Proteus仿真技術在單片機中的應用

佘艷

摘要：隨著科學技術的不斷發展，社會多個領域中廣泛的應用單片機，因此，越來越重視單片機的開發。單片機開發過程中，仿真是一個十分關鍵的環節，仿真中應用Proteus仿真技術后，不僅開發周期可以有效縮短，同時，還可提升開發效果。在本文中，首先介紹了Proteus仿真軟件，接著分析了Proteus仿真技術在單片機中的應用。

關鍵詞：Proteus仿真技術 單片機 應用

中圖分類號：TP393.03 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2016）12-0101-01

現如今，社會多個領域中廣泛的應用單片機，因此，越來越重視單片機的開發。初學者在開發單片機時，完成原理設計工作后，電路的搭建，或PCB板的制作需要反復多次進行，這不僅導致開發成本的增加，而且會增加開發的難度，成為初學者的障礙。但初學者在開發單片機時，應用Proteus仿真技術后，上述問題可有效解決，節省開發費用的同時，降低開發難度，保證開發的順利進行。

1 Proteus仿真軟件介紹

Proteus仿真軟件是一種EDA工具，在全球范圍內，其應用都比較廣泛。在Proteus軟件電子設計系統中，主要包含四個組成部分，一為高級原理布圖，二為混合模式SPICE電路仿真，三維PCB設計，四為自動布線。ISIS軟件及ARES軟件共同組成了Proteus軟件，其中，ISIS軟件屬于電子系統仿真，具有非常強的便捷性，ARES軟件屬于布線編輯軟件[1]。

目前，單片機外圍器件模擬時，最好的工具即為Proteus軟件，常用的51系列、PIC等MCU的仿真以及MCU外圍電路的仿真均可以利用此軟件進行。當然，軟件仿真時，精度有限，而且并非全部的器件都能存在與其相應的仿真模型，最佳的選擇即為應用開發板及仿真器。對于單片機初學者來說，較好的選擇即為應用Proteus軟件。與其他單片機仿真軟件相比，Proteus軟件的獨特特點在于可對CPU工作狀況、外圍電路等進行仿真。因此，利用Proteus軟件進行單片機仿真時，程序運行、電路工作過程及結果為直接觀看對象，實現了實驗與應用相連接。

2 Proteus仿真技術在單片機中的應用

單片機實際開發過程中，多種常用微處理器仿真均可利用Proteus軟件，本文以電子鬧鐘為例，具體分析Proteus仿真技術在單片機中的應用。

2.1 系統設計

電子鬧鐘顯示時間時采用七段數碼管，時間、鬧鈴時間的設置通過按鍵實現，設定的鬧鈴時間達到之后，蜂鳴器發生聲響，持續一陣時間。程序執行后，亮起工作指示燈，表明開始執行程序。電子鬧鐘的操作鍵包含5個，按下K1鍵后，表示對現在時間進行設置，按下K2鍵后，表示進入到鬧鈴小時的設置，按下K3鍵后，表示進入到鬧鈴分鐘的設置，按下K4鍵后，表示進入到鬧鈴時間的設置，按下K5鍵后，進行設置鬧鈴的開或關，處于“開”的狀態時，蜂鳴器聲響連續發出3次，為“關”時發出1次。

2.2 硬件系統仿真

首先進行Proteus軟件的運行工作，新建文件完成后，將電路需求的元件在軟件的pick devices窗口中選擇出來。仿真電子鬧鐘硬件系統時，主要使用的元器件類型共包含6個，分別為AT89C51單片機（1個）、譯碼顯示器（1個，四位七段）、LED指示燈（3個）、按鍵（2個）、開關（3個）、蜂鳴器（1個）。AT89C51單片機所在的元件庫為Microprocessor ICs，在該元件庫中，管腳標識基本一致于芯片的Datasheet，但不同的是GND、VCC管腳被隱去，繪制原理圖過程中，其連接可以省略，按照系統默認設置即可[2]。Proteus軟件幾乎可以仿真單片機所有的硬件資源，比如I/O操作、定時器模擬、穿行UART接口等。同時，在庫中也可以找到其他的外圍元件，連線時，方法基本等同于Protel。此外，譯碼顯示器、LED指示燈所在的元件庫均為Optoelectronics，按鍵及開關所在的元件庫為Switching Devices，蜂鳴器所在的元件庫為Speakers&sounders。

利用Proteus軟件仿真時，在WAVE編譯環境下，將源文件生成為*.hex格式的可執行文件，原理圖中的芯片為路徑指定的位置，隨后即可對程序運行狀況進行觀察。此外，實時仿真期間，小正方形指示會出現在每個管腳旁邊，當為紅色時，表示電平處于高的狀態中，當為藍色時，表示電平處于低的狀態中，通過小正方形的顏色，可對管腳電平情況直觀的觀察，并不需要采用虛擬工具，可以基本的判斷程序的運行狀況，節省了大量的簡單分析時間[3]。

2.3 實驗結果

在仿真的基礎上，繪制原理圖時，采用Protel，制成PCB板，對電子鬧鐘的性能進行測試，由測試結果可知，與仿真結果基本相同。但在實際應用Proteus仿真原理圖時，部分差別依然存在，比如電阻選取、單片機時鐘等，還需要進行進一步的應用研究。

3 結語

單片機開發設計過程中，應用Proteus仿真技術后，可有效的提升仿真結果，縮短仿真時間，從而減少單片機的開發周期，降低單片機開發成本。隨著人們對Proteus仿真技術認識程度及掌握程度的提升，單片機開發工作中，會越來越深入的應用該項技術，發揮其優勢及作用。

參考文獻

[1]王超，宋莉莉.Proteus仿真圖表在單片機時序分析中的應用[J].實驗室研究與探索，2014，09：93-97.

[2]沙春芳.PROTEUSVSM在單片機系統仿真中的應用[J].現代電子技術，2014，24：110-112.

[3]伍馮潔.Proteus與Arduino的整合在單片機系統開發中的應用[J].電子世界，2013，18：28-29.