单片机的选型（硬件平台）、软件的编写和支 持工具（软件平台）。 Keil C51软件是目前最流行开发80C51系列单片机 的软件工具。Keil C51提供了包括C编译器、宏汇 编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器 等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境 （µVision3 IDE）将这些部份组合在一起。掌握这 一软件的使用对于使用80C51系列单片机的爱好者 来说是十分必要的，即使不使用C语言而仅用汇编 语言编程，其方便易用的集成环境、强大的软件仿 真调试工具也会令开发者事半功倍。 Labcenter Electronics公司推出的的Proteus套件，可以 对基于微控制器的设计连同所有的周围电子器件一起仿 真。Proteus支持的微处理芯片（Microprocessors Ics） 包括8051系列、AVR系列、PIC系列、HC11系列、 ARM7/LPC2000系列以及Z80等。 Proteus VSM支持第三方集成开发环境IDE，两者联 调可以提高开发效率，降低开发成本。