1、第三講第三講 單片機開發軟件快速入門單片機開發軟件快速入門 uProteusProteusuKeilKeil uVisionuVisionu實例實例3.1 Proteus3.1 Proteus功能概述功能概述 Proteus是Lab center Electronics公司于1989年推出，為單片機應用系統開發提供的功能強大的虛擬仿真工具。除具有模擬電路、數字電路的仿真功能外，最大特色是對單片機應用系統連同程序運行以及所有的外圍接口器件、外部測試儀器一起仿真。針對單片機的應用，可直接在基于原理圖的虛擬模型上進行編程，并實現源代碼級實時調試。由于Proteus 具有強大功能與特色，目前已在包括斯

2、坦福大學等全球數千所高校及世界各研發公司廣泛應用。 2ProteusProteus特點：特點：（1）能對模擬電路、數字電路進行仿真。（2）強大的電路原理圖繪制功能。（3）支持各種主流單片機仿真。 除8051系列外，Proteus還可仿真68000系列、AVR系列、PIC12/16/18系列、Z80系列、HC11、MSP430等其他各主流系列單片機，以及各種外圍可編程接口芯片。此外還支持ARM7、ARM9以及TI公司的2000系列某些型號的DSP仿真。（4）元件庫中具有幾萬種元件模型。 可直接對單片機各種外圍電路進行仿真，如RAM、ROM、總線驅動器、各種可編程外圍接口芯片、LED數碼管顯示器、

3、LCD 顯示模塊、矩陣式鍵盤、實時時鐘芯片以及多種D/A和A/D 轉換器等。虛擬終端還可對RS232總線、I2C總線、SPI總線動態仿真。（5）提供了各種信號源。 豐富的虛擬仿真儀器，如示波器、邏輯分析儀、信號發生器計數器、電壓源、電流源、電壓表、電流表等。并能對電路原理圖的關鍵點進行虛擬測試。除仿真現實存在的儀器外，還提供與示波器作用相似的圖形顯示功能，可將線路上變化的信號以圖形的方式實時顯示出來。仿真時，可運用這些虛擬儀器儀表及圖形顯示功能來演示程序和電路的調試過程，更清晰地觀察到程序和電路設計調試中的細節，發現設計中的問題。（6）提供了豐富的調試功能。 在虛擬仿真中具有全速、單步、設置斷

4、點等調試功能，同時可觀察各變量、寄存器的當前狀態。（7）支持第三方的軟件編譯和調試環境，如Keil C51Vision3、MPLAB（PIC系列單片機的C語言開發軟件）等。 虛擬仿真不需用戶樣機，可直接在PC機上進行虛擬設計與調試。然后把調試完畢的程序代碼固化在程序存儲器中，一般能直接投入運行。 盡管Proteus具有開發效率高，不需要附加的硬件開發裝置成本，須注意，使用Proteus來對用戶系統仿真，是在理想的狀況下的仿真，對硬件電路的實時性還不能完全準確地模擬，因此不能進行用戶樣機硬件部分的診斷與實時在線仿真。所以在單片機系統開發中，一般先在Proteus環境下畫出系統的硬件電路圖，在Ke

5、il C51Vision3環境下書寫并編譯程序，然后在Proteus下仿真調試通過。然后依照仿真的結果，完成實際的硬件設計，并把仿真通過的程序代碼燒錄到單片機中，然后安裝到用戶樣機上觀察運行結果，如有問題，再連接硬件仿真器去分析、調試。 使用Proteus進行軟、硬件結合的單片機系統仿真，可將許多系統實例的功能及運行過程形象化。通過虛擬仿真系統的運行，可像焊接好的單片機應用系統的電路板一樣，看到系統的執行效果。單片機應用系統的Proteus虛擬設計與仿真步驟3.1.1 Proteus ISIS3.1.1 Proteus ISIS的虛擬仿真的虛擬仿真 ISIS（智能原理圖輸入）界面用來繪制單片機

6、系統的電路原理圖，在該界面下，還可進行單片機系統的虛擬仿真。當電路連接完成無誤后，單擊單片機芯片載入經調試通過生成的.hex文件，直接點擊仿真運行按鈕，即可實現聲、光及各種動作等逼真的效果，以檢驗電路硬件及軟件設計的對錯，非常直觀。 圖3-1是一個單片機應用系統仿真的例子。用DS1302與12864LCD設計的可調式中文電子日歷。程序可通過Keil Vision3 軟件平臺編輯、編譯成可執行的“*.hex”文件后，直接用鼠標雙擊AT89C51，把“*.hex”文件載入即可。單擊界面的仿真運行按鈕，如程序無誤，且硬件電路連接正確，則出現圖3-1的仿真運行結果。 其中，元器件引腳還會出現紅、藍兩色

7、的方點，來表示此時引腳電平高低。紅為高電平，藍表示低電平。 圖3-1的單片機系統仿真是在電路原理圖上進行的，而電路原理圖是在Proteus ISIS環境下繪出。78圖圖3-1 3-1 單片機系統仿真實例單片機系統仿真實例3.1.2 Proteus ISIS 3.1.2 Proteus ISIS 環境簡介環境簡介9圖圖3-2 Proteus 3-2 Proteus 的的ISISISIS的界面的界面10按要求把Proteus安裝在PC機上。安裝完后，單擊桌面上的ISIS運行界面圖標，即可出現如圖3-2所示的Proteus ISIS 原理電路圖繪制界面（以漢化7.5版本為例）。整個屏幕界面分為若干個

8、區域，由原理圖編輯窗口、預覽窗口、工具箱、主菜單欄、主工具欄等組成。一、 ISIS各窗口簡介 ISIS界面主要有3個窗口：原理圖編輯窗口、預覽窗口和對象選擇窗口。1.原理圖編輯窗口 用來繪制電路原理圖、電路設計、設計各種符號模型的區域，藍色方框內為可編輯區，元件放置、電路設置都在此框中完成。2.預覽窗口 可對選中的元器件進行預覽，也可對原理圖編輯窗口預覽。3.對象選擇窗口 用來選擇元器件、終端、儀表等對象。在該窗口中的元件列表區域用來表明當前所處模式以及其中的對象列表。在該窗口還有兩個按鈕：“P”為器件選擇按鈕和“L”庫管理按鈕。二、主菜單欄 圖3-2最上面一行為主菜單欄，包含如下命令：文件、

9、查看、編輯、工具、設計、繪圖、源代碼、調試、庫、模板、系統和幫助。單擊任意菜單命令后，都將彈出其下拉的子菜單命令列表。1. 文件（File）菜單 包括工程的新建設計、打開設計、導入位圖、導入區域、導出區域和打印 等操作。ISIS的文件類型有：設計文件（Design Files）、部分文件（SectionFiles）、模塊文件（Module Files）和庫文件（Library Files）。 設計文件包括一個電路原理圖及其所有信息，文件擴展名為“.DSN”。該文件就是電路原理圖文件，用于虛擬仿真。 可把當前選中的對象生成一個局部文件。部分文件的擴展名為“.SEC” 。模塊文件的擴展名為“.MO

10、D” 。 符號和元器件的庫文件擴展名為“.LIB”。 112. 查看（View）菜單 包括原理圖編輯窗口定位、網格的調整及圖形縮放等基本常用子菜單。3. 編輯（Edit）菜單 實現各種編輯功能，如：剪切、復制、粘貼、置于下層、置于上層、清理、撤銷、重做、查找并編輯元件等命令。4. 工具（Tools）菜單 菜單中的“自動連線（W）”命令，進入自動連線狀態。 菜單中的“電氣規則檢查（E）”命令，可對繪制完畢的電路原理圖可進行是否符合電氣規則的檢查。5. 設計菜單 具有編輯設計屬性、編輯頁面屬性、配置電源、新建一張原理圖、刪除原理圖、轉到上一張原理圖、轉到下一張原理圖、轉到子原理圖、轉到主原理圖等功

11、能。6. 繪圖（Graph）菜單 具有編輯圖形、增加跟蹤圖線、仿真圖形、查看日志、導出數據、清除數據、一致性分析以及批處理模式一致性分析功能。127. 源代碼（Source）菜單具有添加/刪除源文件、設定代碼生成工具、設置外部文本編輯器以及全部編譯功能。8. 調試（Debug）菜單主要完成單步運行、斷點設置等功能。9. 庫（Library）菜單主要選擇元器件及符號、制作元件、制作符號、封裝工具、分解、編譯到庫中、自動放置庫文件、檢驗封裝、庫管理等功能。10. 模板（Template）菜單主要完成模板的各種設置，如圖形、顏色、字體、連線等功能。11. 系統（System）菜單它具有系統信息、文本

12、瀏覽器、設置系統環境、設置路徑等功能。12. 幫助（Help）菜單它用來讀幫助文檔，同時每個元件均可通過屬性中的“Help”獲得幫助。13三、三、 主工具欄主工具欄 主工具欄位于主菜單下面，以圖標形式給出，欄中共有38個快捷圖標按鈕：14 每一個圖標按鈕都對應一個具體的菜單命令，主要目的是為了快捷方便地使用這些命令。下面把38個圖標分為4組，簡要介紹快捷圖標命令的功能。15161718四、 工具箱 圖3-2最左側為工具箱，選擇相應的工具箱圖標按鈕，系統將提供不同的操作工具。對象選擇器根據不同的工具箱圖標決定當前狀態顯示的內容。顯示對象的類型包括：元器件、終端、引腳、圖形符號、標注和圖表等。 下

13、面介紹工具箱中各圖標按鈕對應的功能。 19202122五、仿真工具欄 23六、元件列表 元件列表用于挑選元件、終端接口、信號發生器、仿真圖表等。挑選元件時，單擊“P”按鈕。有 “關鍵字查找法” 和“分類查找法”兩種方法。 3.2 3.2 KeilKeil Vision3 Vision3環境下的環境下的C51C51程序開發程序開發 Keil C51語言（簡稱C51語言）是德國Keil software公司開發的用于8051單片機的C51語言開發軟件。目前，Keil C51已被完全集成到一個功能強大的全新集成開發環境IDE（Intergrated Development Eviroment）Kei

14、l Vision3中。 Keil Vision3 是一款用于8051單片機的集成開發環境，為軟件開發提供了全新的C51語言開發環境。它支持眾多的8051架構的芯片，同時集編輯、編譯、仿真等功能于一體，具有強大的軟件調試功能。Keil Vision3增加了很多與8051單片機硬件相關的編譯特性，使得應用程序的開發更為方便和快捷，生成的程序代碼運行速度快，所需要的存儲器空間小，完全可以和匯編語言相媲美，是目前單片機應用開發軟件中的最優秀軟件開發工具之一。該開發環境下集成了文件編輯處理、編譯鏈接、工程（Project）管理、窗口、工具引用和仿真軟件模擬器以及Monitor51硬件目標調試器等多種功能

15、，所有這些功能均可在Keil Vision3的開發環境中極為簡便地進行操作。圖3-3 Keil軟件開發環境界面KeilKeil Vision3 Vision3環境下的環境下的C51C51程序開發的步驟程序開發的步驟 新建一個工程 選擇單片機的型號 新建一個文檔,以擴展名c保存 添加文件至源代碼組件 編輯窗口中輸入代碼 目標選項卡選擇生成.Hex文件 編譯 在Proteus中向單片機加載.Hex文件并運行3.3 3.3 使用使用ProteusProteus和和KeilKeil uVision3 uVision3開發單片機應用系統實例開發單片機應用系統實例 如圖3-4所示，設計一個單片機應用系統，

16、實現按鈕控制LED燈點亮。要求：K1按下時LED1點亮，松開時熄滅；k2按下并釋放時LED2點亮，再次按下并釋放時熄滅。 1、Proteus ISIS下的電路設計。首先在Proteus ISIS環境下完成一個單片機應用系統的電路原理圖設計，包括選擇各種元器件、外圍芯片等，電路連接以及電氣檢測，步驟如下：（1）新建設計文件（2）選取元器件（3）放置元器件、電源和地（4）電路連接（5）元器件屬性設置（6）電氣檢測29本設計所需元件列表元件名稱型號數量Proteus的關鍵字備注單片機AT89C511AT89C51U1晶振12MHz1CRYSTALX1LED燈黃色2LED-YELLOWD1、D2按鈕2BUTTONK1、K2電容22pf2CAPC1、C2電解電容10uf1CAP-ELECC3電阻2202RESR2、R3電阻10k1RESR12、C51語言源程序設計。在Keil uVision3環境下進行C51語言源程序的輸入、編譯與調試，并生成目標代碼文件（*.hex）。步驟如下：（1）新建一個工程 （2）選擇單片機的型號 （3）新建一個文檔，以擴展名c保存 （4）添加文件至源代碼組件（5）編輯窗口中輸入代碼 （6）目標選項卡選擇生成.Hex文件 （7）編譯 30#include sbit LED1 = P00