基于Proteus的单片机应用技术实训讲义文档格式.docx

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具有模拟电路仿真、数字电路仿真、单片机及其外围电路的系统仿真、RS232动态仿真、I2C调试器、SPI调试器、键盘和LCD系统仿真的功能；

有各种虚拟仪器，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器等。

（3）支持主流单片机系统的仿真。

目前支持的单片机类型有：

68000系列、8051系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列以及各种外围芯片。

（4）提供软件调试功能。

具有全速、单步、设置断点等调试功能，同时可以观察各变量以及寄存器等的当前状态，并支持第三方编译和调试环境，如wave6000、Keil等软件。

Proteus的基本结构体系见表1-1。

表1-1Proteus结构体系

Proteus

ProteusVSM

ISIS

PROSPICE

微控制器CPU库

元器件和VSM动态器件库

ASF

ProteusPCBDesign

ARES

表中有关概念的说明如下：

ProteusVSM（VirtualSystemModelling）：

Proteus虚拟系统模型；

ISIS（IntelligentSchematicInputSystem）：

智能原理图输入系统；

PROSPICE：

混合模型仿真器；

ASF（AdvancedSimulationFeature）高级图表仿真；

ProteusPCBDesign：

Proteus印刷电路板设计；

ARES（AdvancedRoutingandEditingSoftware）：

高级布线编辑软件。

Proteus主要由两大部分组成：

ISIS——原理图设计、仿真系统，用于电路原理图的设计及交互仿真。

ARES——印刷电路板设计系统，主要用于印刷电路板的设计，产生最终的PCB文件。

本书着重叙述Proteus原理图设计以及利用Proteus实现单片机应用电路系统的设计与仿真方法，其它不详之处请参考相关资料。

1.1.2Proteus的运行环境

要运行Proteus系统，要求计算机系统满足以下软件和硬件环境：

●Win98/Me/2000/XP或更高版本的操作系统

●200MHz或更高速的PentiumCPU

●64MB或以上的内存空间

●64MB或以上的可用硬盘空间

●显示器设置为：

1280×

1024

用ProteusVSM实时仿真时，则要求300MHz以上主频的PentiumCPU；

如果要实时仿真的电路系统较大或较复杂，采用更高配置的计算机系统，以便获得更好的仿真效果。

1.1.3ProteusVSM的资源库和仿真工具

1、单片机模型库

Proteus能够对多种系列众多型号的单片机进行实时仿真、协调仿真、调试与测试。

以Proteus7.1为例。

表1-2列出了ProteusVSM已有的能够仿真的单片机模型；

表1-3列出了ProteusVSM单片机模型的功能；

表1-4列出了目前ProteusVSM单片机模型的通用调试能力。

表1-2ProteusVSM单片机模型

单片机模型系列

单片机模型

8051/8052系列

通用的80C31、80C32、80C51、80C52、80C54和80C58

AtmelAT89C51、AT89C52和AT89C55

AtmelAT89C51RB2、AT89C51RC2、和AT89C51RD2（X2和SPI没有模型）

MicrochipPIC系列

PIC10、PIC12C5XX、PIC12C6XX、PIC12F6XX、PIC16C6XX、PIC16CX、PIC16F8X、PIC16F87X、PIC16F62X、PIC18F

AtmelAVR系列

现有型号

MotorolaHC11系列

MC68HC11A8、MC68HC11E9

ParallaxBasicStamp

BS1、BS2、BS2e、BS2ex、BS2p24、BS2p40、BS2pe

ARM7/LPC2000系列

LPC2104、LPC2105、LPC2106、LPC2114、ARM7TDMI和ARM7TDMI-S

表1-3ProteusVSM单片机模型功能

实时仿真

中断仿真

CCP/ECCP仿真

指令系统仿真

SPI仿真

I2C/TWI仿真

Pin操作仿真

MSSP仿真

模拟比较器仿真

定时器仿真

PSP

外部存储器仿真

UART/USART/EUSARTs

ADC仿真

实时时钟仿真

表1-4ProteusVSM单片机模型通用调试能力

工具/语言支持

断电支持

监视窗口

汇编器

标准断点

实时显示数值

C编译器

条件断点

支持混合类型

支持PICBasic

硬件断点

支持拖放

仪器

存储器内容显示

包括指定的SFR

虚拟仪器

在CPU内部

包括指定bit位

从模式规程分析器

在外设

变量窗口

主模式规程分析器

Trace/Debugging模式

堆栈监视

源代码级调试

网络冲突警告

汇编

在模型上的Trace模式

高级语言（C或Basic）

与其他Compilers/IDEDE/JIE的集成

2、高级外设模型

表1-5列出了ProteusVSM提供的高级外设模型。

表1-5高级外设模型

虚拟仪器和分析工具

交互式虚拟仪器

双通道示波器、24通道逻辑分析仪、计数/计时器，RS-232连接端子、交/直流电压表、交/直流电压表

规程分析仪

双模式（主/从）I2C规程分析仪

双模式（主/从）SPI规程分析仪

交互式电路激励工具

模拟信号发生器：

可输出方波、锯齿波、三角波、正弦波

支持1KB的数字数据流

光电显示模型和驱动模型

数字式LCD模型、图形LCD模型、LED模型、七段显示模型、光电驱动模型、光耦模型

电动机模型和控制器

电动机模型、电动机控制模型

存储器模型

I2CEEPROM、静态RAM模型、非易失性EPROM

温度控制模型

温度计和温度自动调节模型、温度传感器模型、热电偶模型

计时模型

实时时钟模型

I2C/SPI规程模型

I2C外设、SPI外设、规程分析仪

一线规程模型

一线EEPROM模型、一线温度计模型、一线开关模型、一线按钮模型、

RS-232/RS-485/RS-422规程模型

RS232连接端子模型、Maxim外观模型

ADC/DAC转换模型

模/数转换模型、数/模转换模型

电源管理模型

正电源标准仪、负电源标准仪、混合电源标准仪、

拉普拉斯转换模型

操作模型、一阶模型、二阶模型、过程控制、线性模型、非线性模型

热离子管模型

二极管模型、五极真空管模型、四极管模型、三极管模型

变换器模型

压力传感器模型

3、其它元件模型库

除上述微控制器、外设模型外，ProteusVSM还提供了其它丰富的元器件库。

●标准电子元器件：

电阻、电容、二极管、晶闸管、光耦、运放555定时器、电源等。

●74系列TTL和4000系列CMOS器件、接插件等。

●存储器：

ROM、RAM、EEPROM、I2C器件等。

●微控制器支持的器件，如I/O口、USART等。

4、激励源

●DC：

直流激励源

●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（wav文件）

●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

5、虚拟仪器

●虚拟示波器（OSCILLOSCOPE）

●逻辑分析仪（LOGICANALYSE）

●计数/计时器（COUNTERTIMER）

●虚拟连接端子（VIRTUALTERMINAL）

●信号发生器（SIGNALGENERATOR）

●模式发生器（PATTERNGENERATOR）

●交/直流电压表和电流表（AC/DCVOLTMETER/AMMETER）

6、仿真图表

Proteus提供的图表可以控制电路的特定仿真类型并显示仿真结果，主要有以下13种：

●模拟图表（ANALOGUE）

●数字图表（DIGITAL）

●混合模式图表（MIXED）

●频率图表（FREQUENCY）

●传输图表（TRANSFER）

●噪声分析图表（NOISE）

●失真分析图表（DISTORTION）

●傅立叶分析图表（FOURIER）

●音频图表（AUDIO）

●交互式分析图表（INTERACTIVE）

●性能分析图表（CONFORMANCE）

●DC扫描分析图表（DCSWEEP）

●AC扫描分析图表（ACSWEEP）

1.2ProteusISIS初识

1.2.1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1-1所示界面，表明进入ProteusISIS集成环境。

本书采用Proteus7.1版本。

图1-1ISIS启动时的界面

1.2.2ISIS工作窗口

ProteusISIS的工作窗口是一种标准的Windows界面，如图1-2所示。

包括：

标题栏、主菜单、标准工具栏、绘图工具栏、状态栏、对象选择按钮、预览对象方位控制按钮、仿真进程控制按钮、预览窗口、对象选择器窗口以及图形编辑窗口等。

●主菜单

ISIS主菜单包括各种命令操作，利用主菜单中的命令可以实现ISIS的所有功能。

主菜单共有12项，每一项都有下一级菜单，使用者可以根据需要选择该级菜单中的选项，其中许多常用操作在工具栏中都有相应的按钮，而且一些命令右方还标有该命令的快捷键。

●图形编辑窗口

在图形编辑窗口中可以编辑原理图、设计电路、设计各种符号、