虚拟仿真技术在单片机系统设计中的应用

　　摘要：单片机原理课程是国内大中专院校、本科电子类专业核心课程，对于开发人员来讲，除了具备一定的硬件知识外，还必须具有一定的汇编语言或者C语言的编程能力。在我国，大部分学校都是理论加实验的方式进行教学，且实验课程和理论知识脱节比较严重，使学生在学习的过程中缺少感性的认识，能否建立一个虚拟的平台使设计与理论有机的结合起来，该文主要从这一点出发，结合虚拟仿真软件Proteus来说明。
　　关键词：单片机设计；虚拟仿真；Proteus
　　中图分类号：TP311文献标识码：A文章编号：1009-3044(2011)17-4203-02
　　1 概述
　　Proteus软件是英国Labcenter electronics公司开发的一款功能非常强大的EDA软件，它可以进行电路原理图制作，代码调试以及单片机、嵌入式、DSP与外围设备虚拟仿真调试。Proteus的主要功能有[1-2]：原理图设计、PCB设计、动态实时交互式电路仿真。其主要特点有[3]：集成原理图设计、仿真和PCB设计于一体，真正实现了从概念到产品设计；具有模拟电路、数字电路、微机原理、信号处理、单片机、嵌入式系统设计与仿真；具有全速、单步、设置断点等多种形式的调试功能；具有各种信号源和电路分析等多种形式的调试工具；支持Keil C51ｕVision3 、MPLAB等第三方的软件编译和调试环境，进行高级语言源代码级仿真和调试；具有强大的原理图到PCB设计功能，可以输出多种格式的电路设计报告，以便于跟第三方的PCB制作软件相互转换，如GERBER文件。
　　2 Proteus虚拟仿真技术在单片机系统中的设计
　　2.1 Proteus软件包含的单片机仿真模型与外设
　　Proteus软件提供丰富的单片机模型，主要有：8051/52、AVR、PIC10/12、PIC16 、PIC18、PIC24、DSPIC33、HC11、BasicStamp、8086、MSP30等，随着版本的升级还在继续增加；还提供了丰富的外围设备，主要有发光管二极管、LED点阵、LED7段数码管模块、键盘、按键、直流电机、步进电机、伺服电机、电子温度计、激励源、虚拟终端、Prospice混合仿真元器件等。
　　2.2 利用Proteus软件虚拟仿真单片机的特点
　　2.2.1 利用Proteus绘制的电路图可以实时仿真不同方案的程序，有利于提高学生的编程能力[3]
　　原理图如图1所示，该设计是要在AT89S51单片机P1口输出8个Led灯编程实现流灯得水效果。从这个原理图分析，要是对应的led等点亮，即在相应的I/O输出高电平，高电平的输出可以通过以下三种方式实现，第一种思路就是每隔一定时间分别对其I/O输出高电平，称之为直接对端口赋值法，其显示状态如表1所示。
　　第二种思路就是采用循环指令进行，每隔延迟时间将高点平向左或向右移一位，这样同样可以实现第一种思路的效果，称这方法为循环法。
　　第三种思路就是利用查表指令MOV