實驗八Proteus仿真軟件使用方法

1、實驗八 Proteus仿真軟件使用方法1. 實驗?zāi)康模海?） 了解Proteus仿真軟件的使用方法。（2）了解51單片機編程器Keil與Proteus仿真軟件的聯(lián)用方法。2. 實驗要求：通過講授和操作練習(xí)，學(xué)會正確使用Proteus仿真軟件及Keil編程及其聯(lián)合調(diào)試。3. 實驗內(nèi)容： （1）Proteus 仿真軟件介紹 Proteus 軟件是由英國LabCenter Electronics 公司開發(fā)的EDA工具軟件，由ISIS和ARES兩個軟件構(gòu)成，其中ISIS是一款便捷的電子系統(tǒng)仿真平臺軟件，ARES是一款高級的布線編輯軟件。它集成了高級原理布線圖、混合模式SPICE電路仿真、PCB設(shè)計以及

2、自動布線來實現(xiàn)一個完整的電子設(shè)計。 通過Proteus ISIS軟件的VSM(虛擬仿真技術(shù)), 用戶可以對模擬電路、數(shù)字電路、模數(shù)混合電路，以及基于微控制器的系統(tǒng)連同所有外圍接口電子元器件一起仿真。 圖8-1是Proteus ISIS的編輯窗口： 圖8-1 ISIS的編輯界面圖中最頂端一欄是“標題欄”，其下的“File View Edit ”是“菜單欄”，再下面的一欄是“命令工具欄”，最左邊的一欄是“模式選擇工具欄”；左上角的小方框是“預(yù)覽窗口”，其下的長方框是“對象選擇窗口”，其右側(cè)的大方框是“原理圖編輯窗口”。 選擇左側(cè)“模式選擇工具欄”中的圖標，并選擇“對象選擇窗口”中的P按鈕，就會出現(xiàn)

3、如圖8-2的元器件選擇界面： 圖8-2 元器件庫選擇界面在元器件列表框中點擊你需要的器件類型（例如：電阻-Resistors,單片機芯片-MicroprocessorICs, LED-Optoelectronics）或在左上角的關(guān)鍵字（Keywords）框中輸入你需要的器件名稱的關(guān)鍵字（如：信號源 - Clock, 運放 - CA3140等），就會在圖8-2中間的大空白框列出你所需的一系列相關(guān)的元件。此時，你可用鼠標選中你要的元件，則圖8-2右上角的預(yù)覽框會顯示你所要元件的示意圖，若就是你要的元器件，則點擊OK按鈕，該元器件的名稱就會列入位于圖8-1左側(cè)的“對象選擇窗口”中（參見圖1左側(cè)下方框

4、）。 所需元器件選擇好后，在“對象選擇窗口”選擇某器件，就可以將它放到圖8-1中的“原理圖編輯窗口”中（若器件的方向不合適，你可以利用圖1左下角的旋轉(zhuǎn)按鈕來改變它）。將所要的元器件都選好后，將它們安放到合適的位置，就可以用連接線把電路連接好，結(jié)果存盤（請按規(guī)定的目錄存盤，并記住其路徑/目錄/文件名學(xué)號-實驗序號）。 （2）51單片機編程器 Keil V3的使用 Keil編程器可用于MCS-51單片機軟件編程與調(diào)試，它的工作界面如圖8-3所示： Keil編程器是Keil Software Inc/Keil Electronic GmbH 開發(fā)的基于80C51內(nèi)核的微處理器軟件開發(fā)平臺，可以完成從

5、工程（Project）的建立和管理、程序的編譯和連接、目標代碼的形成、軟件仿真等一套完整的軟件開發(fā)流程。它與Proteus掛接，可以進行單片機應(yīng)用系統(tǒng)的硬件仿真。 匯編語言編程方法： 打開“File”菜單 選擇新建“New.” 在彈出的文本框（Text1）中編寫所需的匯編語言程序 程序?qū)懞煤螅４妫◤腇ileSave As.選擇某目錄，文件名.ASM, 存盤）； 打開“Project”菜單 選擇新建工程“New Project.” 在彈出的窗口填寫：工程名 保存（文件名的后綴是 .uv2 。 此時圖8-3的工程窗口中將建立Target1及 Source Group 1） ； 打開“Projec

6、t”菜單 選擇Components,Environment,Books. 在彈出的窗口的Project Components 點擊“Add Files” 加入所寫的匯編文件（選中該文件，Add）； 打開“Project”菜單 選擇“Select Device for Target Target 1”在彈出的CPU窗口選擇所用的單片機廠家（選Atmel）及CPU芯片名稱（如AT89C51）,按“確定”鍵； 打開“Project”菜單 選擇“Options for Target Target 1”在彈出的窗口中選擇“Output” 填入輸出文件名稱，并選擇輸出文件類型（HEX文件），見圖8-4。

7、圖8-3 Keil V3 界面圖 圖8-4 為輸出文件命名及確定HEX類型 打開“Project”菜單 選擇“Options for Target Target 1”在彈出的窗口中選擇“Debug” 為連接調(diào)試選擇仿真器 見圖8-5 按“確定”鍵。 圖8-5 選擇調(diào)試的仿真器及運行設(shè)置 單擊（參見圖8-3）完成對所編寫程序的編譯，編譯情況會顯示在圖8-3的輸出窗口中，如有語法錯誤，會給出提示，應(yīng)修改出錯處后，再次編譯。 （3）仿 真： 在Proteus ISIS 界面調(diào)入所設(shè)計的硬件圖，雙擊CPU,填入相應(yīng)的HEX運行文件的名稱（參見圖8-6，文件所在目錄應(yīng)正確），點擊運行按鈕，即可實現(xiàn)與硬、

8、軟件的聯(lián)合調(diào)試。 圖8-6 單片機程序可執(zhí)行文件的路徑、名稱輸入 （4）示 例：硬件電路圖見圖8-7所示；相應(yīng)的匯編語言程序如下：ORG 0000H AJMP MAIN MAIN: MOV C, P1.3 ；將接按鍵的I/O口的狀態(tài)（0或1）移給進位位C ， MOV P1.7, C ；再由進位位C轉(zhuǎn)給對應(yīng)的發(fā)光二極管的連接位。 MOV C, P1.2 ；以便控制發(fā)光二極管的亮或滅。 MOV P1.6, C MOV C, P1.1 MOV P1.5, C MOV C, P1.0 MOV P1.4, C ACALL DELAY AJMP MAIN DELAY: MOV R5, #5FH ；軟件延時

9、子程序 L1: MOV R6, #0AFH DJNZ R6, $ DJNZ R5, L1 RET圖8-7 示例的硬件電路圖在Keil編程界面輸入上述程序，編譯成可執(zhí)行HEX文件，雙擊圖8-7的CPU，參考圖8-6填好相應(yīng)的HEX文件的路徑及名稱，按“OK”鍵退出。點擊運行按鈕（圖8-7下沿的），運行情況見圖8-8所示。 圖8-8 示例電路運行結(jié)果請自己完成以上示例的硬、軟件調(diào)試。每人的實驗結(jié)果打包，以文件名（DZ班-學(xué)號-實驗序號）上交， 并完成實驗報告。（3）KEIL編譯器與Proteus軟件聯(lián)調(diào)圖8-10 遠程聯(lián)調(diào)Proteus設(shè)置在Proteus ISIS 界面調(diào)入所設(shè)計的硬件圖，點擊調(diào)

10、試,使用遠程調(diào)試設(shè)備選項打，即啟動了Proteus與Keil的遠程聯(lián)調(diào)功能。緊接著點擊ISIS 界面左下方的按鈕，使得所設(shè)計的電路處于運行模式。Keil平臺，創(chuàng)建工程，打開“Project”菜單 選擇“Options for Target Target 1”在彈出的窗口中選擇“Debug” 為連接調(diào)試選擇仿真器 見圖8-11 按“確定”鍵。圖8-11 Keil+Proteus聯(lián)調(diào)Keil端設(shè)置設(shè)置完畢后，點擊Keil工程編譯成功，點擊圖8-12的按鈕，使得編譯成功的源文件進入調(diào)試狀態(tài)。圖8-12 Keil+Proteus聯(lián)調(diào)進入聯(lián)調(diào)狀態(tài)，程序處于待運行狀態(tài)，最初始的時候，PC指針光標指向000

11、0H開始的位置。用戶分別選擇 四個功能鍵，可以實現(xiàn)程序全速運行，單步進入，單步退出及程序復(fù)位等功能的選擇。實現(xiàn)程序運行的Debug跟蹤，輔助調(diào)試程序，最終用戶運行的結(jié)果可以通過圖8-10的ISIS界面觀察硬件的狀態(tài)變化。圖8-13 程序運行狀態(tài)（4）作業(yè)：在Proteus ISIS 界面設(shè)計圖8-14、8-15所示的MCS-51單片機分別于ADC0809及DAC0832的接口的電路原理圖，為下一次實驗做好準備。圖8-14 8031與ADC0809的接口設(shè)計圖8-14 8031與DAC0832的接口設(shè)計實驗九 并行AD、DA實驗1. 實驗?zāi)康?掌握采用并行接口實現(xiàn)外部器件的擴展方法； 掌握ADC

12、0809模/數(shù)轉(zhuǎn)換芯片與單片機的接口設(shè)計及ADC0809的典型應(yīng)用； 掌握DAC0832模/數(shù)轉(zhuǎn)換芯片與單片機的接口設(shè)計及DAC0832的典型應(yīng)用。2. 預(yù)習(xí)要求 理解內(nèi)存與IO統(tǒng)一編址的外設(shè)端口地址的映射及控制； 理解用查詢方式、中斷方式完成模/數(shù)轉(zhuǎn)換程序的編寫方法； 理解DAC0832直通方式，單緩沖器方式、雙緩沖器方式的編程方法。3. 實驗設(shè)備計算機 1臺； Proteus仿真軟件 1套。4. 實驗說明 ADC0809的工作方式AD從啟動轉(zhuǎn)換到轉(zhuǎn)換結(jié)束需要一段時間，稱為轉(zhuǎn)換時間。ADC0809轉(zhuǎn)換是否結(jié)束可以通過EOC管腳表征。在START信號上升沿之后不久，EOC變?yōu)榈碗娖?。當A/D轉(zhuǎn)

13、換結(jié)束時，EOC立即輸出一正階躍信號，可用來作為A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束的查詢信號或中斷請求信號。從啟動AD轉(zhuǎn)換到實現(xiàn)AD轉(zhuǎn)換結(jié)果的讀取有三種方法：延時法、查詢法和中斷法。延時法就是在啟動AD轉(zhuǎn)換結(jié)束后，經(jīng)過一段時間的等待之后（等待時間>=轉(zhuǎn)換時間），實現(xiàn)AD轉(zhuǎn)換結(jié)果的讀取。查詢法是啟動AD轉(zhuǎn)換結(jié)束后，不斷查詢EOC的管腳電平的狀態(tài)是否為高電平，如果條件滿足，認為轉(zhuǎn)換結(jié)束，進行AD轉(zhuǎn)換結(jié)果的讀取。中斷法是利用EOC轉(zhuǎn)換結(jié)束后產(chǎn)生的電平變化，觸發(fā)單片機的外部中斷，并在中斷服務(wù)程序內(nèi)，實現(xiàn)AD轉(zhuǎn)換結(jié)果的讀取。由于表征ADC0809轉(zhuǎn)換結(jié)束的EOC電平邏輯與89C51單片機外部中斷電平邏輯標準相反，所以

14、采用中斷法觸發(fā)89C51的外部中斷，需要將EOC經(jīng)過一個反相器，再與外部中斷接口連接。 DAC0832的工作方式DAC0832內(nèi)部有兩個寄存器，能實現(xiàn)三種工作方式：雙緩沖、單緩沖和直通方式。雙緩沖工作方式是指兩個寄存器分別受到控制。當ILE、CS和WR1信號均有效時，8位數(shù)字量被寫入輸入寄存器，此時并不進行A/D轉(zhuǎn)換。當WR2和XFER信號均有效時，原來存放在輸入寄存器中的數(shù)據(jù)被寫入DAC寄存器，并進入D/A轉(zhuǎn)換器進行D/A轉(zhuǎn)換。在一次轉(zhuǎn)換完成后到下一次轉(zhuǎn)換開始之前，由于寄存器的鎖存作用，8位D/A轉(zhuǎn)換器的輸入數(shù)據(jù)保持恒定，因此D/A轉(zhuǎn)換的輸出也保持恒定。 單緩沖工作方式是指只有一個寄存器受到

15、控制。這時將另一個寄存器的有關(guān)控制信號預(yù)先設(shè)置成有效，使之開通，或者將兩個寄存器的控制信號連在一起，兩個寄存器作為一個來使用。直通工作方式是指兩個寄存器的有關(guān)控制信號都預(yù)先置為有效，兩個寄存器都開通。只要數(shù)字量送到數(shù)據(jù)輸入端，就立即進入D/A轉(zhuǎn)換器進行轉(zhuǎn)換。這種方式應(yīng)用較少。 5. 基礎(chǔ)型實驗內(nèi)容 圖9-1為ADC0809的擴展電路圖，利用Proteus仿真軟件設(shè)計該硬件電路圖。說明AD轉(zhuǎn)換的過程，并在Keil環(huán)境設(shè)置斷點運行以下程序，可調(diào)電源分別調(diào)至兩個極端，觀察寄存器及內(nèi)存單元的變化。 圖9-1 ADC0809的擴展電路圖 ORG 0000H MAIN:CLR A SETB P3.3;設(shè)定

16、與EOC接口IO處于接收狀態(tài) MOV DPTR,#0FEF8H ;選擇A/D端口地址 NOP MOVX DPTR,A;啟動AD轉(zhuǎn)換WAIT: JB P3.3,WAIT MOVX A,DPTR ; 讀入結(jié)果 NOP LJMP MAIN 圖9-2為DAC0832的擴展電路圖，利用Proteus仿真軟件設(shè)計該硬件電路圖。填寫下列程序中的空白處，說明DA轉(zhuǎn)換的過程，并在Keil環(huán)境運行設(shè)置斷點運行該程序，調(diào)節(jié)RW1C4，觀察寄存器的變化與萬用表輸出值的變化。圖9-2 DAC0832的擴展電路圖ORG 0100HSTART: MOV DPTR,#0FEFFH ；置DAC0832的地址LP: MOV A,#0FFH ；設(shè)定高電平MOVX DPTR,A ；啟動D/A轉(zhuǎn)換，輸出高電平 LCALL DELAY ；延時顯示高電平 MOV A,#00H ；設(shè)定低電平 MOVX DPTR,A ；啟動D/A轉(zhuǎn)換，輸出低電平 LCALL DELAY ；延時顯示低電平 SJMP LP ；連續(xù)輸出方波DELAY: MOV R3,#11 ；延時子程序D1: NOP NOP NOP NOP NOP DJNZ R3,D1 RET END6. 設(shè)計型實驗內(nèi)容 根據(jù)基礎(chǔ)型實驗的步驟、，由DAC0832輸出模擬量，ADC0809采集數(shù)據(jù)。分配端口實現(xiàn)的硬件連接，畫出流程并