用Proteus与Keil整合构建单片机虚拟仿真平台[

用 Proteus 与 Keil 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 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 ,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 :1004 373X(2006) 24 129 03 Integrate with the Keil to Set up MCU to Imitate the True Platform with the Proteus MA Gang ,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 greatly. In practicing ,need a great deal of experiment inst rument and equipmentses. General unit or personal because of have no more budget devotion ,thus causing the linkes of the practices are weaker. This text put s for2 ward a kind of new way of thinking ,comparing to elaborate to adopt the method that the software imitates the t rue experiment completely. Keywords : Proteus ; Keil ;integration ;imitate of MCU 收稿日期 :2006 07 18 1 　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。 2 　Proteus 与 Keil 介绍 2. 1 　Proteus Proteus 是一种电子设计自动化软件 ,提供 Schematic 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。 (1) Proteus 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。 (2) Proteus 可提供的仿真仪 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 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 　þ 电子技术应用 ü 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器对 测量结果的影响。 (3) Proteus 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. 2 　Keil Keil 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。 (1) Keil 的μVision2 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 ,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μVision2 的内嵌模块 Keil Monitor 51 , 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。 (2) μVision2 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 ,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 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 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 Proteus\ \ MODEL S 目录下 VDM51. dll 文件复制到 Keil 安装目录的\ \ C51\ \ BIN 目录中。 (3) 修改 Keil 安装目录下 Tools. ini 文件 ,在 C51 字 段加入 TDRV5 = BIN\ \ DM51. DLL (" Proteus VSM Mo2 nitor 51 Driver" ) 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 Monitor 51 Driver。 再进入 setting 选项。如果是同一台机器 , IP 名为 127. 0 . 0. 1 ,如不是同一台机器则填另一台机器的 IP 地 址 ,端口号一定为 8000。 注意 :也可以在一台机器上运行 Keil ,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 ,可以熟悉单片机系统的开发方法 ,这对进 一步培养综合分析能力、排除故障能力和开发、创新能力 具有重要意义。Proteus 附带有大量的范例 ,可供参考处 理 ,实验过程、实验步骤的演示可以在实验室以外的地方 完成 ,实现了跨越从传统教学地域学习知识以及不受时 间、空间和资金等方面的局限。 参 　考 　文 　献 [1 ] http :/ / bbs. ele - diy. com/ read. php ? tid = 10984 ,2006. [2 ] 虚拟实验室. http :/ / wyh882004. blog. hexun. com/ t rack back. aspx ? articleid = 3444065 ,2006. 作者简介 　马 　刚 　男 ,1976 年出生 ,陕西合阳人。主要从事电子技术应用方面的教学与研究。 131 《现代电子技术》2006 年第 24 期总第 239 期 　þ 电子技术应用 ü