论文部分内容阅读
摘要：单片机系统设计包括软件设计和硬件设计两个部分，它们两者关系紧密。只有在制作出硬件电路的基础上才能仿真和调试软件程序，而硬件价格昂贵且硬件电路往往需要多次的修改，这给单片机系统设计带来了很大的不便。Proteus可以仿真调试单片机的软件程序和硬件电路，根据调试的结果修改硬件电路和软件程序，使得单片机系统设计周期更短、成本更低、效率更高。
关键词：Proteus；单片机；ADC0808；LCD1602；MAX232
中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1007-9599 (2011) 23-0000-01
The Usage of Proteus in the MCU System Design
Huang Yiqiang
(Yichun University,Yichun 336000,China)
Abstract:MCU system design including software design and hardware design of two parts,both of them closely.Only in the production of a hardware circuit can be based on the simulation and debugging software programs,hardware and the hardware is expensive and often require several changes to the circuit,which gives single-chip system design is a big inconvenience.Proteus can simulate single-chip debug software programs and hardware circuits,according to the result of changes to debug hardware circuits and software programs,making single-chip system design cycles shorter,lower cost and higher efficiency.
Keywords:Proteus;MCU;ADC0808;LCD1602;MAX232
一、Proteus简介
Proteus是英国Labcenter electronics公司推出了EDA仿真工具软件，它包含了原理图设计工具ISIS（Intelligent Schematic Input System）、PCB布局工具ARES、及混合模式SPICE（Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis）电路仿真三个部分，实现了从概念到产品的完整仿真设计。它可以仿真模拟电路和数字电路。它支持的处理器种类繁多，包括51系列、PIC系列、AVR系列、以及ARM7系列等，并持续增加其它系列处理器。目前，它拥有30多个元件库包括约3万个仿真器件和标准模块，包括电阻、电容、电感、二极管、三极管、LCD显示模块、LED显示模块、AD转换模块、以及各种传感器等。另外它支持第三方仿真元件的导入，并不断增加新的元件和模块。它还提供了多种激励源和丰富的虚拟仪表，大大的提高了仿真的效率。编译方面，它支持单片机汇编语言的编辑、编译、以及仿真，内带8051、PIC、以及AVR的编译器，也可以与第三方集成编译环境配合，进行高级语言的仿真和调试。
二、Proteus仿真实例
本部分通过一个基于89C51的远程电压监视单片机系统设计仿真实例来讲述Proteus的使用方法。由于该系统不涉及到射频和微波等高频电路，对PCB的走线和电磁兼容性没有要求，只需要正确的电气连接即可，故本文只进行硬件原理图的绘制和软件代码的仿真。
（一）原理图设计。本文设计的远程电压监控系统由供电电路、复位电路、时钟电路、LCD1602液晶显示电路、键盘电路、ADC0808模数转换电路、以及MAX232串口通信电路等组成。单片机系统是软硬件紧密结合的系统，在已有硬件的基础上才能调试软件。首先，通过ISIS绘制原理图。在仿真器件库中选择相应的元器件，然后将它们用导线或者总线正确连接起来，得到硬件原理图，如图1所示。
图1 Proteus仿真原理图
以上就完成了系统的硬件原理图设计。
（二）软件设计。通过keil c软件编写程序。该系统包括了单片机部分和PC机部分，它们的流程图如图2所示：
图2 远程电压监控系统流程图
其工作原理如下：（1）根据远程监控的需要，操作本系统提供的桌面应用程序。（2）通过MAX232发送相应的命令给89C51。（3）89C51根据收到的命令通过ADC0808选择相应的待测电路。（4）ADC0808把待测电路的模拟电压信号转换为数字信号送到89C51。（5）89C51把转换后的信号通过MAX232送到电脑。（6）电脑根据收到的信号，将电压值显示在屏幕或者保存在数据库中，并根据电压值做出相应的处理，从而实现了远程监控电路电压的功能。
LCD1602模块的显示功能可以在操作现场查看当前的电压值，并可以作为电脑屏幕显示的备用设备。
根据以上功能，在keil c中建立相应的工程，并编写调试代码，最终编译通过，生成hex文件。
（三）软硬件联调。首先，在Proteus的工具栏中选择Debug选项，勾选Use Remote Debug Monitor，并双击89C51选择在软件设计阶段生成的hex文件。然后，在keil c工具栏的Project选项中选择Opinion for Target ‘Target 1’，打开Opinion for Target ‘Target 1’选项卡，然后在Debug选项中选择Use Proteus VSM Simulator，并勾选Load Application at Sta与Go till main选项。
设置完成后，同时打开keil c和ISIS，在keil c中调试程序，观察ISIS中电路的现象从而判断相应的系统功能是否实现。如有错误，可以修改程序再调试，如此反复直到达到系统设计要求为止。
三、结语
本文通过一个单片机系统的设计实例，讲述了Proteus的仿真方法。通过以上原理图的绘制和软件程序的调试，满足了系统的需求。在这个仿真的基础上，根据原理图设计出相应的PCB板，然后制作电路板、焊接电路，一般能达到一次就能成功满足系统的设计需求。从而缩短了开发周期、节省了人力、降低了成本并且提高了开发效率，达到了事半功倍的效果。通过这个实例，我们得出计算机应用的发展对生产效率的提高有一个质的飞跃。
参考文献：
[1]郑学坚,周斌.微型计算机原理及应用[M].北京:清华大学出版社,2001
[2]曹振军,王海平.计算机应用基础[M].北京:机械工业出版社,2006
[3]周润景,张丽娜.基于PROTEUS的电路及单片机设计与仿真[M].北京:北京航空航天大学出版社,2010
[4]岳东海.基于PROTEUS的虚拟实验室在实践性教学中的应用[J].常州信息职业技术学院学报,2007,vol.6,no.3:47-49
[作者简介]黄义强（1980-），男，江西广丰人，助教，研究方向：计算机网络。
关键词：Proteus；单片机；ADC0808；LCD1602；MAX232
中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1007-9599 (2011) 23-0000-01
The Usage of Proteus in the MCU System Design
Huang Yiqiang
(Yichun University,Yichun 336000,China)
Abstract:MCU system design including software design and hardware design of two parts,both of them closely.Only in the production of a hardware circuit can be based on the simulation and debugging software programs,hardware and the hardware is expensive and often require several changes to the circuit,which gives single-chip system design is a big inconvenience.Proteus can simulate single-chip debug software programs and hardware circuits,according to the result of changes to debug hardware circuits and software programs,making single-chip system design cycles shorter,lower cost and higher efficiency.
Keywords:Proteus;MCU;ADC0808;LCD1602;MAX232
一、Proteus简介
Proteus是英国Labcenter electronics公司推出了EDA仿真工具软件，它包含了原理图设计工具ISIS（Intelligent Schematic Input System）、PCB布局工具ARES、及混合模式SPICE（Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis）电路仿真三个部分，实现了从概念到产品的完整仿真设计。它可以仿真模拟电路和数字电路。它支持的处理器种类繁多，包括51系列、PIC系列、AVR系列、以及ARM7系列等，并持续增加其它系列处理器。目前，它拥有30多个元件库包括约3万个仿真器件和标准模块，包括电阻、电容、电感、二极管、三极管、LCD显示模块、LED显示模块、AD转换模块、以及各种传感器等。另外它支持第三方仿真元件的导入，并不断增加新的元件和模块。它还提供了多种激励源和丰富的虚拟仪表，大大的提高了仿真的效率。编译方面，它支持单片机汇编语言的编辑、编译、以及仿真，内带8051、PIC、以及AVR的编译器，也可以与第三方集成编译环境配合，进行高级语言的仿真和调试。
二、Proteus仿真实例
本部分通过一个基于89C51的远程电压监视单片机系统设计仿真实例来讲述Proteus的使用方法。由于该系统不涉及到射频和微波等高频电路，对PCB的走线和电磁兼容性没有要求，只需要正确的电气连接即可，故本文只进行硬件原理图的绘制和软件代码的仿真。
（一）原理图设计。本文设计的远程电压监控系统由供电电路、复位电路、时钟电路、LCD1602液晶显示电路、键盘电路、ADC0808模数转换电路、以及MAX232串口通信电路等组成。单片机系统是软硬件紧密结合的系统，在已有硬件的基础上才能调试软件。首先，通过ISIS绘制原理图。在仿真器件库中选择相应的元器件，然后将它们用导线或者总线正确连接起来，得到硬件原理图，如图1所示。
图1 Proteus仿真原理图
以上就完成了系统的硬件原理图设计。
（二）软件设计。通过keil c软件编写程序。该系统包括了单片机部分和PC机部分，它们的流程图如图2所示：
图2 远程电压监控系统流程图
其工作原理如下：（1）根据远程监控的需要，操作本系统提供的桌面应用程序。（2）通过MAX232发送相应的命令给89C51。（3）89C51根据收到的命令通过ADC0808选择相应的待测电路。（4）ADC0808把待测电路的模拟电压信号转换为数字信号送到89C51。（5）89C51把转换后的信号通过MAX232送到电脑。（6）电脑根据收到的信号，将电压值显示在屏幕或者保存在数据库中，并根据电压值做出相应的处理，从而实现了远程监控电路电压的功能。
LCD1602模块的显示功能可以在操作现场查看当前的电压值，并可以作为电脑屏幕显示的备用设备。
根据以上功能，在keil c中建立相应的工程，并编写调试代码，最终编译通过，生成hex文件。
（三）软硬件联调。首先，在Proteus的工具栏中选择Debug选项，勾选Use Remote Debug Monitor，并双击89C51选择在软件设计阶段生成的hex文件。然后，在keil c工具栏的Project选项中选择Opinion for Target ‘Target 1’，打开Opinion for Target ‘Target 1’选项卡，然后在Debug选项中选择Use Proteus VSM Simulator，并勾选Load Application at Sta与Go till main选项。
设置完成后，同时打开keil c和ISIS，在keil c中调试程序，观察ISIS中电路的现象从而判断相应的系统功能是否实现。如有错误，可以修改程序再调试，如此反复直到达到系统设计要求为止。
三、结语
本文通过一个单片机系统的设计实例，讲述了Proteus的仿真方法。通过以上原理图的绘制和软件程序的调试，满足了系统的需求。在这个仿真的基础上，根据原理图设计出相应的PCB板，然后制作电路板、焊接电路，一般能达到一次就能成功满足系统的设计需求。从而缩短了开发周期、节省了人力、降低了成本并且提高了开发效率，达到了事半功倍的效果。通过这个实例，我们得出计算机应用的发展对生产效率的提高有一个质的飞跃。
参考文献：
[1]郑学坚,周斌.微型计算机原理及应用[M].北京:清华大学出版社,2001
[2]曹振军,王海平.计算机应用基础[M].北京:机械工业出版社,2006
[3]周润景,张丽娜.基于PROTEUS的电路及单片机设计与仿真[M].北京:北京航空航天大学出版社,2010
[4]岳东海.基于PROTEUS的虚拟实验室在实践性教学中的应用[J].常州信息职业技术学院学报,2007,vol.6,no.3:47-49
[作者简介]黄义强（1980-），男，江西广丰人，助教，研究方向：计算机网络。