Proteus仿真软件使用方法.pdf

1.实验目的：（1）了解 Proteus 仿真软件的使用方法。（2）了解 51 单片机编程器 Keil 与 Proteus 仿真软件的联用方法。2.实验要求：通过讲授和操作练习，学会正确使用 Proteus 仿真软件及 Keil 编程及其联合调试。3.实验内容：（1）Proteus 仿真软件介绍 Proteus 软件是由英国 LabCenter Electronics 公司开发的 EDA 工具软件，由 ISIS 和 ARES 两个软件构成，其中 ISIS 是一款便捷的电子系统仿真平台软件，ARES 是一款高级的布 线编辑软件。它集成了高级原理布线图、混合模式 SPICE 电路仿真、PCB 设计以及自动布线 来实现一个完整的电子设计。通过 Proteus ISIS 软件的 VSM（虚拟仿真技术）,用户可以对模拟电路、数字电路、模数 混合电路，以及基于微控制器的系统连同所有外围接口电子元器件一起仿真。图 8-1 是 Proteus ISIS 的编辑窗口：图 8-1 ISIS 的编辑界面 图中最顶端一栏是“标题栏”，其下的“File View Edit”是“菜单栏”，再下 面的一栏是“命令工具栏”，最左边的一栏是“模式选择工具栏”；左上角的小方框是“预览 窗口”，其下的长方框是“对象选择窗口”，其右侧的大方框是“原理图编辑窗口”。选择左侧“模式选择工具栏”中的图标，并选择“对象选择窗口”中的 P 按钮，就会出 现如图 8-2 的元器件选择界面：图 8-2 元器件库选择界面 在元器件列表框中点击你需要的器件类型（例如：电阻-Resistors,单片机芯片-Microprocessors,LED-Optoelectro nics）或在左上角的关键字（Keywords）框中输入 你需要的器件名称的关键字（如：信号源-Clock,运放-CA3140 等），就会在图 8-2 中 间的大空白框列出你所需的一系列相关的元件。此时，你可用鼠标选中你要的元件，则图 8-2 右上角的预览框会显示你所要元件的示意图，若就是你要的元器件，则点击 OK 按钮，该元器件的名称就会列入位于图 8-1 左侧的“对象选择窗口”中（参见图 1 左侧下方框）。所需元器件选择好后，在“对象选择窗口”选择某器件，就可以将它放到图 8-1 中的“原 理图编辑窗口”中（若器件的方向不合适，你可以利用图 1 左下角的旋转按钮来改变它）。将所要的元器件都选好后，将它们安放到合适的位置，就可以用连接线把电路连接好，结果 存盘（请按规定的目录存盘，并记住其路径/目录/文件名学号-实验序号）。（2）51 单片机编程器-Keil V3 的使用 Keil 编程器可用于 MCS-51 单片机软件编程与调试，它的工作界面如图 8-3 所示：Keil 编程器是 Keil Software Inc/Keil Electronic GmbH 开发的基于 80C51 内核的微 处理器软件开发平台，可以完成从工程（Project）的建立和管理、程序的编译和连接、目 标代码的形成、软件仿真等一套完整的软件开发流程。它与 Proteus 挂接，可以进行单片机 应用系统的硬件仿真。汇编语言编程方法：打开“File”菜单 T 选择新建“New.在弹出的文本框（Text1）中编写所需 的汇编语言程序 T程序写好后，保存（从 File TSave As.T选择某目录，文件名.ASM,存 盘）；打开“Project”菜单T 选择新建工程“New Project.”T 在弹出的窗口填写：工程名 T 保存（文件名的后缀是.uv2。此时图 8-3 的工程窗口中将建立 Target1 及 Source Group 1）;打开“Project”菜单T 选择 Components,Environment,Books.T 在弹出的窗口的 Project Components 点击“Add Files”T 加入所写的汇编文件（选中该文件，Add）;打开“Project”菜单T 选择“Select Device for Target Target 1”T在弹出 的 CPU 窗 口选择所用的单片机厂家（选 Atmel）及 CPU 芯片名称（如 AT89C51,按“确定”键；打开“Project”菜单T 选择“Options for Target Target 1”T在弹出的窗口 中选择“Output”T 填入输出文件名称，并选择输出文件类型（HEX 文件），见图 8-4。图 8-3 Keil V3 界面图 图8-4为输出文件命名及确定 HEX类型 打开Project”菜单T 选择Options for Target Target 1 在弹出的窗 口中选择“Debug”为连接调试选择仿真器 见图 8-5 T按“确定”键。图 8-5 选择调试的仿真器及运行设置 单击（参见图 8-3）完成对所编写程序的编译，编译情况会显示在图 8-3 的输出窗口 中，如有语法错误，会给出提示，应修改出错处后，再次编译。（3）仿 真：在 Proteus ISIS 界面调入所设计的硬件图，双击 CPU,填入相应的 HEX 运行文件的名 称（参见图 8-6，文件所在目录应正确），点击运行按钮，即可实现与硬、软件的联合调试。图 8-6 单片机程序可执行文件的路径、名称输入（4）示 例：硬件电路图见图 8-7 所示；相应的汇编语言程序如下：ORG 0000H AJMP MAIN MAIN:MOV C,；将接按键的 I/O 口的状态（0 或 1）移给进位位 C，MOV,C;再由进位位 C 转给对应的发光二极管的连接位。MOV C,；以便控制发光二极管的亮或灭。MOV,C MOV C,MOV,C MOV C,MOV,C ACALL DELAY AJMP MAIN DELAY:MOV R5,#5FH L1:MOV R6,#0AFH ;软件延时子程序 DJNZ R6,$DJNZ R5,L1 RET 图 8-7 示例的硬件电路图 在 Keil 编程界面输入上述程序，编译成可执行 HEX 文件，双击图 8-7 8-6 填好相应的 HEX 文件的路径及名称，按“0K 键退出。点击运行按钮（图 运行情况见图 8-8 所示。图 8-8 示例电路运行结果 请自己完成以上示例的硬、软件调试。每人的实验结果打包，以文件名（实验序号）上交，并完成实验报告。的 CPU 参考图 8-7 下沿的），DZ 班-学号-(3)KEIL 编译器与 Proteus 软件联调图8-10远程联调Proteus 设置 在 Proteus ISIS 界面调入所设计的硬件图，点击调试，使用远程调试设备选项打，即启动了 Proteus 与 Keil 的远程联调功能。紧接着点击 ISIS 界面左下方的按钮，使得所 设计的电路处于运行模式。Keil 平台，创建工程，打开 Project”菜单宀 选择Options for Target Target 1”T在弹出的窗口中选择“Debug”为连接调试选择仿真器 见图 8-11宀按“确 定”键。图 8-11 Keil+Proteus 联调 Keil 端设置 设置完毕后，点击 Keil 工程编译成功，点击图 8-12 的按钮，使得编译成功的源 入调试状态。图 8-12 Keil+Proteus 联调 进入联调状态，程序处于待运行状态，最初始的时候，PC 指针光标指向 0000H 开始的 位置。用户分别选择 四个功能键，可以实现程序全速运行，单步进入，单步退出及程序 复位等功能的选择。实现程序运行的 Debug 跟踪，辅助调试程序，最终用户运行的结果可以 通过图8-10 的 ISIS 界面观察硬件的状态变化。图8-13程序运行状态(4)作业：在 Proteus ISIS 界面设计图 8-14、8-15 所示的 MCS-51 单片机分别于 ADC0809 及 DAC0832 的接口的电路原理图，为下一次实验做好准备。图 8-14 8031 与 ADC0809 的接口设计 图 8-14 8031 与 DAC0832 的接口设计 实验九并行 AD DA 实验 1.实验目的 掌握采用并行接口实现外部器件的扩展方法；掌握 ADC0809 模/数转换芯片与单片机的接口设计及 ADC0809 的典型应用;掌握 DAC0832 模/数转换芯片与单片机的接口设计及 DAC0832 的典型应用。2.预习要求 理解内存与 IO 统一编址的外设端口地址的映射及控制;理解用查询方式、中断方式完成模/数转换程序的编写方法;理解 DAC0832 直通方式，单缓冲器方式、双缓冲器方式的编程方法。3.实验设备 计算机 1 台;Proteus 仿真软件 1 套。4.实验说明 ADC0809 的工作方式 AD 从启动转换到转换结束需要一段时间，称为转换时间。ADC0809 转换是否结束可 以通过 EOCt脚表征。在 START 言号上升沿之后不久，EOC 变为低电平。当 A/D 转换结 束时，EOC 立即输出一正阶跃信号，可用来作为 A/D 转换结束的查询信号或中断请求信 号。从启动 AD 转换到实现 AD 转换结果的读取有三种方法：延时法、查询法和中断法。延时法就是在启动 AD 转换结束后，经过一段时间的等待之后（等待时间=转换时 间）,实现 AD 转换结果的读取。查询法是启动 AD 转换结束后，不断查询 E00 的管脚电平的状态是否为高电平，女口 果条件满足，认为转换结束，进行 AD 转换结果的读取。中断法是利用 EOC 转换结束后产生的电平变化，触发单片机的外部中断，并在中断 服务程序内，实现 AD 转换结果的读取。由于表征 ADC0809 转换结束的 EOC 电平逻辑与 89C51 单片机外部中断电平逻辑标准相反，所以采用中断法触发 89C51 的外部中断，需 要将 EOC 经过一个反相器，再与外部中断接口连接。DAC0832 的工作方式 DAC0832 内部有两个寄存器，能实现三种工作方式：双缓冲、单缓冲和直通方式。双缓冲工作方式是指两个寄存器分别受到控制。当 ILE、CS 和 WR1 言号均有效时，8 位数字量被写入输入寄存器，此时并不进行 A/D 转换。当 WR2 和 XFER 言号均有效时，原来存放在输入寄存器中的数据被写入 DAC 寄存器，并进入 D/A 转换器进行 D/A 转换。在一次转换完成后到下一次转换开始之前，由于寄存器的锁存作用，8 位 D/A 转换器的 输入数据保持恒定，因此 D/A 转换的输出也保持恒定。单缓冲工作方式是指只有一个寄存器受到控制。这时将另一个寄存器的有关控制信 号预先设置成有效，使之开通，或者将两个寄存器的控制信号连在一起，两个寄存器作 为一个来使用。直通工作方式是指两个寄存器的有关控制信号都预先置为有效，两个寄存器都开 通。只要数字量送到数据输入端，就立即进入 D/A 转换器进行转换。这种方式应用较少。5.基础型实验内容 图 9-1 为 ADC0809 的扩展电路图，利用 Proteus 仿真软件设计该硬件电路图。说明 AD 转换的过程，并在 Keil 环境设置断点运行以下程序，可调电源分别调至两个极 端，观察寄存器及内存单兀的变化。图 9-1 ADC0809 的扩展电路图 ORG 0000H MAIN:CLR A NOP NOP SETB;设定与 EOC 接口 IO 处于接收状态 MOV DPTR,#0FEF8H 选择 A/D 端口地址 MOVX DPTR,A;启动 AD 转换 WAIT:JB,WAIT MOVX A,DPTR 读入结果 LJMP MAIN 图 9-2 为 DAC0832 的扩展电路图，利用 Proteus 仿真软件设计该硬件电路图。填写 下列程序中的空白处，说明 DA 转换的过程，并在 Keil 环境运行设置断点运行该程 序，调节 RW1C，4 观察寄存器的变化与万用表输出值的变化。图 9-2 DAC0832 的扩展电路图 ORG 0100H START:MOV DPTR,#0FEFFH LP:MOV A,#0FFH MOVX DPTR,A LCALL DELAY MOV A,#00H MOVX DPTR,A LCALL DELAY SJMP LP DELAY:MOV R3,#11 D1:NOP NOP NOP NOP NOP DJNZ R3,D1 RET END 6.设计型实验内容 根据基础型实验的步骤、，由 端口实现的硬件连接，画出流程并设计程序实现该过程，比较输出的数据跟采集到 的数据是否一致，如不一致分析一下产生误差的原因。结合实验十显示模块，设计流程并编写程序实现基于 ADC0809 分别采用延时法、查 询法、中断法采集数据，并将采集到的十六进制结果显示在 LED 显示模块上。采用 DAC0832 设计一简易的信号发生器，设计流程并编写程序实现 50Hz 的方波、;置 DAC0832 的地址；设定高电平;启动 D/A 转换，输出高电平;延时显示高电平;设定低电平;启动 D/A 转换，输出低电平;延时显示低电平;连续输出方波;延时子程序 DAC0832 输出模拟量，ADC0809 采集数据。分配 锯齿波。7.实验扩展及思考 采用 ADC0809 的 8 个通道采集 8 个模拟量信号，并将实际电压值分通道、分时地显 示在 LED 上。采用 DAC0832 设计一正弦信号发生器，在相同输出点数的情况下，并实现最高频率 的输出。