基于proteus的虚拟实验室建立-单片机-毕业论文

基于proteus的虚拟实验室建立-单片机-毕业论文内容摘要：

页 个重要的单片机开发平台 ， 其界面友好 ， 操作也不复杂 ， 用户极为庞大。 Keil C 与 Proteus在各自的环境下都可以进行一定程度仿真调试。 然而 Keil C只能对程序进行调试 ， 不能看到硬件的运行结果 ， 因此并不直观 ； 而 Proteus软件在对单片机系统进行仿真调试的时候只能对硬件做出改动 ， 不能直观的了解程序运行的情况 ， 难以对程序中存在的不足和错误进行修改。 如果能把这两者结合起来 ， 同时观察程序的运行情况和当时硬件系统所处的状态 ， 则可以方便地找出系统设计中存在的软 、 硬件错误。 利用 Proteus 与 Keil 整合构建单片机虚拟实验室 ， 解决了传统单片机教学中以理论为主 ， 实践少且实践以验证实践为主 的问题， 使得每个学单片机的人，都可以拥有自己的“ 实验室 ”。 Proteus 软件与 Keil uVision2 软件联合仿真的建立 (1)首先 ， 安装 Proteus和 Keil软件。 (2)把 Proteus\MODEL目录下 Keil安装目录的 \c51\bin目录中。 (3)修改 Keil安装目录下的 ，在 c51字段中加入TDRV5=BIN\(“ Proteus VSM MONITOR51 DRIVER” )，并保存。 注：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 ， 引号中的名字可随意写。 (4)运行 Proteus， 画出要设计的电路图，在 Debug菜单中选择 Use Remote Debug Monitor选项。 (5)在 Keil中编写相应的程序代码。 (6)在 Keil中 Project菜单中选择 Options for target‘ target 1’ 选项。 (7)在弹出的对话框中单击 Debug选项卡，选择用硬件仿真，在右上方的下三角按钮选择 Keil MONITOR51 DRIVER。 (8)单击 SETRING按钮在 Baudrate中选择 38400；在 PORT中 选择 COM1；单击 OK按钮。 (9)在 Keil中调试程序，在 Proteus中观察结果。 Proteus 软件与 Keil uVision2 软件联合仿真实例 按上述的步骤进行设置后 ， Proteus软件和 Keil uVision2软件之间即可进行联合仿真。 下面通过 一个实例来进一步说明用 Proteus软件与 Keil uVision2软件联合仿真来调试程序的过程。 (1) 硬件电路的实现 运行 Proteus ISIS， 通过选择相应的元器件 ， 绘制硬件电路原理图如图 1所示 ： 第 7 页 图 1 数字钟显示电路 (2) 软件的实现 打开 Keil uVision 2， 新建一个项目 ： 数字钟 .uv2。 选择 Project菜单下的 Select Device for Target为这一项目选择目标 CPU， 这里选择 ATMEL公司的 AT89C51， 接着单击 Project菜单下的 Option for Target‘ 工程名 ’ 菜单项 ， 选择 Debug选项卡 ， 进行相应的设置 ， 然后新建一个源文件 ： 数字钟 .ASM， 写入源程序 (源程序如附录所示 )，如图 2所示。 注意 ： 必须生成 *.hex 文件才能实现软件对硬件电路的控制。 *.hex 文件的生成方法 ： 在 Project窗口中右击 Target 1， 选 “ Options for Target ‘ target 1’”， 在 “ OUTPUT” 中勾选 “ Creat HEX File”， 再点 OK选择按钮就可以了。 单击 Debug菜单下的 Start/Stop Debug Session菜单项 ， 这时切换到 Proteus界面。 右击硬件电路图中的单片机芯片 AT89C51， 在弹出的窗口中的 Program File中加入 数字钟 .hex 文件 ， 然后单击图 1中的 play键 ， 单片机就能正常工作了 ，这时 LED数码管显示电子时钟，按下 P1键，时钟显示清零；按下 P2键，小时加 1；按下 P3键，分钟加 1。 第 8 页 图 2 用 Keil C 编译数字钟电路系统的 .ASM格式的 文件 用 Proteus软件虚拟单片机实验的优点 采用 Proteus 仿真软件进行虚拟单片机实验，具有比较明显的优势， 如涉及到的实验实习内容全面、硬件投入少、学生可自行实验、实验过程中损耗小、与工程实践最为接近等，当然其存在的缺点也是有的。 下面主要介绍一下其优点 [1～ 7]： (1) 内容全面 内容全面包括其能实验的内容包括软件部分的汇编、 C51 等语言的调试过程，也包括硬件接口电路中的大部分类型。 对同一类功能的接口电路，可以采用不同的硬件来搭建完成，因此采用 Proteus 仿真软件进行实验教学，克服了用单片机实验教学板教学中硬件电路固定、学生不能更改、实验内容固定等方面的局限性，可以扩展学生的思路和提高学生的学习兴趣。 (2) 硬件投入少，经济优势明显 对于传统的采用单片机实验教学板的教学实验，由于硬件电路的固定，也就将单片机的 CPU和具体的接口电路固定了下来。 在单片机的实际教学中，如果要涉及到 C51系列，也要涉及到 PIC16系列，那么为了教学必然要投入两种单片机的实验教学板；同时在教学过程中所涉及到的接口电路，也需要有较大的投入和储备，以利于实验的进行和在实验过程中元件损毁后的更换。 Proteus所提供的元件库中，大部分可以直接用于接口电路的搭建，同时该软件所提供的仪表，不管在质量还是数量上，都是可靠和经济的。 如果在实验 教学中投入这样的真实的仪器仪表，仅仪 表的维护来讲，其工作量也是比较大的。 因此采用软件的方式进行教学， 其经济优势是比较明显的。 第 9 页 (3) 学生可自行实验，锻炼解决实际工程问题的能力 实验能力和实验设计能力的培养，是工科学生解决实际工程问题能力中较为重要的。 传统的实验教学中，忽视了学生实验能力的培养，对于实验设计能力的培养，则很少涉及到。 因此学生学习了理论，要想将其应用到实际的工程实践中，其难度是比较大的。 还有，学生毕业后想对单片机控制技术或智能仪表等有较深的研究和学习，如果采用传统的实验教学方法，则学生需要购置 的设备比较多，增加了他们学习和研究的投入。 采用仿真软件后，学习的投入变得比较的小，而实际工程问题的研究，也可以先在软件环境中模拟通过，再进行硬件的投入，这样处理，不仅省时省力也可以节省因方案不正确所造成的硬件投入的浪费。 (4) 实验过程中损耗小，基本没有元器件的损耗问题 在传统的实验教学过程中，都涉及到因操作不当而造成的元器件和仪器仪表的损毁，也涉及到仪器仪表等工作时所造成的能源消耗。 采用 Proteus 仿真软件进行的实验教学，则不存在上述的问题， 其在实验的过程中是比较安全的。 (5) 与工程实践最为接近 ，可以了解实际问题的解决过程 在进行课程设计或进行大实验的时候，可以具体的在 Proteus 中做一个工程项目，并将其最后移植到一个具体的硬件电路中，让学生了解将仿真软件和具体的工程实践如何结合起来，利于学生对工程实践过程的了解和学习。 (6) 大量的范例，可供学生参考处理 在系统的设计时，存在对已有资源的借鉴和引用处理，而该仿真系统所提供的较多的比较完善的系统设计方法和设计范例，可供学生参考和借鉴。 同时也可以在原设计上进行修改处理。 (7) 协作能力的培养和锻炼 一个比较大的工程设计项目，是由一个开发小组协 作完成的。 了解和把握别人的设计意图和思维模式，是团结协作的基础。 在 Proteus 中进行仿真实验时，所涉及到的内容并不全是学生独立设计完成的，因此对于锻炼学生的团结协作意识，是有好处的。 通过此次毕业设计，我们建立了基于 Proteus与 Keil软件构建的虚拟单片机实验数据库，里面存储了大量的单片机仿真实验，可以在上课时方便使用。 Transfer Proteus大量的范例，可供学生参考。