基于proteus的虛擬實驗室建立(編輯修改稿)
2025-07-24 18:57 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 ces窗口中選擇電路所需的元件，放置元件并調(diào)整其相對位置，元件參數(shù)設(shè)置，元器件間連線，編寫程序；在source菜單的Define code generation tools菜單命令下，選擇程序編譯的工具、路徑、擴展名等項目；在source菜單的Add/remove source files命令下，加入單片機硬件電路的對應(yīng)程序；通過debug菜單的相應(yīng)命令仿真程序和電路的運行情況。 C的連接 Keil的介紹Keil是德國開發(fā)的一個51單片機開發(fā)軟件平臺，最開始只是一個支持C 語言和匯編語言的編譯器軟件，后來隨著開發(fā)人員的不斷努力以及版本的不斷升級，使它已經(jīng)成為了一個重要的單片機開發(fā)平臺，其界面友好，操作也不復(fù)雜，用戶極為龐大。Keil C 與Proteus在各自的環(huán)境下都可以進(jìn)行一定程度仿真調(diào)試。然而Keil C只能對程序進(jìn)行調(diào)試，不能看到硬件的運行結(jié)果，因此并不直觀；而 Proteus軟件在對單片機系統(tǒng)進(jìn)行仿真調(diào)試的時候只能對硬件做出改動，不能直觀的了解程序運行的情況，難以對程序中存在的不足和錯誤進(jìn)行修改。如果能把這兩者結(jié)合起來，同時觀察程序的運行情況和當(dāng)時硬件系統(tǒng)所處的狀態(tài)，則可以方便地找出系統(tǒng)設(shè)計中存在的軟、硬件錯誤。利用Proteus與Keil整合構(gòu)建單片機虛擬實驗室，解決了傳統(tǒng)單片機教學(xué)中以理論為主，實踐少且實踐以驗證實踐為主的問題，使得每個學(xué)單片機的人，都可以擁有自己的“實驗室”。 Proteus 軟件與Keil uVision2 軟件聯(lián)合仿真的建立(1)首先，安裝Proteus和Keil軟件。(2)把Proteus\\c51\bin目錄中。(3)，在c51字段中加入TDRV5=BIN\(“Proteus VSM MONITOR51 DRIVER”)，并保存。注：不一定要用TDRV5，根據(jù)原來字段選用一個不重復(fù)的數(shù)值就可以了，引號中的名字可隨意寫。(4)運行Proteus，畫出要設(shè)計的電路圖，在Debug菜單中選擇Use Remote Debug Monitor選項。(5)在Keil中編寫相應(yīng)的程序代碼。(6)在Keil中Project菜單中選擇Options for target‘target 1’選項。(7)在彈出的對話框中單擊Debug選項卡，選擇用硬件仿真，在右上方的下三角按鈕選擇KeilMONITOR51 DRIVER。(8)單擊SETRING按鈕在Baudrate中選擇38400；在PORT中選擇COM1；單擊OK按鈕。(9)在Keil中調(diào)試程序，在Proteus中觀察結(jié)果。 Proteus 軟件與Keil uVision2軟件聯(lián)合仿真實例按上述的步驟進(jìn)行設(shè)置后，Proteus軟件和Keil uVision2軟件之間即可進(jìn)行聯(lián)合仿真。下面通過一個實例來進(jìn)一步說明用Proteus軟件與Keil uVision2軟件聯(lián)合仿真來調(diào)試程序的過程。(1) 硬件電路的實現(xiàn) 運行Proteus ISIS，通過選擇相應(yīng)的元器件，繪制硬件電路原理圖如圖1所示：圖 1 數(shù)字鐘顯示電路(2) 軟件的實現(xiàn)打開Keil uVision 2，新建一個項目：。選擇Project菜單下的Select Device for Target為這一項目選擇目標(biāo)CPU，這里選擇ATMEL公司的AT89C51，接著單擊Project菜單下的Option for Target‘工程名’菜單項，選擇Debug選項卡，進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置，然后新建一個源文件：，寫入源程序(源程序如附錄所示)，如圖2所示。注意：必須生成*.hex 文件才能實現(xiàn)軟件對硬件電路的控制。*.hex 文件的生成方法：在Project窗口中右擊Target 1，選“Options for Target ‘target 1’”，在“OUTPUT”中勾選“Creat HEX File”，再點OK選擇按鈕就可以了。單擊Debug菜單下的Start/Stop Debug Session菜單項，這時切換到Proteus界面。右擊硬件電路圖中的單片機芯片AT89C51，在彈出的窗口中的Program 文件，然后單擊圖1中的play鍵，單片機就能正常工作了，這時LED數(shù)碼管顯示電子時鐘，按下P1鍵，時鐘顯示清零；按下P2鍵，小時加1；按下P3鍵，分鐘加1。圖 2 用 Keil C 用Proteus軟件虛擬單片機實驗的優(yōu)點采用Proteus 仿真軟件進(jìn)行虛擬單片機實驗，具有比較明顯的優(yōu)勢，如涉及到的實驗實習(xí)內(nèi)容全面、硬件投入少、學(xué)生可自行實驗、實驗過程中損耗小、與工程實踐最為接近等，當(dāng)然其存在的缺點也是有的。下面主要介紹一下其優(yōu)點[1～7]：(1) 內(nèi)容全面內(nèi)容全面包括其能實驗的內(nèi)容包括軟件部分的匯編、C51 等語言的調(diào)試過程，也包括硬件接口電路中的大部分類型。對同一類功能的接口電路，可以采用不同的硬件來搭建完成，因此采用Proteus 仿真軟件進(jìn)行實驗教學(xué)，克服了用單片機實驗教學(xué)板教學(xué)中硬件電路固定、學(xué)生不能更改、實驗內(nèi)容固定等方面的局限性，可以擴展學(xué)生的思路和提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。(2) 硬件投入少，經(jīng)濟優(yōu)勢明顯對于傳統(tǒng)的采用單片機實驗教學(xué)板的教學(xué)實驗，由于硬件電路的固定，也就將單片機的CPU和具體的接口電路固定了下來。在單片機的實際教學(xué)中，如果要涉及到C51系列，也要涉及到 PIC16系列，那么為了教學(xué)必然要投入兩種單片機的實驗教學(xué)板；同時在教學(xué)過程中所涉及到的接口電路，也需要有較大的投入和儲備，以利于實驗的進(jìn)行和在實驗過程中元件損毀后的更換。Proteus所提供的元件庫中，大部分可以直接用于接口電路的搭建，同時該軟件所提供的儀表，不管在質(zhì)量還是數(shù)量上，都是可靠和經(jīng)濟的。如果在實驗教學(xué)中投入這樣的真實的儀器儀表，僅儀表的維護(hù)來講，其工作量也是比較大的。因此采用軟件的方式進(jìn)行教學(xué)，其經(jīng)濟優(yōu)勢是比較明顯的。(3) 學(xué)生可自行實驗，鍛煉解決實際工程問題的能力實驗?zāi)芰蛯嶒炘O(shè)計能力的培養(yǎng)，是工科學(xué)生解決實際工程問題能力中較為重要的。傳統(tǒng)的實驗教學(xué)中，忽視了學(xué)生實驗?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)，對于實驗設(shè)計能力的培養(yǎng)，則很少涉及到。因此學(xué)生學(xué)習(xí)了理論，要想將其應(yīng)用到實際的工程實踐中，其難度是比較大的。還有，學(xué)生畢業(yè)后想對單片機控制技術(shù)或智能儀表等有較深的研究和學(xué)習(xí)，如果采用傳統(tǒng)的實驗教學(xué)方法，則學(xué)生需要購置的設(shè)備比較多，增加了他們學(xué)習(xí)和研究的投入。采用仿真軟件后，學(xué)習(xí)的投入變得比較的小，而實際工程問題的研究，也可以先在軟件環(huán)境中模擬通過，再進(jìn)行硬件的投入，這樣處理，不僅省時省力也可以節(jié)省因方案不正確所造成的硬件投入的浪費。(4) 實驗過程中損耗小，基本沒有元器件的損耗問題在傳統(tǒng)的實驗教學(xué)過程中，都涉及到因操作不當(dāng)而造成的元器件和儀器儀表的損毀，也涉及到儀器儀表等工作時所造成的能源消耗。采用Proteus 仿真軟件進(jìn)行的實驗教學(xué)，則不存在上述的問題，其在實驗的過程中是比較安全的。(5) 與工程實踐最為接近，可以了解實際問題的解決過程在進(jìn)行課程設(shè)計或進(jìn)行大實驗的時候，可以具體的在Proteus 中做一個工程項目，并將其最后移植到一個具體的硬件電路中，讓學(xué)生了解將仿真軟件和具體的工程實踐如何結(jié)合起來，利于學(xué)生對工程實踐過程的了解和學(xué)習(xí)。(6) 大量的范例，可供學(xué)生參考處理在系統(tǒng)的設(shè)計時，存在對已有資源的借鑒和引用處理，而該仿真系統(tǒng)所提供的較多的比較完善的系統(tǒng)設(shè)計方法和設(shè)計范例，可供學(xué)生參考和借鑒。同時也可以在原設(shè)計上進(jìn)行修改處理。(7) 協(xié)作能力的培養(yǎng)和鍛煉一個比較大的工程設(shè)計項目，是由一個開發(fā)小組協(xié)作完成的。了解和把握別人的設(shè)計意圖和思維模式，是團結(jié)協(xié)作的基礎(chǔ)。在Proteus 中進(jìn)行仿真實驗時，所涉及到的內(nèi)容并不全是學(xué)生獨立設(shè)計完成的，因此對于鍛煉學(xué)生的團
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