Proteus是目前最好的模擬單片機外圍器件的工具,真的很不錯。可以仿真51 系列、AVR,PIC 等常用的MCU 及其外圍電路(如LCD,RAM,ROM,鍵盤,馬達,LED,AD/DA,部分SPI 器件,部分IIC 器件,...) 其實proteus 與 multisim比較類似,只不過它可以仿真MCU!當然,軟件仿真精度有限,而且不可能所有的器件都找得到相應的仿真模型,用開發(fā)板和仿真器當然是最好選擇,可是估計初學者有的可能性比較小吧?如果你在學51 單片機,如果你想自己動手做做LCD,LED,AD/DA,直流馬達,SPI,IIC,鍵盤,...的小實驗的話,試一下吧,不會讓你失望的! 用51 不管你是用匯編或是C 編程當然要用keil 啦,uvisoin3 有不少新特性呢! 使用keil c51 v7.50 + proteus 6.7 可以像使用仿真器一樣調試程序,一般而言,微機實驗中用萬利仿真器+電工系自己做的實驗板的實驗都可以做得到吧! 當然,硬件實踐還是必不可少的?。。?/p>
本方案只是在沒有硬件的情況下讓你能像pspice 仿真模擬/數字電路那樣仿真MCU 及外圍電路。另外,即使有硬件,在程序編寫早期用軟件仿真一下也不錯的!
1 Proteus 介紹
Proteus 與其它單片機仿真軟件不同的是,它不僅能仿真單片機CPU 的工作情況,也能仿真單片機外圍電路或沒有單片機參與的其它電路的工作情況。因此在仿真和程序調試時,關心的不再是某些語句執(zhí)行時單片機寄存器和存儲器內容的改變,而是從工程的角度直接看程序運行和電路工作的過程和結果。對于這樣的仿真實驗,從某種意義上講,是彌補了實驗和工程應用間脫節(jié)的矛盾和現象。
(1)proteus 的工作過程
運行proteus 的ISIS 程序后,進入該仿真軟件的主界面。在工作前,要設置view 菜單下的捕捉對齊和system下的顏色、圖形界面大小等項目。通過工具欄中的p(從庫中選擇元件命令)命令,在pick devices 窗口中選擇電路所需的元件,放置元件并調整其相對位置,元件參數設置,元器件間連線,編寫程序;在source 菜單的Definecode 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/removesource files 命令下,加入單片機硬件電路的對應程序;通過debug 菜單的相應命令仿真程序和電路的運行情況。
(2)Proteus 軟件所提供的元件資源Proteus 軟件所提供了30 多個元件庫,數千種元件。
元件涉及到數字和模擬、交流和直流等。
(3)Proteus 軟件所提供的儀表資源
對于一個仿真軟件或實驗室,測試的儀器儀表的數量、類型和質量,是衡量實驗室是否合格的一個關鍵因素。在Proteus 軟件包中,不存在同類儀表使用數量的問題。Proteus 還提供了一個圖形顯示功能,可以將線路上變化的信號,以圖形的方式實時地顯示出來,其作用與示波器相似但功能更多。
(4)Proteus 軟件所提供的調試手段
Proteus 提供了比較豐富的測試信號用于電路的測試。這些測試信號包括模擬信號和數字信號。對于單片機硬件電路和軟件的調試,Proteus 提供了兩種方法:一種是系統(tǒng)總體執(zhí)行效果,一種是對軟件的分步調試以看具體的執(zhí)行情況。
對于總體執(zhí)行效果的調試方法,只需要執(zhí)行debug 菜單下的execute 菜單項或F12 快捷鍵啟動執(zhí)行,用debug菜單下的pause animation 菜單項或pause 鍵暫停系統(tǒng)的運行;或用debug 菜單下的stop animation 菜單項或shift-break 組合鍵停止系統(tǒng)的運行。其運行方式也可以選擇工具欄中的相應工具進行。
對于軟件的分步調試,應先執(zhí)行debug 菜單下的start/restart debugging 菜單項命令,此時可以選擇stepover 、step into 和 step out 命令執(zhí)行程序(可以用快捷鍵F10、F11 和ctrl+F11),執(zhí)行的效果是單句執(zhí)行、進入子程序執(zhí)行和跳出子程序執(zhí)行。在執(zhí)行了start / restart debuging 命令后,在debug 菜單的下面要出現仿真中所涉及到的軟件列表和單片機的系統(tǒng)資源等,可供調試時分析和查看。
Proteus軟件是英國Labcenter electronics公司出版的EDA工具軟件(該軟件中國總代理為廣州風標電子技術有限公司)。它不僅具有其它EDA工具軟件的仿真功能,還能仿真單片機及外圍器件。它是目前最好的仿真單片機及外圍器件的工具。雖然目前國內推廣剛起步,但已受到單片機愛好者、從事單片機教學的教師、致力于單片機開發(fā)應用的科技工作者的青睞。Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真軟件),從原理圖布圖、代碼調試到單片機與外圍電路協(xié)同仿真,一鍵切換到PCB設計,真正實現了從概念到產品的完整設計。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、PCB設計軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設計平臺,其處理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等,2010年即將增加Cortex和DSP系列處理器,并持續(xù)增加其他系列處理器模型。在編譯方面,它也支持IAR、Keil和MPLAB等多種編譯器。
功能特點
Proteus軟件具有其它EDA工具軟件(例:multisim)的功能。這些功能是:
?。?)原理布圖
?。?)PCB自動或人工布線
?。?)SPICE電路仿真
革命性的特點
?。?)互動的電路仿真
用戶甚至可以實時采用諸如RAM,ROM,鍵盤,馬達,LED,LCD,AD/DA,部分SPI器件,部分IIC器件。
(2)仿真處理器及其外圍電路
可以仿真51系列、AVR、PIC、ARM、等常用主流單片機。還可以直接在基于原理圖的虛擬原型
上編程,再配合顯示及輸出,能看到運行后輸入輸出的效果。配合系統(tǒng)配置的虛擬邏輯分析儀、示波器等,Proteus建立了完備的電子設計開發(fā)環(huán)境。
編輯本段功能模塊
(1)智能原理圖設計(ISIS)
豐富的器件庫:超過27000種元器件,可方便地創(chuàng)建新元件;
智能的器件搜索:通過模糊搜索可以快速定位所需要的器件;
智能化的連線功能:自動連線功能使連接導線簡單快捷,大大縮短繪圖時間;
支持總線結構:使用總線器件和總線布線使電路設計簡明清晰;
可輸出高質量圖紙:通過個性化設置,可以生成印刷質量的BMP圖紙,可以方便地供WORD、POWERPOINT等多種文檔使用。
(2)完善的電路仿真功能(Prospice)
※ ProSPICE混合仿真:基于工業(yè)標準SPICE3F5,實現數字/模擬電路的混合仿真;
※ 超過27000個仿真器件:可以通過內部原型或使用廠家的SPICE文件自行設計仿真器件,Labcenter也在不斷地發(fā)布新的仿真器件,還可導入第三方發(fā)布的仿真器件;
※ 多樣的激勵源:包括直流、正弦、脈沖、分段線性脈沖、音頻(使用wav文件)、指數信號、單頻FM、數字時鐘和碼流,還支持文件形式的信號輸入;
※ 豐富的虛擬儀器:13種虛擬儀器,面板操作逼真,如示波器、邏輯分析儀、信號發(fā)生器、直流電壓/電流表、交流電壓/電流表、數字圖案發(fā)生器、頻率計/計數器、邏輯探頭、虛擬終端、SPI調試器、I2C調試器等;
※ 生動的仿真顯示:用色點顯示引腳的數字電平,導線以不同顏色表示其對地電壓大小,結合動態(tài)器件(如電機、顯示器件、按鈕)的使用可以使仿真更加直觀、生動;
※ 高級圖形仿真功能(ASF):基于圖標的分析可以精確分析電路的多項指標,包括工作點、瞬態(tài)特性、頻率特性、傳輸特性、噪聲、失真、傅立葉頻譜分析等,還可以進行一致性分析;
(3)獨特的單片機協(xié)同仿真功能(VSM)
※ 支持主流的CPU類型:如ARM7、8051/52、AVR、PIC10/12、PIC16、PIC18、PIC24、dsPIC33、HC11、BasicStamp、8086、MSP430等,CPU類型隨著版本升級還在繼續(xù)增加,如即將支持CORTEX、DSP處理器;
※ 支持通用外設模型:如字符LCD模塊、圖形LCD模塊、LED點陣、LED七段顯示模塊、鍵盤/按鍵、直流/步進/伺服電機、RS232虛擬終端、電子溫度計等等,其COMPIM(COM口物理接口模型)還可以使仿真電路通過PC機串口和外部電路實現雙向異步串行通信;
※ 實時仿真:支持UART/USART/EUSARTs仿真、中斷仿真、SPI/I2C仿真、MSSP仿真、PSP仿真、RTC仿真、ADC仿真、CCP/ECCP仿真;
※ 編譯及調試:支持單片機匯編語言的編輯/編譯/源碼級仿真,內帶8051、AVR、PIC的匯編編譯器,也可以與第三方集成編譯環(huán)境(如IAR、Keil和Hitech)結合,進行高級語言的源碼級仿真和調試;
(4)實用的PCB設計平臺
※ 原理圖到PCB的快速通道: 原理圖設計完成后,一鍵便可進入ARES的PCB設計環(huán)境,實現從概念到產品的完整設計;
※ 先進的自動布局/布線功能:支持器件的自動/人工布局;支持無網格自動布線或人工布線;支持引腳交換/門交換功能使PCB設計更為合理;
※ 完整的PCB設計功能:最多可設計16個銅箔層,2個絲印層,4個機械層(含板邊),靈活的布線策略供用戶設置,自動設計規(guī)則檢查,3D 可視化預覽;
※ 多種輸出格式的支持:可以輸出多種格式文件,包括Gerber文件的導入或導出,便利與其它PCB設計工具的互轉(如protel)和PCB板的設計和加工。
資源豐富
?。?)Proteus可提供的仿真元器件資源:仿真數字和模擬、交流和直流等數千種元器件,有30多個元件庫。
?。?)Proteus可提供的仿真儀表資源 :示波器、邏輯分析儀、虛擬終端、SPI調試器、I2C調試器、信號發(fā)生器、模式發(fā)生器、交直流電壓表、交直流電流表。理論上同一種儀器可以在一個電路中隨意的調用。
?。?)除了現實存在的儀器外,Proteus還提供了一個圖形顯示功能,可以將線路上變化的信號,以圖形的方式實時地顯示出來,其作用與示波器相似,但功能更多。這些虛擬儀器儀表具有理想的參數指標,例如極高的輸入阻抗、極低的輸出阻抗。這些都盡可能減少了儀器對測量結果的影響。
(4)Proteus可提供的調試手段 Proteus提供了比較豐富的測試信號用于電路的測試。這些測試信號包括模擬信號和數字信號。
電路仿真
在PROTEUS繪制好原理圖后,調入已編譯好的目標代碼文件:*.HEX,可以在PROTEUS的原理圖中看到模擬的實物運行狀態(tài)和過程。
PROTEUS 是單片機課堂教學的先進助手。
PROTEUS不僅可將許多單片機實例功能形象化,也可將許多單片機實例運行過程形象化。前者可在相當程度上得到實物演示實驗的效果,后者則是實物演示實驗難以達到的效果。
它的元器件、連接線路等卻和傳統(tǒng)的單片機實驗硬件高度對應。這在相當程度上替代了傳統(tǒng)的單片機實驗教學的功能,例:元器件選擇、電路連接、電路檢測、電路修改、軟件調試、運行結果等。
課程設計、畢業(yè)設計是學生走向就業(yè)的重要實踐環(huán)節(jié)。由于PROTEUS提供了實驗室無法相比的大量的元器件庫,提供了修改電路設計的靈活性、提供了實驗室在數量、質量上難以相比的虛擬儀器、儀表,因而也提供了培養(yǎng)學生實踐精神、創(chuàng)造精神的平臺
隨著科技的發(fā)展,“計算機仿真技術”已成為許多設計部門重要的前期設計手段。它具有設計靈活,結果、過程的統(tǒng)一的特點。可使設計時間大為縮短、耗資大為減少,也可降低工程制造的風險。相信在單片機開發(fā)應用中PROTEUS也能茯得愈來愈廣泛的應用。
使用Proteus 軟件進行單片機系統(tǒng)仿真設計, 是虛擬仿真技術和計算機多媒體技術相結合的綜合運用,有利于培養(yǎng)學生的電路設計能力及仿真軟件的操作能力;在單片機課程設計和全國大學生電子設計競賽中,我們使用 Proteus 開發(fā)環(huán)境對學生進行培訓,在不需要硬件投入的條件下,學生普遍反映,對單片機的學習比單純學習書本知識更容易接受,更容易提高。實踐證明,在使用 Proteus 進行系統(tǒng)仿真開發(fā)成功之后再進行實際制作,能極大提高單片機系統(tǒng)設計效率。因此,Proteus 有較高的推廣利用價值。