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毕业设计--单片机系统的仿真

1 引言 1

2．Protues 软件介绍及其功能特点 2

2.1 Protues 软件介绍 2

2.2 Proteus仿真软件组成 3

2.3 Proteus的特点 3

3. Protues 软件与 Keil uVision 的结合 4

3.1Proteus与Keil介绍 4

3.1.1Proteus 4

3.1.2Keil 4

3.2proteus 的工作过程 5

3.3Proteus 软件所提供的调试手段 5

3.4 Proteus 和 KEIL uVision3 软件结合的实例 6

4　基于Proteus的51系列单片机的仿真 7

4.1Proteus对89C51单片机的仿真 7

4.2Proteus在单片机仿真方面的优势 8

4.3单片机的仿真 10

4.3.1电子闹钟的系统设计 10

4.3.2硬件系统的仿真 11

4.4实验结果 12

5．结语 12

参考文献 12

致谢 12

利用proteus实现单片机系统的仿真

（）

摘要：本文介绍了用Proteus软件进行单片机仿真的制作和演示过程，总结了用Proteus软件进行单片机仿真的优点和不足，论述了与 KEIL 编程软件结合进行编程仿真调试的详细过程。

关键词：单片机；Proteus 软件；Keil 软件；仿真

The Simulation of Single Chip Using Proteus

(College of Physics and Electronic Engineering,Electrical Engineering and Its Automation,

Class1 Grade2003,0323110106)

Abstract: The paper introduce the process of simulation of single chip by using Proteus software,and sums up the merits and demerits of simulation by using Proteus and technique of programming simulation debugging with the combination of Keil programming software are described.

Key Words: single chip,Proteus software, Keil software,simulation

1 引言

近年来，随着计算机应用技术的发展，单片机仿真技术有了很大提高，仿真工具的出现为单片机初学者提供了一个很好的学习平台。目前，用于单片机仿真的工具很多，有些主要用于软件仿真，侧重于算法的验证，使用这类软件初学者无法获得类似于直接用硬件开发的经验，而有些仿真软件虽然能用于硬件仿真，但仿真能力有限，特别是对罗辑课CPU外围的硬件仿真，Proteus是英国Labcenter公司开发的电路分析与实物仿真软件，[1]它运行于Windows操作系统上，可以仿真、分析(SPICE)各种模拟器件和集成电路，在单片机CPU和外围器件方面表现出的卓越的仿真能力使其成为目前应用最为广泛的仿真工具之一。Proteus不仅可以仿真8051系列、AVR系列、PIC系列等主要常见系列单片机及其外围电路，

同时Proteus提供了数目庞大，门类齐全的各类常见器件库，具有较强的PCB设计功能，Proteus的操作灵活、自动连线等优点为设计人员提供了一个非常友好的开发界面。Proteus不断完善的功能和强大的仿真能力被越来越多的设计人员所喜爱，在实践中的应用也越来越广泛。

2．Protues 软件介绍及其功能特点

2.1 Protues 软件介绍

Proteus软件已有十多年的历史，在全球广泛使用，除了其具有和其它EDA工具一样的原理布图、PCB自动或人工布线及电路仿真的功能外，其革命性的功能是，它的电路仿真是互动的，针对微处理器的应用，还可以直接在基于原理图的虚拟原型上编程，并实现软件源码级的实时调试，如有显示及输出，还能看到运行后输入输出的效果，配合系统配置的虚拟仪器如示波器、逻辑分析仪等，您不需要别的，Proteus为您建立了完备的电子设计开发环境！

Proteus组合了高级原理布图、混合模式SPICE仿真，PCB设计以及自动布线来实现一个完

整的电子设计系统。此系统受益于15年来的持续开发，被《电子世界》在其对PCB设计系统的比较文章中评为最好产品—“The Route to PCB CAD”。[2]Proteus 产品系列也包含了我们革命性的VSM技术，用户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。

其功能模块:—个易用而又功能强大的ISIS原理布图工具；Proteus混合模型SPICE仿真; ARES PCB设计.

PROSPICE 仿真器的一个扩展Proteus VSM:便于包括所有相关器件的基于微处理器设计的协同仿真。此外，还可以结合微控制器软件使用动态的键盘，开关，按钮，LEDs甚至LCD显示CPU模型。

》支持许多通用的微控制器，如PIC，AVR，HC11以及8051；

》交互的装置模型包括:LED和LCD显示，RS232终端，通用键盘；

》强大的调试工具，包括寄存器和存储器，断点和单步模式；

》IAR C-SPY 单连波和Keil uVision2等开发工具的源层调试；

》应用特殊模型的DLL界面提供有关元件库的全部文件。

Proteus 是目前最好的模拟单片机外围器件的工具，[3]它可以仿真8051系列、AVR，PIC 等常用的 MCU 及其外围电路（如 LCD，RAM，ROM，键盘，马达，LED，AD/DA，部分SPI器件，部分IIC器件）。

当然，软件仿真精度有限，因而不可能所有的器件都得到相应的仿真模型。用开发板和仿真器当然是最好选择，可是对于单片机爱好者，或许简单的开发应该是比较好的选择。

Proteus是一种混合电路仿真工具，既可以仿真模拟电路又可以仿真数字电路以及数字、模拟混合电路，这款软件的最大特点就在于它能够模拟单片机。该软件的库里有：51 系列、AVR系列和 PIC 系列，每个系列又有很多种不同的型号可供选择。除了单片机模型，Proteus中提供了诸如基于 HD44780 芯片的字符 LCD，基于 T6963C 芯片的点阵 LCD、I2C 存储器、RAM、PLD等，这些丰富的元器件使得 Proteus不仅适合单片机入门，也同样可以用于单片机开发。其最大的特在于它能够仿真基于微控制器的设计系统。Proteus

可以很方便地与 Keil C51 集成开发环境连接，程序编译好之后，立即可以进行软、硬件结合的系统仿真。Proteus与其它单片机仿真软件不同的是，它不仅能仿真单片机CPU的工作情况，也能仿真单片机外围电路或没有单片机参与的其它电路的工作情况。因此在仿真和程序调试时，我们关心的不再是某些语句执行时单片机寄存器和存储器内容的改变，而是从工程的角度直接看程序运行和电路工作的过程和结果。对于这样的仿真实验，从某种意义上讲，弥补了实验和工程应用间脱节的矛盾。

2.2 Proteus仿真软件组成

Proteus仿真软件包含两个应用程序，一个是Proteus ISIS：它是Proteus系统的中心。ISIS拥有超过sciencechina8000元件的大型元件库，包含几千个模拟和数字电路中常用的Spice模型及各种动态元件，如三极管、555定时器等基本元件，[4]74LS00等常用TTL和CMOS集成块，完全适合于仿真模型；ISIS为用户提供了非常友好的作图界面，元件之间的连线方便、灵活、高效率，剪切、移动等操作借助鼠标可简单地实现；ISIS还支持层次图设计，支持WMF、BNP、DXF等多种图形输出格式。Proteus南山转债的另外一个应用程序就是Proteus ares，用于直接将冗余系统Proteus ISIS得到的仿真原理图生成平果铝PCB版图。

2.3 Proteus的特点

Proteus可以完成质量精美可以达到直接出版水平的原理图和PCB版图，和其它仿真软件相比，其功能上最卓越的改进是可以直接仿真CPU及外围电路，这种仿真能力是Multisim等仿真软件望尘莫及的。同时Proteus还提供了丰富的虚拟工具，如示波器、逻辑分析仪等，用户借助这些虚拟工具可以直接观察电路系统的硬件结果，尽管虚拟仪器的精度有限，但整个操作过程如同利用硬件仿真器和其他测试仪器直接进行硬件开发，还可以根据虚拟仪器的结果直接进行源代码的调试，以上过程不同于纯粹的软件仿真侧重于算法的验证，这种仿真过程是可以给用户带来直接的硬件开发经验。

Proteus的显著的特点如下：

(1)全部满足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、RS-232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；