单片机开发Keil C51与Proteus仿真联合应用研究

徐 磊，申红军，蔡亚永

（新疆工程学院 电气与信息工程系，新疆 乌鲁木齐 830091）

1 Keil C51单片机程序开发技术

1.1 硬件电路及原理

流水灯实际上是一个带有八个发光二极管的单片机最小应用系统，即为由发光二极管D1～D8、晶振Xl、电源VCC、单片机AT89C51和程序等组成的系统[1]。其具体硬件组成如图1所示。

图1 硬件电路Fig.1 Hardware circuit

从原理图中可以看出，如果让接在P2.0口的D1亮起来，那么只要把P2.0口的电平变为低电平就可以了；相反，如果要接在P2.0口的D1熄灭，就要把P2.0口的电平变为高电平；同理，接在P2.1～P2.7口的其他7只发光二极管点亮和熄灭的方法同D1。因此，要实现流水灯功能，只要将发光二极管D1～D8依次点亮、熄灭，8只发光二极管便会一亮一暗的做流水灯了。在此还应注意一点，由于人眼的视觉暂留效应以及单片机执行每条指令的时间很短，在控制二极管亮灭的时候应该延时一段时间，否则就看不到“流水”效果了[2]。

1.2 C语言编程

单片机的应用系统由硬件和程序组成，上述硬件原理图搭建完成上电之后，还不能看到流水灯循环点亮的现象，要实现流水灯循环点亮，还要告诉单片机该怎么进行工作，即编写程序控制单片机管脚电平的高低变化，以实现发光二极管的一亮一灭。下面以8个发光二极管循环点亮来介绍两种C语言程序的编程方法。

1）位控法

位控方法采用顺序程序结构，用位指令控制P2口的每一个位输出高低电平，从而来控制相应发光二极管的亮灭。程序如下：

由上述程序得知：8个发光二极管循环点亮是通过逐个控制P2端口的每个位来实现的，因程序编制起来繁琐。所以程序结构显得较为复杂，而且程序编译后，占用的存储空间也比较大，上面的程序编译后，占用100 Byte存储空间。

一是操作过程：依有限元分析方法的主要思想，将待输入的物理状态参数作为已知量，根据分析计算的目标设定相关边界条件参数和规定各物理条件状态，通过压力求解器求解计算内流体模型的内流场压强p、速度v、温度t等未知量。

2）循环移位法

循环移位法利用循环移位指令，采用循环程序结构进行编程。在程序一开始就给P2口送一个数，这个数本身就让P2.0先低，其他位为高，然后延时一段时间，再让这个数据向高位移动，然后再输出至P2口，实现“流水”效果。具体编程如下所示，

上述两种方法编写的程序，经软件仿真和硬件开发板上测试验证都可以实现8为彩灯循环点亮的目的。但是采用循环位移发编写的程序，实现向右循环点亮后又向左循环点亮的效果，是第1种方法的2倍，但是经编译后的代码，占用90Byte的存储空间[3]。

表明在软件开发过程中，采用合理的编程方法和算法结构，可以提高代码的效率，节省单片机资源元件的存储空间。

2 C51程序仿真与Proteus联合调试技术

1）Proteus仿真调试

采用Proteus仿真时，分以下几个个步骤进行：

①启动Proteus仿真软件

双击“isis”图标，出现isis操作页面。

②搭建单片机系统仿真电路

分“器件选取”、“器件放置”和“电路连接”三步进行操作。③创建和导入ASM源文件

进入菜单栏，选择“Source”下“Add/Remove Source files…即弹出“Add/Remove Source Code Files”对话框。再点击“New”按键，弹出“New Source Files”对话框，即可以创建（只在文件名栏目输入一个文件名，后缀为ASM）或导入ASM源文件。确 定 后，“Add/Remove Source Code Files”对 话 框 中“Source Code Filename"栏目即有ASM源文件名及路径，然后在“Code Generation Tool”栏目中选择“ASEM51”，最后点击“OK”按键，即完成了创建和导人ASM源文件。此后“Source”下即可以看到相应的ASM源文件。

④编译ASM和导入HEX文件

编译ASM文件的前提是已导人ASM文件，启动编译的方法有两种：①进入菜单栏，选择“Source"下“Build All”即弹出“BUILD LOG"提示框，提示编译ASM文件的结果。②直接点击器件放置和运行区下方的“运行”按键，若ASM文件内容有变化，即自动对其编译，若问题即弹出“SOURCE CODE BUILD ERRORS”提示框，提示编译ASM文件的结果。编译ASM文件成功后即生成HEX文件，单片机导人HEX文件的方法是，打开单片机器件属性对话框，在“Program Files"栏目里打开文件目录，选择装入HEX文件即可。单片机此后按照该HEX文件的代码运行程序[4－5]。

2）调试方法

进入菜单栏，选择“Debug”下“Start/Resart Debugging”，即进入调试状态，此后可以进行单步运行、全速运行、断点设置等功能操作。

3）Keil C uVision2与Proteus连接仿真调试

安装Keil C uVision2软件及vdmagdi程序

Keil的配置

①进入keil uVision2集成开发环境，创建一个新项目（Project），选定AT89C51单片机的CPU器件，并未该项目加入Keil C源程序（以上所编C语言程序）。

②单机“Projedt菜单/Option for Target”选项或者单击工具栏的“Option for Target”，弹出窗口，点击“Debug”按钮，出现如图2所示的页面。

图2 目标设置选项Fig.2 Goal setting options

在出现的对话框里在右栏上部的下拉菜单里选择“Proteus VSM Simulator”。并且还要点击一下“Use”前面表示选中的小圆点。

再点击“Setting”按钮，设置通信接口，在“Host”后面添上“127.0.0.1”，如果使用的不是同一台电脑，则需要在这里添上另一台电脑的IP地址 （另一台电脑也应安装Proteus）。在“Port”后面添加“8000”。设置好的情形如图3所示，点击“OK”按钮即可。最后将工程编译，进入调试状态并运行。

图3 通信接口设置Fig.3 Communication interface settings

进入Proteus的ISIS。鼠标左键点击菜单“Debug"。选中“use remote debuger monitor”，如图4所示。此后，便可实现Keil C与Proteus连接调试[6]。

图4 Proteus的设置Fig.4 Proteus settings

3 仿 真

单击仿真运行开始按钮，能清楚地观察到每一个引脚的电平变化。浅色代表高电平，深色代表低电平。

在Proteus里的仿真结果如图5所示。

图5 Proteus仿真结果Fig.5 The simulation results of Proteus

4 结 论

单片机开发Keil C51与Proteus软件的联合仿真应用于单片机接口技术的课程教学，收到了良好的教学效果，教学质量得到明显提高，学生对单片机学习兴趣明显增强。在教学过程中，每个实例都采用单片机开发Keil C51与Proteus[7-8]软件联合仿真、调试，学生可以直观地看到电路输出状态，比易读懂并理解所调试的程序。这在一定程度上降低了学生学习单片机的难度，也提高了学生学习单片机的兴趣。

[1]刘国光.任务驱动法在单片机教学中的应用[J].高等教育研究学报，2004（4）：74－75.LIU Guo-guang.The application of task-driving method in the teaching of single-chip microcomputer[J].Journal of Higher Education Research，2004（4）：74－75.

[2]全国电子专业人才考试教材编委会.单片机设计与开发[M].北京：科学出版社，2009.

[3]周国运.单片机原原理及应用（C语言版）[M].北京：中国水利电力出版社，2009.

[4]周灵彬，张靖武.PROTEUS的单片机教学与应用仿真[J].单片机与嵌入式系统应用，2008（1）：76－79.ZHOU Ling-bin，ZHANG Jing-wu.MCU Teaching and application of simulation PROTEUS[J].Microcontrollers&Embedded Systems，2008（1）：76－79.

[5]尹春雷.基于Proteus的《单片机机原理与应用》课程教学改革与实践[C]//全国高等学校电子技术研究会论文集，2007：354－356.

[6]杜树春.基于Proteus和Keil C51的单片机设计与仿真[M].北京：电子工业出版社，2012.

[7]王静，徐斌，张凯，等.基于Proteus心血管测试仪前置放大端的研制[J].电子科技，2012，25（8）：3－5.WANG Jing，XU Bin，ZHANG Kai，et al.Development of a proteus-based cardiovascular tester endpreamplifier[J].Electronic Science and Technology，2012，25（8）：3－5.

[8]吴文忠.基于Proteus的自动拨号报警器仿真设计[J].现代电子技术，2011，34（10）：55－58.WU Wen-zhong.Simulation design of an auto-dial annunciator based on Proteus[J].Modern Electronics Technique，2011，34（10）：55－58.