第1章 微机基础知识-宋110810

普通高等教育“十二五”规划教材

电子信息科学与工程类专业规划教材

单片微机原理与接口技术

主编宋跃

电子工业出版社

本书特点1.微机原理+单片机合二为一2.最新实用技术贯穿全书3.工程案例导入教材4.软件仿真与硬件实验相结合3第1章微机基础知识

微机中的常用编码1.2单片微型计算机概述1.4

微机概述1.3计算机中负数的表示和运算31.11.5单片机仿真软件与实验板介绍1.1计算机中负数的表示和运算

1.1.1机器数

在计算机中用0和1表示的数统称为机器数，机器数通常用二进制形式表示。机器数有三个基本特点：(1)机器数的真值：机器数的数值称为机器数的真值，真值一般用十进制数表示，即用正、负符号加绝对值来表示的实际数值，如+10，-30等。(2)机器数的符号：实际数据的符号在机器里就用二进制数的最高位表示，以0代表符号“+”，以1代表符号“-”。(3)机器数的字长：机器设备一次能表示的二进制位数叫机器数的字长，一台机器数的字长是固定的。通常以8位二进制数为一个字节（Byte）。目前机器数字长一般都是字节的整数倍，如字长8位、16位、32位、64位。

机器数根据小数点位置固定与否可以分为定点数和浮点数。通常使用定点数表示整数，用浮点数表示实数。定点整数：整数可以分为无符号整数和有符号整数两类。无符号整数的所有二进制位全部用来表示数值的大小；有符号整数用最高位表示数的符号,而其它位表示数值的大小

例如:十进制整数-65在计算机内表示为11000001， 65在计算机内表示为01000001。

浮点实数：任意一个实数N都可以写成N=2*S其中P称为阶码，俗称指数，S为尾数。现在普遍采用的浮点数格式是IEEE标准,IEEE标准对于单精度浮点数采用4个字节表示，其中数符号占1位，阶码占8位，尾数占23位。PPIEEE浮点数有两点规范要求：(1)尾数规范

保证在小数点前面有且只有一位整数“1”，但是写尾数时这个“1”是隐含的，不在尾数中出现，不足23位的在后面补“0”。例如：256.8125对应的二进制数是100000000.1101，尾数规格化后的结果是1.000000001101，尾数为00000000110100000000000。

(2)

阶码规范 8位阶码是无符号数，对应十进制数为0-256，表示阶码范围为-127-+128，所以一个具体的阶码要加上127后才是IEEE浮点数的阶码。如上例中 256.8125的阶码是8，加127后等于135， 即10000111 所以256.8125表示为IEEE浮点数是

010000111000000001101000000000001.1.2机器数的原码、反码和补码1.原码

将机器数真值形式中的最高位用“0”表示“+”号，用“1”表示“-”号，这种数码形式叫做原码。

当X为正数时[X]原和X一样，即[X]原=X。当X为负数时，由于X本身为负数，所以实际上是将∣X∣数值部分绝对值前面的符号位上写成“1”即可。如：

X=69[X]原=01000101Y=-69[Y]原=11000101

用原码进行加减运算时，符号位不与其数值部分一道参加运算，而必须利用单独的线路确定符号位，所以运算电路很复杂。为此引进了反码和补码。2.反码如果是正数，其反码和原码的形式相同；如果是负数，其反码为原码的数值部分按位取反，符号位保持不变。如：X=69[X]反=01000101Y=-69[Y]反=10111010[+0]反=00000000[-0]反=111111113.补码当X=+xn-2xn-3…x1x0时，有[X]补=2n+X=0Xn-2Xn-3…X1X0

正数的补码和原码的形式相同。当X=-xn-2xn-3…x1x0时，有[X]补=（0xn-2xn-3…x1x0)+1

负数的补码等于它的绝对值（符号位除外）按位取反后加1。如:X=69,[X]补=01000101Y=-69,[Y]补=10111011

_____1.1.3补码加减运算在微机加减运算中一般都以补码的形式进行，符号位和数值部分一并参与运算，当然运算结果也是以补码的形式出现。补码加减运算法则：[X+Y]补=[X]补+[Y]补[X-Y]补=[X]补-[Y]补例:X=+1101，Y=+0110，用补码计算Z=XY。解：方法1：[X]补=01101，[Y]补=00110，则[Z]补=[X]补-[Y]补=01101-00110=00111。方法2：[X]补=01101，[-Y]补=11010，则[Z]补=[X]补+[-Y]补=01101+11010=00111。显然，两种方法的计算结果完全一致，所以利用补码可以将减法转换成加法运算，从而彻底解决了符号位问题。-补码运算要注意的问题：(1)补码运算时，其符号位与数值部分一起参加运算。(2)补码的符号位相加后，如果有进位出现，要把这个进位舍去（自然丢失）。(3)用补码运算，其运算结果亦为补码。在转换为真值时，若符号位为0，数位不变；若符号位为1，应将结果求补才是其真值。(4)由于补码运算存在符号位进位自然丢失而导致运算结果是否正确的问题，因此，应区分补码的溢出与正常进位。ASCII码是一种7位代码，一共有128个编码。第0～32号及第127号(共34个)是控制字符或通讯专用字符，如LF（换行）、CR（回车）、FF（换页）、DEL（删除）、BS（退格)、BEL（振铃）等；第33～126号(共94个)是字符，其中第48～57号为0～9十个阿拉伯数字；65～90号为26个大写英文字母，97～122号为26个小写英文字母，其余为一些标点符号、运算符号等。1.2.1ASCII码b6b5b4b3b2b1b00000010100111001011101110123456700000NULDLESP0@P、P00011SQHDC1!1AQaQ00102STXDC2“2BRbR00113ETXDC3#3CScS01004EOTDC4$4DTdT01015ENQNAK%5EUeU01106ACKSYN&6FVfV01117BELETB‘7GWgW10008BSCAN(8HXhX10019HTEM)9IYiY1010ALFSUB*:JZjZ1011BVTESC+;K[k{1100CFFFS,<L\l∣1101DCRGS-=M]m}1110ESORS.>N^n~1111FSIUS/?O_oDEL表1.1ASCII码字符表注意：在计算机的存储单元中，一个ASCII码值占一个字节(8位)，其最高位(b7)用作奇偶校验位。所谓奇偶校验，是指在代码传送过程中用来检验是否出现错误的一种方法，一般分奇校验和偶校验两种。

我国于1980年制定了“信息交换7位编码字符集，即国家标准GB1988-80，除了用人民币符号￥代替美元符号$外，其余代码与ASCII码相同。当然除了国家标准GB1988-80外，我国还编写了简体中文常见的编码方式表GB2312，使用两个字节表示一个汉字，最多可以表示=65536个符号。1.2.2非ASCII编码1.2.3BCD码

BCD码是用4位二进制码来表示十进制数中的0-9这10个数码。BCD码有很多种形式，如8421码、余3码、5421码和2421码等，其中8421码应用最为广泛。

BCD码对应表十进制8421码余3码5421码2421码00000001100000000100010100000100012001001010010001030011011000110011401000111010001005010110001000010160110100110010110701111010101001118100010111011111091001110011001111十进制调整规则：（1）若两个BCD数相加结果大于1001，则要加0110进行调整；（2）若两个BCD数相加结果在本位上并不大于1001，但却产生了进位，相当于计算结果大于9，则也要加0110进行调整；（3）两个BCD数相减，若低4位向高4位有借位，则低4位要做减0110的调整。例:

用8421BCD数完成54+48的运算解: 01010100+01001000=10011100（低4位大于1001，要调整）=10011100+0110=10100010（高4位大于1001，要调整）=10100010（高4位大于1001，要调整）+0110=000100000010（102）1.3微机概述1.3.1微型计算机的发展

计算机（Computer）又称电脑，按体积、性能和价格可分为巨型机、大型机、中型机、小型机、微型机等五类。其中微型机具有体积小、重量轻、结构灵活、价格低廉且应用广泛等特点。自从1946年第一台计数机ENIAC问世到今天，微型机的发展可以分为以下五个阶段：第一阶段（1971-1973）：（之前为电子计算机）

Intel4004和Intel4040为基础。微处理器和存储器采用PMOS工艺，工作速度很慢。微处理器的指令系统不完整；存储器的容量很小，只有几百字节；没有操作系统，只有汇编语言。主要用于工业仪表、过程控制或计算器中。第二阶段（1974-1977）：以8位微处理器为基础，典型的微处理器有Intel8080/8085、ZilogZ80及Motorola6800。微处理器具有较完整的指令系统和较强的功能。存储器容量达64KB，配有荧光屏显示器、键盘、软盘驱动器等设备，构成了独立的台式计算机。配有简单的操作系统（如CP/M）和高级语言。第三阶段（1978-1981）：以16位和准32位微处理器为基础，如Intel公司的8086、Motorola的68000和Zilog的Z8000。微处理器采用短沟道高性能NMOS工艺。在体系结构方面吸纳了传统小型机甚至大型机的设计思想，如虚拟存储和存储保护。第四阶段（20世纪80年代）80年代初，IBM公司推出开放式的IBMPC，这是微型机发展史上的一个重要里程碑。IBMPC采用Intel80x86（当时为8086/8088、80286、80386）微处理器和Microsoft公司的DOS操作系统与总线设计方法。第五阶段（20世纪90年代开始）

RISC（精简指令集计算机）技术的问世使微型机的体系结构迈向了嵌入式的发展道路，目前ARM、PowerPC、68000、MIPS、SC-400等处理器已经在高端电子产品中站住了主导地位，微机结构和功能方面都发生了重大变革。1.3.2微型计算机的基本组成

微型计算机是由具有不同功能的一组功能部件组成的，系统中各功能部件的类型和它们之间的相互连接关系称为微型计算机的结构。微机系统由CPU、存储器、输入/输出接口电路和系统总线构成。CPU：CPU俗称中央处理器，是微型计算机的心脏，它的性能直接决定了整个微型机的各项性能指标。存储器：包括随机存储器（RAM）和只读存储器（ROM），其中ROM用来长期存储程序代码，RAM用来暂时保存程序代码和运行所需数据。I/O接口电路：用来使外部设备和微型机相连。系统总线：总线是连接多个功能部件或多个装置的一组公共信号线，为CPU和其他部件之间传输数据、地址和控制信息提供传输通道。系统总线分类：按传输协议可分为PC总线、ISA总线和VESA总线等类型。按所传送信息的不同类型可分为数据总线、地址总线和控制总线，通常称微型计算机采用三总线结构就是指的DB、AB和CB。地址总线：用来传送地址信息的信号线。地址总线的位数决定了CPU可以直接寻址的内存空间的大小。地址总线是单向、三态总线。单向指信息只能沿一个方向传送，三态指除了输出高、低电平状态外，还可以处于高阻抗状态（浮空状态）。控制总线：控制总线是用来传送控制信号的一组总线。由它来实现CPU对外部功能部件（包括存储器和I/O接口）的控制及接收外部传送给CPU的状态信号。控制总线的信号线，可为单向或双向，可为三态或非三态，取决于具体的信号线。1.3.3微处理器的基本组成

微处理器是微型计算机的核心，是控制器和运算器的合称。1.算术逻辑单元ALU用以处理计算机指令集中的算术与逻辑操作。在某些处理器中将ALU切分为两部分，即算术单元（AU）与逻辑单元（LU）。输入指令包含一个指令字，有时被称为机器指令字，一个指令字通常包括操作码和操作数。操作码指示ALU部件要执行什么操作，操作数是操作对象。ALU的设计是处理器设计中的关键部分，目前仍在不断研究如何提高指令的处理速度。

2.累加器ACC

ACC是一个寄存器，许多指令的操作数取自于ACC，许多运算中间结果也存放于ACC。ACC中的数据还可以根据需要进行左右移位。3.标志寄存器FR

标志寄存器用来存放运算结果特征的，以便于判断CPU的运行状态。进位标志（CF）：当进行加减运算时，若最高位发生进位或借位则CF为1，否则为0。通常用于判断无符号数运算结果。奇偶标志位（PF）：当指令执行结果的低8位中含有偶数个1时，PF为1，否则为0。辅助进位标志位（AF）：执行加减运算指令时，低字节的低4位向高4位有进位或借位，则AF为1，否则为0。通常用于十进制数到BCD码的调整。零标志位（ZF）：当前运算结果为0，则ZF为1，否则为0。符号标志位（SF）：运算结果的最高位为1时，SF=1，否则为0。溢出标志位（OF）：当运算结果超出了带符号数所能表示的数值范围，即溢出时，OF=1，否则为0。4.程序计数器PC程序计数器是用于存放下一条指令地址的地方。所以通常又称为指令计数器。在程序开始执行前，必须将它的起始地址送入PC。当执行指令时，CPU将自动修改PC的内容。当程序转移时，转移指令就是要改变PC的值。PC也称为指令指针IP。5.指令寄存器IR指令寄存器IR是用来保存当前正在执行的一条指令。当执行一条指令时，先把它从内存取到数据寄存器中，然后再传送至指令寄存器。指令由二进制数组成，可划分为操作码和地址码字段。

1.3.4微机系统的工作过程1.存储和控制的基本概念（1）程序存储

程序是由一条条指令组合而成的，而指令是以二进制代码的形式出现的，把执行一项信息处理任务的程序代码，以字节为单位，按顺序存放在存储器的一段连续的存储区域内，这就是程序存储概念。

（2）程序控制计算机工作时，CPU中的控制器按照程序指定的顺序到存放程序代码的内存区域中去取指令代码，在CPU中完成对代码的分析，然后由CPU的控制器依据对指令代码的分析结果，适时地向各个部件发出完成该指令功能的所有控制信号，这就是程序控制的概念。2.指令执行过程在程序执行之前，先要将程序编译的机器代码存储到存储器中，这样每条指令都有了自己的地址。程序执行过程实际上就是逐条指令的取指、译码和执行过程。取指令的任务是根据程序计数器PC中的值从程序存储器中读出指令，送到指令寄存器。分析指令的任务是将指令寄存器中的指令操作码取出后进行译码，分析其指令性质，如指令要求操作数等。1.3.58086微处理器介绍

8088/8086微处理器是Intel公司推出的第三代CPU芯片，同时也是微机系列中的典型代表。8088微处理器一种准16位微处理器，其内部寄存器，内部操作等均按16位处理器设计，不同的是其对外的数据线只有8位，目的是为了方便地与8位I/O接口芯片相兼容。1.8086微处理器的一般性能特点：（1）16位的内部数据处理结构和16位双向数据总线；（2）20位地址总线，可寻址1M字节存储单元；（3）中断功能强，可处理内部软件中断和外部中断，中断源可达256个；（4）供电电压为＋5V，工作频率为5-10MHz。2.8086微处理器的发展及应用：1978年，Intel公司推出了首枚16位微处理器8086，1979年，英特尔公司又开发出了8088。之后英特尔公司就开始对他们进行改进，他们将更多功能集成在芯片上，这样就诞生了80186和80188。1981年，美国IBM公司将8088芯片用于其研制的PC机中，从而开创了全新的微机时代。从8086、80286、80386、80486到80586（奔腾）的不断升级过程，也就是个人电脑在全世界范围内发展起来的历程。3.8086状态字PSW介绍使用了9个标志位，其他7位为保留位。这9个标志位可分成两类：一类为状态标志，一类为控制标志。CF：进位标志位。PF：奇偶标志位，当运算结果的低8位中l的个数为偶数时，则该位置1，反之为0。AF：半进位标志位。ZF：零标志位，运算结果为0时，该标志位置1，否则清0。SF：符号标志位，当运算结果的最高位为1，该标志位置1，否则清0。OF：溢出标志位。加法运算：若两个加数的最高位为0，而和的最高位为1，则产生上溢出；若两个加数的最高位为1，而和的最高位为0，则产生下溢出；两个加数的最高位不相同时，不可能产生溢出。减法运算：若被减数的最高位为0，减数的最高位为1，而差的最高位为1，则产生上溢出；若被减数的最高位为1，减数的最高位为0，而差的最高位为0，则产生下溢出；被减数及减数的最高位相同时，不可能产生溢出。如果所进行的运算是带符号数的运算，则溢出标志恰好能够反映运算结果是否超出了8位或16位带符号数所能表达的范围。即字节运算大于十127或小于－128时，字运算大于十32767或小于－32768时，该位置1，反之为0。0101010000111001＋01000101011010101001100110100011

例如：

CF＝0、AF＝1、PF＝1、ZF＝0、SF＝1、OF＝1（两正数相加结果为负）(2)控制标志：3个TF—陷阱标志位(单步标志位、跟踪标志)。当该位置1时，将使8086/8088进入单步工作方式，通常用于程序的调试。IF—中断允许标志位，若该位置1，则处理器可以响应可屏蔽中断。DF—方向标志位，若该位置1，则串操作指令的地址修改为自动减量方向。1.4单片微型计算机概述

自1976年问世以来，以其极高的性价比越来越受到人们的重视和关注。尽管单片机在国内的开发和应用时间不长，但已收到了明显的成效。目前单片机已成功地运用在智能仪表、机电设备、过程控制、数据处理、自动检测和家用电器等各个方面。1.4.1单片机的发展过程及产品近况什么叫单片机？单片机就是在一块硅片上集成了CPU、RAM、ROM、定时器/计数器和多种I/O口（如并行、串行及A/D变换器等）的一个完整的微机处理系统。单片机可分为通用型和专用型两大类通用型单片机是把可开发资源（如ROM、RAM、I/O口等）全部提供给使用者，例如51系列、AVR系列等单片机。专用型单片机也叫专用微控制器，例如频率合成调谐器、打印机控制器等。1.单片机的发展过程分为以下三个阶段：（1）形成阶段1976年Intel公司推出了MCS-48系列单片机。（2）性能完善提高阶段1980年Intel公司推出了MCS-51系列单片机（3）微控制器化阶段1982年Intel推出MCS-96系列单片机。2.单片机的产品近况20世纪80年代以来，单片机发展极其迅速。就通用单片机而言，世界上一些著名的计算机厂家已投放的产品就有几十个系列，数百个品种。许多公司以MCS-51的内核为基础，推出了各种衍生品种。尽管单片机品种很多，但在我国使用最多的还是Intel公司的51系列单片机及其增强型、扩展型等衍生机型。51系列单片机产品繁多，主流地位已经形成。生产厂家单片机型号美国Intel公司MCS-51系列、MCS-96美国ATMEL公司AT89系列荷兰Philips公司8*C552系列美国Motorola公司6801和6805系列美国Zilog公司Z8系列美国TI公司TMS7000系列1.4单片微型计算机概述

1.4.1单片机的发展过程及产品近况

近年来推出的与80C51兼容的主要产品有Philips公司的80C51、80C52系列；华邦公司的W78C51、W77C51高速低价系列；ADI公司的ADμC8xx高精度ADC系列；LG公司的GMS90/97低压高速系列；Maxim公司的DS89C420高速（50MIPS）系列；Cygnal公司的C8051F系列高速SOC单片机。1.4.2单片机的特点及应用领域1.单片机的特点(1)品种多样，型号繁多。CPU从4、8、16、32到64位，有些还采用RISC技术；(2)存储容量大。目前片内RAM发展到1K、2K；片内ROM发展到32K、64K，有的甚至已达128K，而且存储技术从EPROM到EEPROM再到FLASH；(3)频率高，速度快。工作频率达到30MHz甚至40MHz，指令执行周期减到数十微秒。(4)控制功能强，集成度高。可以说单片机已经构成了一个完整的功能强的计算机应用系统。(5)功耗低。生产工艺CMOS化，并逐步向HCMOS过渡。芯片供电电压从5V降到3V、2V甚至1V左右，工作电流从mA级降到μA级。(6)配套应用软件多。(7)易扩展。片内具有计算机正常运行所必需的部件，芯片外部有许多供扩展用的总线及并行、串行输入/输出管脚，很容易构成各种规模的计算机应用系统。2.单片机的应用领域智能仪器仪表、机电一体化产品、实时工业控制、计算机网络和通信领域、家用电器、交通领域等。1.4.3单片机的供应状态1.片内无ROM状态：内部没有程序存储器。2.片内ROM状态：内带有掩膜ROM的典型芯片为MCS-51中的8051。3.片内EPROM状态：单片机内带有片内EPROM的典型芯片为MCS-51系列的8751。4.一次性可编程ROM：一次性可编程ROM（OTP）,也称现场可编程ROM(PROM)，Microchip公司的PIC系列芯片就是典型应用。5.片内Flash存储器配置：带片内Flash的典型芯片为Atmel公司的89C51系列。1.5单片机仿真软件与实验板介绍1.5.1μVision集成开发环境简介1.5.2PROTEUS软件介绍1.5.3单片机兴趣实验板简介1.5.1μVision集成开发环境简介

μVision2IDE是德国Keil公司开发的基于Windows平台的单片机集成开发环境，它包含一个高效的编译器、项目管理器和一个MAKE工具。其中KeilC51是一种专门为单片机设计的高效率C语言编译器，符合ANSI标准，生成的程序代码运行速度极高，所需要的存储器空间极小，完全可以与汇编语言媲美。μVision2的界面有一般软件的典型风格，如菜单栏和快捷工具栏，另外还可以打开工程窗口和对应的文件编辑窗口、运行信息显示窗口、存储器信息显示窗口及调试信息显示窗口等。图1.5uVision界面

1建立项目工程（1）启动μVision2，新建一个项目文件并从器件库中选择一个器件。用鼠标单击Project菜单下拉选项NewProject，在弹出的窗口中输入准备建立的工程文件名，其后缀名系统会自动添加为*.uv2。同时系统会要求选择单片机芯片型号。（2）用文本编辑器编写源文件。源文件可以包括汇编语言源文件、C语言源文件、库文件等。不过不同类型的源文件的扩展名不同，C语言程序文件扩展名为*.c；汇编文件扩展名为*.asm。（3）添加源文件。用右键单击SourceGroup1，在弹出的快捷菜单中选择AddFiletoGroupSourceGroup1选项，就可将多个源文件添加到项目工程中来。2配置项目工程用鼠标右键单击Target1，在弹出的菜单中选择OptionsforTarget“Target1”选项，在弹出OptionsforTarget“Target1”对话框。

编译设置界面三个主要选项

（1）Target选项：外围硬件设置

Xtal（MHZ）：设置单片机工作的频率，默认是24.0MHz；UseOn-chipROM(0x0-0XFFF)：表示使用片上的FlashROM，如果单片机的EA接高电平，则选中这个选项，表示使用内部ROM，如果EA接低电平，则不选中该项。Off-chipCodememory：表示片外ROM的开始地址和大小，最多可以外接3块ROM。如果没有外接程序存储器，那么不需要填任何数据。Off-chipXdatamemory：外接Xdata数据存储器的起始地址和大小。CodeBanking：如果代码超过64KB，那么就要使用CodeBanking技术，以支持更多的程序空间，最大可以有2MB的程序代码。MemoryModel：有Small、Compact和Large三种存储类型。一般使用Small来存储变量，此时单片机优先将变量存储在内部RAM里，如果内部RAM空间不够，才会存在外部RAM中。（2）Output选项：输出文件格式设置SelectFolderforObjects：单击该按钮可以选择编译后目标文件的存储目录，如果不设置，就存储在项目文件的目录里。NameofExecutable：设置生成的目标文件的名字，缺省情况下和项目的名字一样。CreateExecutable：如果要生成OMF以及HEX文件，一般选中DebugInformation和BrowseInformation。选中这两项，才有调试所需的详细信息，比如要调试C语言程序，如果不选中，调试时将无法看到高级语言写的程序。CreateHEXFile：编译后要生成HEX执行代码文件，一定要选中该选项。CreateLibrary：选中该项时将生成lib库文件。一般应用是不需要的。（3）Debug选项：调试方式设置这里有两类仿真形式可选：UseSimulator和Use：KeilMonitor-51Driver，前一种是纯软件仿真，后一种是带有Monitor-51目标仿真器的仿真。LoadApplicationatStart：选择这项Keil会自动装载程序代码。Gotillmain：调试C语言程序时可以选择这一项，PC会自动运行到main程序处。3创建项目实例（1）建立文件夹：LED（2）启动μVision2，选择【Project】/【NewProject】选项新建一个项目文件，并从器库中选择一个单片机芯片，如：ATMEL公司的AT89C51。（3）选择【File】/【New】选项建立一个汇编或C文件，如果已经有源程序文件，可以忽略这一步。（4）用右键单击SourceGroup1，在弹出的快捷菜单中选择AddFiletoGroup`SourceGroup1`选项，将源文件添加到项目中。

（5）在Project菜单的下拉选项中，单击OptionsforTarget“Target1”选项，完成以下设置：单片机工作频率设置为11.0592MHzOutput标签下的CreateHEXFile前小框中要打勾在Debug标签下选择UseSimulator(软件模拟)（6）在Project菜单选项中选择RebuildallTargetfile完成汇编（7）在Debug菜单选项中单击Start/StopDebugSession进入调试状态。（8）在Debug菜单下选择Step(单步)运行方式可以实时观察程序运行状态；如果选择Run，则程序进入到连续运行方式。1.5.2PROTEUS软件介绍

ProteusISIS是英国Labcenter公司开发的电路分析与实物仿真软件。它运行于Windows操作系统上，可以仿真、分析(SPICE)各种模拟器件和集成电路。可以在没有单片机实际硬件的条件下，利用Porteus进行仿真，仿真结果可以直接应用于真实设计中。1.ISIS原理图介绍（1）进入ProteusISIS双击桌面上的ISIS7Professional图标或者单击屏幕左下方的“开始”→“程序”→“Proteus7Professional”→“ISIS7Professional”，出现如图1.7所示屏幕，表明进入ProteusISIS集成环境。（2）工作界面快捷工具栏分为主工具栏和元件器件工具栏。主工具栏包括文件工具、视图工具、编辑工具、设计工具4部分，每个工具栏提供若干快捷按钮。启动时的屏幕

ISIS环境界面1.5.2PROTEUS软件介绍

“主工具栏”按钮从左到右按钮功能依次为：新建文件；打开文件；保存文件；导入文件；导出文件；打印设计文档；标识输出区域。“视图工具”按钮栏从左到右按钮功能依次为：刷新；网格开关；原点；选择显示中心；放大；缩小；全图显示；区域缩放。“编辑工具”按钮栏从左到右按钮功能依次为：撤销；重做；剪切；粘贴；复制选中对象；移动选中对象；旋转选中对象；删除选中对象；从器件库选元器件；制作器件；封装；释放元件。

“设计工具按钮栏”从左到右各按钮功能依次为：自动布线；查找；属性分配工具；设计浏览器；新建图纸；删除图纸；退到上层图纸；生成元件列表；生成电器规则检查报告；创建网络表。

“元器件工具”栏包括方式选择、配件模型、绘制图形3个部分，每个工具提供若干快捷按钮。“方式选择”按钮从左到右各按钮功能依次为：选择即时编辑元件；选择放置元件；放置节点；放置网络标号；放置文体；绘制总线；放置子电路图。

“配件模型”按钮栏从左到右各按钮功能依次为：端点方式；器件引脚方式；仿真图表；录音机；信号发生器；电压探针；电流探针；虚拟仪表。“图形绘制”按钮栏从左到右各按钮功能依次为：绘制直线；绘制方框；绘制圆；绘制圆弧；绘制多边形；编辑文本；绘制符号；绘制原点。“元器件方向选择”栏从左到右各按钮功能依次为：向右旋转90度；向左旋转90度；水平翻转；垂直翻转。

“仿真工具”按钮栏从左到右各按钮功能依次为：全速运行；单步运行；暂停；停止。2.PTOTEUS仿真介绍PROTEUS有交互式仿真和基于图表的仿真两种不同的仿真方式，

交互式仿真用以检验用户所设计的电路是否能正常工作，

基于图表的仿真则主要用来研究电路的工作状态和细节检测。PROTEUS中的整个电路分析是在ISIS原理图设计模块下延续下来的，仿真时原理图中通常会包含线路上的探针、电路激励源、虚拟仪器和曲线图表等仿真部件。（1）探针：探针主要用来测量电路仿真时各点的电压和电流的值。（2）激励源：主要有以下几种：DC：直流电压源；Sine：幅值、频率、相位可控的正弦波发生器。Pulse：幅值、周期和上升/下降沿时间可控的模拟脉冲发生器。Exp：指数脉冲发生器。SFFM：单频率调频波信号发生器。Pwlin：任意分段线性脉冲、信号发生器。File：File信号发生器。数据来源于ASCII文件。Audio：音频信号发生器。DState：稳态逻辑电平发生器。DEdge：单边沿信号发生器。DPulse：单周期数字脉冲发生器。DClock：数字时钟信号发生器。DPattern：模式信号发生器。（3）虚拟仪器：虚拟仪器是用来完成信号测量和观察的虚拟设备。常用的虚拟仪器主要有：OSCILLOSCOPE： 虚拟示波器LOGICANALYSER： 逻辑分析仪COUNTERTIMER： 定时计数器VIRUALTERMINAL： 虚拟终端SPIDEBUGGER： SPI调试器I2CDEBUGGER： 2C调试器SIGNALGENERATOR： 信号发生器PATTERNGENERATOR： 模式发生器AC/DCvoltmeters/ammeters：交直流电压表和电流表（4）曲线图表：用来分析电路各种特性，如电路的转移特性分析、频谱分析、噪声分析和失真度分析等。常用的曲线图表主要有：ANALOGUE： 模拟图表DIGITAL： 数字图表MIXED： 混合分析图表FREQUENCY： 频率分析图表TRANSFER： 转移特性分析图表NOISE： 噪