Proteus在单片机系统设计中的仿真应用

石惠

（安徽水利水电职业技术学院，安徽合肥230601）

Proteus在单片机系统设计中的仿真应用

石惠

（安徽水利水电职业技术学院，安徽合肥230601）

Proteus是一款优秀的EDA工具软件，集单片机和SPICE分析于一身，功能极其强大。最主要的特点是用户可以从工程应用的角度直接观察程序运行和电路工作的过程与结果。避免了实验和实际应用间脱节的现象。

单片机；仿真；系统设计；Proteus；程序

Proteus是一款电路分析与实物仿真软件，由Labcenter electronics公司开发，主要由ARES和ISIS两个程序组成[1]。前者用于PCB布线及其电路仿真，后者主要采用原理布图的方法绘制电路并进行仿真。Proteus最大的特点是不仅能仿真单片机的工作情况，也能仿真单片机系统外围电路或其它电路的工作情况。在开发单片机系统时，我们可以利用其强大的仿真功能避免实验和实际工程应用间的脱节问题。

1 具体设计

以51系列单片机制作数码时钟为例进行设计，数码时钟的显示格式如XX.XX.XX所示。通过本设计让初学者对Proteus在单片机项目仿真开发有一个比较全面的了解，为以后进行复杂项目的仿真打好基础。

（1）创建数码时钟仿真电路

打开Proteus软件，进入ISIS仿真软件界面。单击元件列表区的P命令会弹出元器件选择（Pick Devices）对话框，调入所需元件仿真库。将电路中的所用元件从元器件库中调出来，放到绘图区，布局并设置好参数，然后连接导线，绘制完成的数码时钟仿真电路如图1所示。

（2）软件设计

本系统主要是使用单片机内部计数定时器功能,需要将定时器/计数器工作方式寄存器TMOD工作方式选择位设置为方式2；计数/定时方式选择位设置为定时器工作方式。

利用软件使定时器每100μs中断一次，然后在中断服务程序中,对中断次数进行统计，每计数10000次即为1秒。同理，对秒进行计数可分别得到分钟和小时的数值，然后将得到的数据送入显示缓冲区。

图1 数码时钟仿真电路

主程序和中断服务程序的流程图如图2所示。

图2 主程序和中断程序流程图

把程序编译成功后所得的HEX目标文件与仿真电路进行关联，就可以进行系统的仿真。

2 系统总体仿真

利用Proteus软件进行仿真时，可以根据系统要求设置为整体仿真运行，也可以设置成单步或断点仿真调试。在仿真进行时对于连接到每个数字或混合网络上的引脚，是用有色方块显示其工作状态：红色表示高电平，蓝色表示低电平，灰色表示浮空，黄色表示冲突[2]（例如两个器件同时向总线上传送数据）。用户可以根据颜色来判断每一步操作而产生的结果。

具体操作：在Proteus绘图区中双击51单片机芯片，在出现的编辑对话框中的Program File项中加入上一步编译成功的HEX文件后点击OK按钮加载。

再单击仿真工具栏“运行”按钮，单片机全速运行程序。单击“调试”中的“Watch Windows”、“调试”中的“8051 CPU Registers”、“调试”中的“8051 CPU SFR Memory”、“调试”中的“8051 CPU Internal（IDATA）Memory”，可以分别打开观察窗口、工作寄存器窗口、特殊功能寄存器窗口和片内数据存储器窗口。在仿真暂停时单击“调试”中的“8051 CPU Source Code”，可以打开源代码调试窗口。用户可以根据自身需要选择打开相应的窗口来查看有关数据。

图3所示即是数码时钟仿真电路运行到4分51秒时的截图，根据图中电路的连接情况，可以判断出此时在六个数码管中只有第3个数码管处于选中状态，其他5个数码管没有输出数据。但由于片选的速度快加上人眼的视觉暂停[3]，所以看起来像都在显示一样。

图3 数码时钟电路仿真时的截图

3 结束语

本文介绍了Proteus仿真软件在对数码时钟控制系统开发时的仿真应用。仿真结果表明该设计已达到理论设计要求，用户可以利用Proteus中的ARES对设计电路图进行PCB板设计。在仿真设计时，用户除了可以直观的看到外围电路的工作情况，还可以观察到在程序运行时内部寄存器和存储器等内容的变化，将原本抽象的内容变得清晰明了。在掌握该软件后，用户可以大大缩短系统的开发周期并可提高自身的工程开发能力。

[1]蔡骏.单片机实验指导教程[M].合肥：安徽大学出版社，2008:21.

[2]周润景.Proteus在MCS-51&ARM7系统中的应用百例[M].北京：电子工业出版社，2006:162.

[3]张靖武,周灵彬.单片机系统的Proteus设计与仿真[M].北京:电子工业出版社，2007:79.

Abstract:Proteus is an excellent EDA software and has powerful functions for combing Single-Chip computer and SPICE analysis in one.The main feature is that users can directly observe the process and results of program-running and circuit work in view of engineering application,which avoids the separation between experiments and practical application.

Key words:chip;simulation；system design；Proteus；program

责任编辑：澍斌

SIMULATION APPLICATION OF PROTEUS IN THE DESIGN OF CHIP SYSTEM

SHIHui
（Anhui Technical College of Water Resources and Hydroelectric Power,Hefei Anhui 230601）

TN43

A

1672－2868（2010）03－0073－03

2010－02－20

石惠（1976－），女，安徽桐城人。安徽水利水电职业技术学院讲师，研究方向：单片机系统开发。