用Proteus与Keil整合构建单片机虚拟仿真平台

1、用Proteus 与K eil 整合构建单片机虚拟仿真平台马刚,李向仓(西安通信学院陕西西安710106摘要:单片机学习包括理论与实践学习,而实践学习所占比例相对较多,硬件投入大。在实践学习中需要大量的实验仪器和设备。在具体的工程实践中,如果因为方案有误而进行相应的开发设计,会浪费较多的时间和经费。一般的单位或个人由于没有较多的经费投入导致实践学习环节比较薄弱,提出一种新的思路,较为全面地阐述采用软件仿真实验的方法。关键词:Proteus ;Keil ;整合;单片机虚拟仿真中图分类号:TP391.9文献标识码:B 文章编号:1004373X (20062412903Integrate with

2、 the K eil to Set up MCU to Imitate the T rue Platform with the ProteusMA G ang ,L I Xiangcang(Xi an Communication Institute ,Xi an ,710106,China Abstract :The MCU study includes the theories and practices ,but the practices to study the comparison have opposite and more ,the hardware throw in great

3、ly.In practicing ,need a great deal of experiment instrument and equipmentses.General unit or personal because of have no more budget devotion ,thus causing the linkes of the practices are weaker.This text puts for 2ward a kind of new way of thinking ,comparing to elaborate to adopt the method that

4、the software imitates the true experiment completely.K eywords :Proteus ;Keil ;integration ;imitate of MCU收稿日期:200607181引言单片机课程是机电、自动化等电子类专业的一门重要课程。由于该学科是多基础、多理论的实践性学科,在教学过程中必须软件硬件结合。因此有学生感到难学,教师感到难教这样的尴尬。单片机是一门实践性很强的学科。教学中需要很多硬件设备,如电脑、仿真机、实验电路、编程器等。一般理论课堂难以辅助硬件进行教学,即使演示,效果也不好。一般单片机实验箱也只是起到验证实验的作用。学

5、生在实验时也存在着不少问题,单片机实验室由于存在场地和时间等问题,学生除了上课外,平时难得有机会实践。个人配备单片机实验开发系统,因成本较高,很多个人无法承受。同时一般单片机实验箱由于是成品,学生很难参与到其中的细节设计中去,学生动手能力很难得到训练与提高。现代科技的发展,促进了计算机技术在软件和硬件上的飞速发展,利用计算机软件的仿真技术,可以充分地仿真诸如电路的工作等实际的工程问题。为此,利用Proteus 与Keil 整合构建单片机虚拟实验室,为解决这一问题提供了另一条途径和思路。2Proteus 与K eil 介绍2.1ProteusProteus 是一种电子设计自动化软件,提供Sche

6、matic Drawing ,Spice 仿真与PCB 设计功能,这一点Proteus 与Multisim 比较类似,只不过他可以仿真单片机和周边设备,可以仿真51系列、AVR ,PIC 等常用的MCU 。与Keil 和Mplab 不同的是他还提供了周边设备的仿真,只要给出电路图就可以仿真,例如74系列、40系列、L ED 、示波器、逻辑分析仪等各种常用的元器件及测试设备;Proteus 还提供了大量的元件库,有RAM ,ROM ,键盘、马达、L ED ,LCD ,AD/DA ,部分SPI 器件、部分IIC 器件等;编译方面支持Keil 和Mplab ,里面附带有大量的参考实例。(1Prote

7、us 可提供的仿真元件资源Proteus 软件提供了可仿真数字和模拟、交流和直流等数千种元器件,达30多个元件库。(2Proteus 可提供的仿真仪表资源虚拟仪器仪表的数量、类型和质量,是衡量仿真软件实验室是否合格的一个关键因素。在Proteus 软件中,理论上同一种仪器可以在一个电路中随意调用。除了现实存在的仪器外,Proteus 还提供了一个图形显示功能,可以将线路上变化的信号,以图形的方式实时地显示出来,其作用与示波器相似,但功能更多。921现代电子技术2006年第24期总第239期 电子技术应用这些虚拟仪器仪表具有理想的参数指标,例如极高的输入阻抗、极低的输出阻抗。这些都尽可能减少了仪

8、器对测量结果的影响。(3Proteus可提供的调试手段Proteus提供了比较丰富的测试信号用于电路的测试,这些测试信号包括模拟信号和数字信号。2.2KeilKeil软件是德国开发的一个51单片机开发软件平台,最初只是一个支持C语言和汇编语言的编译器软件。后来随着开发人员的不断努力改进以及版本的不断升级,现在已经成为一个重要的单片机开发平台。不过Keil的界面并不是非常复杂,操作也不是非常困难,很多工程师开发的优秀程序都是在Keil的平台上编写出来的。可以说他在EDA领域是一个比较重要的软件。(1Keil的Vision2可以进行纯粹的软件仿真(仿真软件程序,不接硬件电路;也可以利用硬件仿真器,

9、搭接上单片机硬件系统,在仿真器中载入项目程序后进行实时仿真;还可以使用Vision2的内嵌模块Keil Monitor51,在不需要额外的硬件仿真器的条件下,搭接单片机硬件系统对项目程序进行实时仿真。(2Vision2调试器具备所有常规源及调试,符号调试特性以及历史跟踪、代码覆盖、复杂断点等功能。DDE 界面和shift语言支持自动程序测试。3虚拟实验的构建在单片机的理论学习和实验中,一般包括4方面内容,即单片机系统资源;硬件电路的设计、组装、调试;应用软件的编制、调试;总调,即应用软件的链接调试,程序固化,软、硬件结合的应用系统。因此在进行课程学习时,应该充分考虑课程的特点并做合理的模块划分

10、,使对各个模块都能得到相应的练习和熟悉,最后再系统地联系结合。3.1系统资源任何一种单片机均提供一定的系统资源。对于51系列单片机来讲,其所提供的资源是以寄存器和存储器的方式体现出来的。对于寄存器内容的查看,可以采用多种可以模拟仿真51单片机的软件来实现,如国产软件伟福等。对于Keil软件来讲,C51编译器可以实现对51系列单片机所有资源的操作。3.2硬件电路的设计、组装、调试硬件电路的设计包含2部分内容:(1系统扩展,即单片机自身的功能单元如ROM, RAM,I/O口、定时器/计数器等容量不能满足应用系统的需要时,必须在片外进行扩展,选择适当的芯片,设计相应的电路;(2系统配置,即按照系统的

11、要求配置外围设备,如键盘、显示器、打印机、A/D转换器、D/A转换器等,要设计合适的接口电路。很多常用的硬件电路的设计都可在Proteus软件中实现。初学者通过Proteus软件的使用,不但可以实现大部分一般电子电路的设计,而且可以学到硬件电路设计的方法。3.3应用软件的编制、调试使用Keil软件工具时,项目开发流程和其他软件开发项目的流程极其相似。(1创建一个项目,从器件库中选择目标器件,配置工具设置。(2用C语言或汇编语言创建源程序。(3用项目管理器生成应用代码。(4修改源程序中的错误。(5测试,链接应用。初学者通过使用Keil软件工具编制、调试应用程序,可以学到单片机的各种指令,也可以学

12、到单片机软件开发的步骤、方法和技巧。3.4总调,即应用软件的链接调试,程序固化,软、硬件结合的应用系统软硬件联合仿真系统由一个硬件执行环境和一个软件执行环境组成,通常软件环境和硬件环境都有自己的除错和控制界面,Keil与Proteus的整合调试可以实现系统的总调,在该系统中,Keil作为软件调试界面,Proteus作为硬件仿真和调试界面,下面说明如何在Keil中调用Proteus进行MCU外围器件的仿真。(1安装Keil与Proteus。(2把安装ProteusMODEL S目录下VDM51.dll 文件复制到Keil安装目录的C51BIN目录中。(3修改Keil安装目录下Tools.ini文

13、件,在C51字段加入TDRV5=BINDM51.DLL("Proteus VSM Mo2 nitor51Driver"并保存。注意:不一定要用TDRV5,根据原来字段选用一个不重复的数值就可以了,引号内的名字随意。(4打开Proteus,画出相应电路,在Proteus的debug 菜单中选中use remote debug monitor。(5在Keil中编写单片机的程序。(6进入Keil的project菜单option for target工程名。在Debug选项中右栏上部的下拉菜单选中Proteus VSM Monitor51Driver。注意:也可以在一台机器上运行K

14、eil,另一台机器中运行Proteus进行远程仿真。(7在Keil中进行debug,同时在Proteus中查看直观的结果(如LCD显示等。031微电子技术马刚等:用Proteus与Keil整合构建单片机虚拟仿真平台这样就可以像使用仿真器一样调试程序了。4应用实例该仿真实验为单片机控制液晶显示计算器的仿真电路。4.1硬件电路电路如图1所示。4.2软件程序程序略。在Proteus 的isis 里设计或打开设计好的电路。调试的情形如图2所示。再在Keil 中建立项目并编译程序,编译通过后,按Ctrl +F5或者点击Keil 的调试按钮,进入模拟调试环境,此时Proteus 的模拟调试工具条的运行按钮

15、由黑色变为绿图1 计算器仿真电路图2液晶显示计算器电路调试的情形色。按F5或者点击工具栏的按钮全速运行,这个时候Proteus 的开始运行,这样在模拟调试工具条的下边有程序运行的时间提示。在两个软件结合调试时,把Keil 的界面调得小一点,让他在Proteus 界面的上面,露出Proteus 界面的LCD 和键盘,这样在Keil 里调试程序的时候,就可以在Proteus 中马上看到结果了。5结语利用Proteus 与Keil 整合进行实验,具有比较明显的优势,当然有其缺点。利用仿真实验可以做全部的软件实验和绝大多数的硬件系统。虚拟仿真实验因极少有硬件投入、所以经济优势明显,不仅可以弥补实验仪器和元器件缺乏带来的不足,而且排除了原材料消耗和仪器损坏等因素,可以帮助初学者更快、更好地掌握课本的理论内容,加深对概念、原理的理解,弥补理论学习的不足。初学者通过仿真实验,可以熟悉单