單片機開發Keil C51與Proteus仿真聯合應用研究

徐 磊，申紅軍，蔡亞永

（新疆工程學院 電氣與信息工程系，新疆 烏魯木齊 830091）

1 Keil C51單片機程序開發技術

1.1 硬件電路及原理

流水燈實際上是一個帶有八個發光二極管的單片機最小應用系統，即為由發光二極管D1～D8、晶振Xl、電源VCC、單片機AT89C51和程序等組成的系統[1]。其具體硬件組成如圖1所示。

圖1 硬件電路Fig.1 Hardware circuit

從原理圖中可以看出，如果讓接在P2.0口的D1亮起來，那么只要把P2.0口的電平變為低電平就可以了；相反，如果要接在P2.0口的D1熄滅，就要把P2.0口的電平變為高電平；同理，接在P2.1～P2.7口的其他7只發光二極管點亮和熄滅的方法同D1。因此，要實現流水燈功能，只要將發光二極管D1～D8依次點亮、熄滅，8只發光二極管便會一亮一暗的做流水燈了。在此還應注意一點，由于人眼的視覺暫留效應以及單片機執行每條指令的時間很短，在控制二極管亮滅的時候應該延時一段時間，否則就看不到“流水”效果了[2]。

1.2 C語言編程

單片機的應用系統由硬件和程序組成，上述硬件原理圖搭建完成上電之后，還不能看到流水燈循環點亮的現象，要實現流水燈循環點亮，還要告訴單片機該怎么進行工作，即編寫程序控制單片機管腳電平的高低變化，以實現發光二極管的一亮一滅。下面以8個發光二極管循環點亮來介紹兩種C語言程序的編程方法。

1）位控法

位控方法采用順序程序結構，用位指令控制P2口的每一個位輸出高低電平，從而來控制相應發光二極管的亮滅。程序如下：

由上述程序得知：8個發光二極管循環點亮是通過逐個控制P2端口的每個位來實現的，因程序編制起來繁瑣。所以程序結構顯得較為復雜，而且程序編譯后，占用的存儲空間也比較大，上面的程序編譯后，占用100 Byte存儲空間。

一是操作過程：依有限元分析方法的主要思想，將待輸入的物理狀態參數作為已知量，根據分析計算的目標設定相關邊界條件參數和規定各物理條件狀態，通過壓力求解器求解計算內流體模型的內流場壓強p、速度v、溫度t等未知量。

2）循環移位法

循環移位法利用循環移位指令，采用循環程序結構進行編程。在程序一開始就給P2口送一個數，這個數本身就讓P2.0先低，其他位為高，然后延時一段時間，再讓這個數據向高位移動，然后再輸出至P2口，實現“流水”效果。具體編程如下所示，

上述兩種方法編寫的程序，經軟件仿真和硬件開發板上測試驗證都可以實現8為彩燈循環點亮的目的。但是采用循環位移發編寫的程序，實現向右循環點亮后又向左循環點亮的效果，是第1種方法的2倍，但是經編譯后的代碼，占用90Byte的存儲空間[3]。

表明在軟件開發過程中，采用合理的編程方法和算法結構，可以提高代碼的效率，節省單片機資源元件的存儲空間。

2 C51程序仿真與Proteus聯合調試技術

1）Proteus仿真調試

采用Proteus仿真時，分以下幾個個步驟進行：

①啟動Proteus仿真軟件

雙擊“isis”圖標，出現isis操作頁面。

②搭建單片機系統仿真電路

分“器件選取”、“器件放置”和“電路連接”三步進行操作。③創建和導入ASM源文件

進入菜單欄，選擇“Source”下“Add/Remove Source files…即彈出“Add/Remove Source Code Files”對話框。再點擊“New”按鍵，彈出“New Source Files”對話框，即可以創建（只在文件名欄目輸入一個文件名，后綴為ASM）或導入ASM源文件。確 定 后，“Add/Remove Source Code Files”對 話 框 中“Source Code Filename"欄目即有ASM源文件名及路徑，然后在“Code Generation Tool”欄目中選擇“ASEM51”，最后點擊“OK”按鍵，即完成了創建和導人ASM源文件。此后“Source”下即可以看到相應的ASM源文件。

④編譯ASM和導入HEX文件

編譯ASM文件的前提是已導人ASM文件，啟動編譯的方法有兩種：①進入菜單欄，選擇“Source"下“Build All”即彈出“BUILD LOG"提示框，提示編譯ASM文件的結果。②直接點擊器件放置和運行區下方的“運行”按鍵，若ASM文件內容有變化，即自動對其編譯，若問題即彈出“SOURCE CODE BUILD ERRORS”提示框，提示編譯ASM文件的結果。編譯ASM文件成功后即生成HEX文件，單片機導人HEX文件的方法是，打開單片機器件屬性對話框，在“Program Files"欄目里打開文件目錄，選擇裝入HEX文件即可。單片機此后按照該HEX文件的代碼運行程序[4－5]。

2）調試方法

進入菜單欄，選擇“Debug”下“Start/Resart Debugging”，即進入調試狀態，此后可以進行單步運行、全速運行、斷點設置等功能操作。

3）Keil C uVision2與Proteus連接仿真調試

安裝Keil C uVision2軟件及vdmagdi程序

Keil的配置

①進入keil uVision2集成開發環境，創建一個新項目（Project），選定AT89C51單片機的CPU器件，并未該項目加入Keil C源程序（以上所編C語言程序）。

②單機“Projedt菜單/Option for Target”選項或者單擊工具欄的“Option for Target”，彈出窗口，點擊“Debug”按鈕，出現如圖2所示的頁面。

圖2 目標設置選項Fig.2 Goal setting options

在出現的對話框里在右欄上部的下拉菜單里選擇“Proteus VSM Simulator”。并且還要點擊一下“Use”前面表示選中的小圓點。

再點擊“Setting”按鈕，設置通信接口，在“Host”后面添上“127.0.0.1”，如果使用的不是同一臺電腦，則需要在這里添上另一臺電腦的IP地址 （另一臺電腦也應安裝Proteus）。在“Port”后面添加“8000”。設置好的情形如圖3所示，點擊“OK”按鈕即可。最后將工程編譯，進入調試狀態并運行。

圖3 通信接口設置Fig.3 Communication interface settings

進入Proteus的ISIS。鼠標左鍵點擊菜單“Debug"。選中“use remote debuger monitor”，如圖4所示。此后，便可實現Keil C與Proteus連接調試[6]。

圖4 Proteus的設置Fig.4 Proteus settings

3 仿 真

單擊仿真運行開始按鈕，能清楚地觀察到每一個引腳的電平變化。淺色代表高電平，深色代表低電平。

在Proteus里的仿真結果如圖5所示。

圖5 Proteus仿真結果Fig.5 The simulation results of Proteus

4 結 論

單片機開發Keil C51與Proteus軟件的聯合仿真應用于單片機接口技術的課程教學，收到了良好的教學效果，教學質量得到明顯提高，學生對單片機學習興趣明顯增強。在教學過程中，每個實例都采用單片機開發Keil C51與Proteus[7-8]軟件聯合仿真、調試，學生可以直觀地看到電路輸出狀態，比易讀懂并理解所調試的程序。這在一定程度上降低了學生學習單片機的難度，也提高了學生學習單片機的興趣。

[1]劉國光.任務驅動法在單片機教學中的應用[J].高等教育研究學報，2004（4）：74－75.LIU Guo-guang.The application of task-driving method in the teaching of single-chip microcomputer[J].Journal of Higher Education Research，2004（4）：74－75.

[2]全國電子專業人才考試教材編委會.單片機設計與開發[M].北京：科學出版社，2009.

[3]周國運.單片機原原理及應用（C語言版）[M].北京：中國水利電力出版社，2009.

[4]周靈彬，張靖武.PROTEUS的單片機教學與應用仿真[J].單片機與嵌入式系統應用，2008（1）：76－79.ZHOU Ling-bin，ZHANG Jing-wu.MCU Teaching and application of simulation PROTEUS[J].Microcontrollers&Embedded Systems，2008（1）：76－79.

[5]尹春雷.基于Proteus的《單片機機原理與應用》課程教學改革與實踐[C]//全國高等學校電子技術研究會論文集，2007：354－356.

[6]杜樹春.基于Proteus和Keil C51的單片機設計與仿真[M].北京：電子工業出版社，2012.

[7]王靜，徐斌，張凱，等.基于Proteus心血管測試儀前置放大端的研制[J].電子科技，2012，25（8）：3－5.WANG Jing，XU Bin，ZHANG Kai，et al.Development of a proteus-based cardiovascular tester endpreamplifier[J].Electronic Science and Technology，2012，25（8）：3－5.

[8]吳文忠.基于Proteus的自動撥號報警器仿真設計[J].現代電子技術，2011，34（10）：55－58.WU Wen-zhong.Simulation design of an auto-dial annunciator based on Proteus[J].Modern Electronics Technique，2011，34（10）：55－58.