1、第4章虚拟仿真平台Proteus的使用 单片机原理及接口技术（C51编程）（第2版）目 录CONTENTS4.1 Proteus功能概述4.2 Proteus ISIS的虚拟仿真4.3 Proteus ISIS 环境简介4.4 ProteusISIS的编辑环境设置4.5 ProteusISIS的系统运行环境设置4.6 单片机系统的Proteus虚拟设计与仿真4.7 Proteus的各种虚拟仿真调试工具4.1 Proteus功能概述 Proteus是Lab center Electronics公司于1989年推出，为单片机应用系统开发提供的功能强大的虚拟仿真工具。除具有模拟电路、数字电路的仿真功
2、能外，最大特色是对单片机应用系统连同程序运行以及所有的外围接口器件、外部测试仪器一起仿真。针对单片机的应用，可直接在基于原理图的虚拟模型上进行编程，并实现源代码级实时调试。由于Proteus 具有强大功能与特色，目前已在包括斯坦福大学等全球数千所高校及世界各研发公司广泛应用。4.1 Proteus功能概述Proteus特点：能对模拟电路、数字电路进行仿真。01OPTION02OPTION03OPTION强大的电路原理图绘制功能。支持各种主流单片机仿真，除8051系列外，Proteus还可仿真68000系列、AVR系列、PIC12/16/18系列、Z80系列、HC11、MSP430等其他各主流系
3、列单片机，以及各种外围可编程接口芯片。此外还支持ARM7、ARM9以及TI公司的2000系列某些型号的DSP仿真。4.1 Proteus功能概述Proteus特点：04OPTION元件库中具有几万种元件模型，可直接对单片机各种外围电路进行仿真，如RAM、ROM、总线驱动器、各种可编程外围接口芯片、LED数码管显示器、LCD 显示模块、矩阵式键盘、实时时钟芯片以及多种D/A和A/D 转换器等。虚拟终端还可对RS232总线、I2C总线、SPI总线动态仿真。4.1 Proteus功能概述Proteus特点：提供了各种信号源，丰富的虚拟仿真仪器，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器计数器、电压源、电流源、
4、电压表、电流表等。并能对电路原理图的关键点进行虚拟测试。除仿真现实存在的仪器外，还提供与示波器作用相似的图形显示功能，可将线路上变化的信号以图形的方式实时显示出来。仿真时，可运用这些虚拟仪器仪表及图形显示功能来演示程序和电路的调试过程，更清晰地观察到程序和电路设计调试中的细节，发现设计中的问题。05OPTION4.1 Proteus功能概述Proteus特点：提供了丰富的调试功能。在虚拟仿真中具有全速、单步、设置断点等调试功能，同时可观察各变量、寄存器的当前状态。支持第三方的软件编译和调试环境，如Keil C51Vision3、MPLAB（PIC系列单片机的C语言开发软件）等。06OPTION
5、07OPTION4.1 Proteus功能概述虚拟仿真不需用户样机，可直接在PC机上进行虚拟设计与调试。然后把调试完毕的程序代码固化在程序存储器中，一般能直接投入运行。尽管Proteus具有开发效率高，不需要附加的硬件开发装置成本，须注意，使用Proteus来对用户系统仿真，是在理想的状况下的仿真，对硬件电路的实时性还不能完全准确地模拟，因此不能进行用户样机硬件部分的诊断与实时在线仿真。所以在单片机系统开发中，一般先在Proteus环境下画出系统的硬件电路图，在Keil C51Vision3环境下书写并编译程序，然后在Proteus下仿真调试通过。4.1 Proteus功能概述然后依照仿真的结
6、果，完成实际的硬件设计，并把仿真通过的程序代码烧录到单片机中，然后安装到用户样机上观察运行结果，如有问题，再连接硬件仿真器去分析、调试。本章重点介绍如何使用Proteus来对单片机系统进行虚拟仿真。至于Proteus软件的其他各种功能，如对模拟电路、数字电路还有模拟、数字电路的混合系统的设计与仿真，高级PCB布线编辑功能，不是本书讨论的内容，感兴趣的读者可参阅相关书籍。使用Proteus进行软、硬件结合的单片机系统仿真，可将许多系统实例的功能及运行过程形象化。通过虚拟仿真系统的运行，可像焊接好的单片机应用系统的电路板一样，看到系统的执行效果。目 录CONTENTS4.1 Proteus功能概述
7、4.2 Proteus ISIS的虚拟仿真4.3 Proteus ISIS 环境简介4.4 ProteusISIS的编辑环境设置4.5 ProteusISIS的系统运行环境设置4.6 单片机系统的Proteus虚拟设计与仿真4.7 Proteus的各种虚拟仿真调试工具4.2 Proteus ISIS的虚拟仿真ISIS（智能原理图输入）界面用来绘制单片机系统的电路原理图，在该界面下，还可进行单片机系统的虚拟仿真。当电路连接完成无误后，单击单片机芯片载入经调试通过生成的.hex文件，直接点击仿真运行按钮，即可实现声、光及各种动作等逼真的效果，以检验电路硬件及软件设计的对错，非常直观。4.2 Pro
8、teus ISIS的虚拟仿真图4-1是一个单片机应用系统仿真的例子。单片机控制液晶显示器实时显示输出的广告牌。程序可通过Keil Vision3(支持C51和汇编语言编程)软件平台编辑、编译成可执行的“*.hex”文件后，直接用鼠标双击AT89C51，把“*.hex”文件载入即可。单击界面的仿真运行按钮，如程序无误，且硬件电路连接正确，则出现图4-1的仿真运行结果。其中，元器件引脚还会出现红、蓝两色的方点（在微机显示器上可分辨出颜色），来表示此时引脚电平高低。红为高电平，蓝表示低电平。4.2 Proteus ISIS的虚拟仿真图4-1的单片机系统仿真是在电路原理图上进行的，而电路原理图是在Pr
9、oteus ISIS（智能原理图输入）环境下绘出。本章后续各节将介绍Proteus ISIS下各种操作命令的功能，以及如何在Proteus ISIS环境下绘制电路原理图的步骤与过程。4.2 Proteus ISIS的虚拟仿真图4-1 单片机系统仿真实例目 录CONTENTS4.1 Proteus功能概述4.2 Proteus ISIS的虚拟仿真4.3 Proteus ISIS 环境简介4.4 ProteusISIS的编辑环境设置4.5 ProteusISIS的系统运行环境设置4.6 单片机系统的Proteus虚拟设计与仿真4.7 Proteus的各种虚拟仿真调试工具4.3.1 ISIS各窗口简
10、介ISIS界面主要有3个窗口：原理图编辑窗口、预览窗口和对象选择窗口。4.3.1 ISIS各窗口简介1.原理图编辑窗口用来绘制电路原理图、电路设计、设计各种符号模型的区域，蓝色方框内为可编辑区，元件放置、电路设置都在此框中完成。4.3.1 ISIS各窗口简介2.预览窗口可对选中的元器件进行预览，也可对原理图编辑窗口预览。可显示两个内容：（1）如单击元件列表中的元件时，预览窗口会显示该元件符号。（2）当鼠标焦点落在原理图窗口时（即放置元件到原理图编辑窗口后或在原理图编辑窗口中点击鼠标后），它会显示整张原理图的缩略图，并会显示一个绿色方框，绿色方框里的内容就是当前原理图窗口中显示的内容。单击绿色方
11、框中的某一点，就可拖动鼠标来改变绿色方框的位置，从而改变原理图的可视范围，最后在绿色方框内单击鼠标，绿色方框就不再移动，使得原理图的可视范围固定，见图4-3。4.3.1 ISIS各窗口简介图4-3 预览窗口调整原理图的可视范围4.3.2 主菜单栏1.文件（File）菜单包括工程的新建设计、打开设计、导入位图、导入区域、导出区域和打印 等操作，如图4-4所示。ISIS的文件类型有：设计文件（Design Files）、部分文件（SectionFiles）、模块文件（Module Files）和库文件（Library Files）。设计文件包括一个电路原理图及其所有信息，文件扩展名为“.DSN”。
12、该文件就是电路原理图文件，用于虚拟仿真。4.3.2 主菜单栏1.文件（File）菜单 从部分的原理图可以导出部分文件，然后读入到其他文件里。这部分文件的扩展名为“.SEC”，可用图4-4的文件菜单中“导入区域(I)”和“导出区域(E)”命令来读和写文件。模块文件的扩展名为“.MOD”，模块文件可与其他功能一起使用，来实现层次设计。图4-4 文件菜单4.3.2 主菜单栏1.文件（File）菜单（1）新建设计点击【文件】“新建设计”（也可直接点击图4-2主工具栏中的快捷图标），本命令将清除所有的原有设计数据，出现一个空的A4纸。新设计的默认名为“UNTITLED.DSN”。本命令会把该设计以这个名
13、字存入磁盘文件中，文件的其他选项也会使用它作为默认名。如想进行新的设计，需给该设计命名，然后点击【文件】“保存设计”（也可直接点击主工具栏中的快捷图标），输入新的文件名保存即可。4.3.2 主菜单栏1.文件（File）菜单（2）打开设计本命令用来装载一个设计（也可直接点击主工具栏中的快捷图标）。（3）保存设计可在退出ISIS或其他任何时候保存设计。上述两种情况，设计都被保存到装载时的文件中，旧“.DSN”文件会在名字前加前缀“Back of”。（4）另存为本命令可把设计保存到另一个文件中。4.3.2 主菜单栏1.文件（File）菜单（5）导入区域/导出区域导出区域”命令可把当前选中的对象生成一
14、个局部文件。该局部文件可使用“导入区域”命令到另一个设计中。局部文件导入与导出类似于“块复制”。（6）退出本命令退出ISIS系统。如文件修改过，会出现对话框，问用户是否保存文件。4.3.2 主菜单栏1.文件（File）菜单（5）导入区域/导出区域导出区域”命令可把当前选中的对象生成一个局部文件。该局部文件可使用“导入区域”命令到另一个设计中。局部文件导入与导出类似于“块复制”。（6）退出本命令退出ISIS系统。如文件修改过，会出现对话框，问用户是否保存文件。4.3.2 主菜单栏2.查看（View）菜单包括原理图编辑窗口定位、网格的调整及图形缩放等基本常用子菜单。3.编辑（Edit）菜单实现各种
15、编辑功能，如：剪切、复制、粘贴、置于下层、置于上层、清理、撤销、重做、查找并编辑元件等命令。4.3.2 主菜单栏4.工具（Tools）菜单工具菜单见图4-5。菜单中的“自动连线（W）”命令，在绘制电路原理图中用到，命令文字前的快捷图标，在绘制电路原理图时出现，按下快捷图标即进入自动连线状态。菜单中的“电气规则检查（E）”命令，可对绘制完毕的电路原理图可进行是否符合电气规则的检查。图4-5 工具菜单4.3.2 主菜单栏5.设计菜单见图4-6。具有编辑设计属性、编辑页面属性、配置电源、新建一张原理图、删除原理图、转到上一张原理图、转到下一张原理图、转到子原理图、转到主原理图等功能。图4-6 设计菜
16、单4.3.2 主菜单栏6.绘图（Graph）菜单见图4-7。具有编辑图形、增加跟踪图线、仿真图形、查看日志、导出数据、清除数据、一致性分析以及批处理模式一致性分析功能。图4-7 绘图菜单4.3.2 主菜单栏7.源代码（Source）菜单源代码菜单见图4-8。具有添加/删除源文件、设定代码生成工具、设置外部文本编辑器以及全部编译功能。图4-8 源代码菜单4.3.2 主菜单栏8.调试（Debug）菜单调试菜单见图4-9。主要完成单步运行、断点设置等功能。图4-9 调试菜单4.3.2 主菜单栏9.库（Library）菜单 库菜单见图4-10。主要选择元器件及符号、制作元件、制作符号、封装工具、分解、
17、编译到库中、自动放置库文件、检验封装、库管理等功能。图4-10 库菜单4.3.2 主菜单栏10.模板（Template）菜单模板菜单见图4-11。主要完成模板的各种设置，如图形、颜色、字体、连线等功能。图4-11 模板菜单4.3.2 主菜单栏11.系统（System）菜单系统菜单见图4-12。它具有系统信息、文本浏览器、设置系统环境、设置路径等功能。图4-12 系统菜单4.3.2 主菜单栏12.帮助（Help）菜单帮助菜单见图4-13。它用来读帮助文档，同时每个元件均可通过属性中的“Help”获得帮助。123图4-13 帮助菜单4.3.3 主工具栏 主工具栏位于主菜单下面，以图标形式给出，栏中
18、共有38个快捷图标按钮：每一个图标按钮都对应一个具体的菜单命令，主要目的是为了快捷方便地使用这些命令。下面把38个图标分为4组，简要介绍快捷图标命令的功能。4.3.3 主工具栏图标的功能如下：新建一个设计文件打开一个已存在的设计文件保存当前的电路图设计将一个局部文件导入ISIS中将当前选中的对象导出为一个局部文件打印当前设计文件选择打印区域4.3.3 主工具栏图标的功能如下：刷新显示原理图是否显示网格的开关是否显示手动原点以鼠标所在点为中心居中放大缩小查整张图查看局部图4.3.3 主工具栏图标的功能如下：撤销最后一步操作恢复最后一步操作剪切选中对象复制选中对象至剪切板从剪切板粘贴复制选中的块对
19、象移动选中的块对象旋转选中的块对象删除选中的块对象从库中选取器件创建器件封装工具释放元件4.3.3 主工具栏图标的功能如下：自动连线查找并连接属性分配工具设计浏览器新建图纸移动页面/删除页面退出 到父页面生成元件列表生成电气规则检查报告生成网表并传输到ARES4.3.4 工具箱（1）模型工具栏各图标的功能选择模式。元件模式，用来拾取元器件。设计者可根据需要，从丰富的元件库中拾取元哭喊件并添加元件到列表中，单击此图标可在列表中选择无件。放置电路的连接点此按钮适用于节点的连线，在不用连线工具的条件下，可方便地在节点之间或节点到电路中任意点或线之间连线4.3.4 工具箱（1）模型工具栏各图标的功能标
20、注线标签或网络标号本图标按钮在绘制电路图时,具有非常重要的意义,它可使连线简单化。例如,从8051单片机的P1.7脚和二极管的阳极各画出一条短线,并标注网络标号为1,那么就说明P17脚和二极管的阳极已经在电路上连接在一起了,而不用真的画一条线把它们连起来。输入文本使用本图标按钮命令,可在绘制的电路上添加说明文本4.3.4 工具箱（1）模型工具栏各图标的功能绘制总线总线在电路图上表现出来的是一条粗线,它代表的是一组 总线。当连接到总线上时,注意标好网络标号。绘制子电路块选择端子点击此图标按钮,在对象选择器中列出可供选择的各种常用端子：n DEFAULT默认的无定义端子n INPUT输入端子n O
21、UTPUT输出端子4.3.4 工具箱（1）模型工具栏各图标的功能nBIDIR双向端子n POWER电源端子n GROUND接地端子nBus总线端子选择元件引脚点击此图标,在对象选择器中列出可供选择的各种引脚 (例如,普通引脚、时钟引脚、反电压引脚和短接引脚)。在对象选择器中列出可供选择的各种仿真分析所需的图 表(如模拟图表数字图表、混合图表和噪声图表等)。4.3.4 工具箱（1）模型工具栏各图标的功能当需要对设计电路分割仿真时,采用此模式。在对象选择器中列出各种信号源(如正弦、脉冲和FIE信源等)模式。在电路原理图中添加电压探针。路仿真时可显示探针处的电压值。在电路原理图中添加电流探针。电路仿
22、真时可显示探针处的电流值。在对象选择器中列出可供选择的虚拟仪器。4.3.4 工具箱（2）2D图形模式各图标按钮功能画线,点击本图标,右侧的窗口中提供了各种专用的画线工具,具体如下：uCOMPONENT用于元器件的连线uPIN用于引脚的连线uPoRT用于端口的连线uMARKER用于标记的连线uACTUATOR用于激励源的连线uINDICATOR用于指示器的连线4.3.4 工具箱（2）2D图形模式各图标按钮功能uPROBE用于电压探针的连线uIPROBE用于电流探针的连线uGENERATOR用于信号发生器的连线uTERMINAL用于端子的连线画一个方框画一个圆画一段弧线图形弧线模式图形文本模式图形
23、符号模式（3）旋转或翻转的图标按钮用于对元件预览窗口内的元件进行旋转或翻转操作。4.3.4 工具箱元件顺时针方向旋转，只能是90的整数倍。元件逆时针方向旋转，只能是90的整数倍。元件水平镜像旋转。元件垂直镜像旋转。4.3.5 仿真工具栏图4-2中仿真工具栏中各图标命令按钮的功能如下：运行程序单步运行程序暂停程序的运行停止运行程序4.3.6 元件列表元件列表用于挑选元件、终端接口、信号发生器、仿真区表等。挑选元件时,单击“P”按纽,这时会打开挑选元件的对话框,在对话框中的“关捷字”里面输入要检素的元器件的共捷词,例如要选择使用AT89C51,就可以直输入。输入以后能够在中间的“结果”栏里面看到搜
24、索的元件结果。在对话框的右侧，还能看到选择的元器件的仿真模型以及PCB参数，见图4-15。选择了AT89C51，并双击AT89C51，该元件就会在左侧的元件列表中显示，以后用到该元件时，只需在元件列表中选择即可。上述选取元件的方法称“关键字查找法”。关键字可使对象的名称、描述、分类、子类，甚至是对象的属性值。如搜索结果相匹配的元器件太多，可通过限列表中进一步选择。4.3.6 元件列表还有一种“分类查找法”，以元器件所属大类、子类甚至生产厂家为条件一级一级地缩小范围进行查找。具体操作时，常将两种方法结合使用。如所选择的元器件并没有仿真模型，对话框将在仿真模型和引脚一栏中显示“No Simulat
25、or Model”（无仿真模型）。那么就不能够用该元器件进行仿真，或者只能做它的PCB板，或者选择其他的与其功能类似的仿真模型的元器件。4.3.7 预览窗口 预览窗口可显示两个内容，一是在元件列表中选择一个元件名称时，它会显示该元件的预览图，见图4-15。二是当鼠标落在原理图编辑窗口时，即放置元件到原理图编辑窗口后或单击原理图编辑窗口后，它会显示整张原理图的缩略图，并显示一个绿色的方框，绿色方框里面的内容就是当前原理图编辑窗口中显示的内容，可点击鼠标右键不放开，然后移动鼠标即可改变绿色方框的位置，从而改变原理图的可视范围，见图4-3。图4-15 预览窗口4.3.7 预览窗口 该窗口通常显示整张
26、电路图的缩略图，上面有一个0.5英寸（1英寸=2.54厘米）的格子。青绿色的区域标示出图的边框，同时窗口上的绿框标出在原理图编辑窗口中所显示的区域。在预览窗口上单击，将会以单击位置为中心刷新原理图编辑窗口。其他情况下预览窗口显示将要放置的对象的预览。4.3.8 原理图编辑窗口原理图编辑窗口（图4-2）用来绘制原理图。需注意，该窗口没有滚动条，用户可用预览窗口来改变原理图的可视范围。具体操作：鼠标滚轮用来放大或缩小原理图；左键放置元件；右键选择元件；按两次右键删除元件；先右键出现菜单后可编辑元件属性；先右键后左键可拖动元件；连线用左键，删除用右键。4.3.8 原理图编辑窗口要使编辑窗口显示一张大
27、的电路图的其他部分，可通过以下方式：单击预览窗口中想要显示的位置，编辑窗口将显示以单击处为中心的内容。在编辑窗口内移动鼠标指针，可使显示平移。拨动鼠标滚轮可使编辑窗口缩小或放大，编辑窗口会以鼠标指针为中心重新显示。4.3.8 原理图编辑窗口下面介绍与工具栏中与原理图编辑窗口有关的几个功能按钮。（1）缩放原理电路图 如何把原理电路图进行放大与缩小，可采用工具栏中的“放大”快捷按钮或“缩小”快捷按钮，两种操作无论哪种，操作后，都会使编辑窗口以当前鼠标位置为中心重新显示。按下工具栏中的“显示全部”快捷按钮可把一整张电路图缩放到完全显示出来，即使是在滚动或拖动对象时。用户都可使用上述的功能按钮来控制缩
28、放。4.3.8 原理图编辑窗口（2）点状网格开关编辑窗口内的原理电路图的背景是否带有点状网格，可由主工具栏中的“网格开关”按钮来控制。点与点之间的间距由对捕捉的设置来决定。（3）捕捉到网格鼠标指针在编辑窗口内移动时，坐标值是以固定的步长增长的：初始设定值是100，这称为捕捉，能够把元件按网格对齐。捕捉的尺度可以由菜单栏中的“查看”菜单的命令设置，如图4-17所示。4.3.8 原理图编辑窗口（4）实时捕捉当鼠标指针指向引脚末端或者导线时，鼠标指针将会捕捉到这些物体。这种功能称为实时捕捉。该功能可使用户方便地实现导线和引脚的连接。4.3.8 原理图编辑窗口下面介绍与工具栏中与原理图编辑窗口有关的几
29、个功能按钮。图4-16 查看菜单下捕捉尺度目 录CONTENTS4.1 Proteus功能概述4.2 Proteus ISIS的虚拟仿真4.3 Proteus ISIS 环境简介4.4 ProteusISIS的编辑环境设置4.5 ProteusISIS的系统运行环境设置4.6 单片机系统的Proteus虚拟设计与仿真4.7 Proteus的各种虚拟仿真调试工具4.4.1 选择模板在“菜单”项中点击【模板】按钮，出现图4-17所示的下拉菜单。点击“设置设计默认值”，编辑设计的默认选项。点击“设置图形颜色”，编辑图形颜色。点击“设置图形风格”，编辑图形的全局风格。点击“设置文本风格”，编辑全局文本
30、风格。点击“设置图形文本”，编辑图形字体格式。点击“设置连接点”，弹出编辑节点对话框。4.4.1 选择模板注意：模板的改变只影响当前运行的Proteus ISIS，但这些模板也有可能在保存后被别的设计中调用。4.4.2 选择图纸在ISIS菜单栏中选择【系统】“设置图纸尺寸”菜单项，出现图如4-18对话框，用户可选择图纸大小或自定义图纸大小。图4-18 设置图纸大小4.4.3 设置文本编辑器在菜单栏中选择【系统】“设置文本编辑选项”，出现图4-19所示的对话框。在该对话框中可对文本的字体、字形、大小、效果和颜色等进行设置。图4-19 设置文本格式4.4.4 网格开关与格点间距设置 网格的显示或隐
31、藏可直接点击快捷图标按钮来控制“网格”的显示与隐藏。也选择【查看】“网格”菜单项控制网格是否显示。设置格点的间距选择【查看】“Snap 10th”菜单项，或“Snap 50th”、“Snap 0.1in”、“Snap 0.5in”项，可调整格点间距(默认值为0.1in)目 录CONTENTS4.1 Proteus功能概述4.2 Proteus ISIS的虚拟仿真4.3 Proteus ISIS 环境简介4.4 ProteusISIS的编辑环境设置4.5 ProteusISIS的系统运行环境设置4.6 单片机系统的Proteus虚拟设计与仿真4.7 Proteus的各种虚拟仿真调试工具4.5 P
32、roteusISIS的系统运行环境设置在Proteus ISIS主界面中选择【系统】“设置环境（E）”子菜单项，即可打开如图4-20所示的系统环境设置对话框。图4-20 系统环境设置对话框4.5 ProteusISIS的系统运行环境设置对话框包括如下设置：自动保存时间：系统自动保存设计文件的时间设置(单位为分钟)。01OPTION02OPTION03OPTION撤销的步数：可撤销操作的次数设置。工具注释延迟时间（毫秒）：工具提示延时，单位为毫秒。文件菜单下最近打开的文件数目：文件菜单项中显示文件名的数量。04OPTION4.5 ProteusISIS的系统运行环境设置对话框包括如下设置：和AR
33、ES自动同步/保存？：在保存设计文件时，是否自动同步/保存ARES。05OPTION06OPTION在设计文件中保存/加载ISIS状态？：是否在设计文档中保存/加载 Proteus ISIS状态。目 录CONTENTS4.1 Proteus功能概述4.2 Proteus ISIS的虚拟仿真4.3 Proteus ISIS 环境简介4.4 ProteusISIS的编辑环境设置4.5 ProteusISIS的系统运行环境设置4.6 单片机系统的Proteus虚拟设计与仿真4.7 Proteus的各种虚拟仿真调试工具4.6.1 虚拟设计与仿真步骤 首先在Proteus ISIS环境下完成一个单片机应
34、用系统的电路原理图设计，包括选择各种元器件、外围接口芯片等，电路连接以及电气检测等。（1）Proteus ISIS下的电路设计4.6.1 虚拟设计与仿真步骤（2）源程序设计与生成目标代码文件 在Keil Vision3平台上进行源程序的输入、编译与调试，并生成目标代码文件（*.hex文件。4.6.1 虚拟设计与仿真步骤（3）调试与仿真在Proteus ISIS平台下将目标代码文件（*.hex文件）加载到单片机中，并对系统进行虚拟仿真，这是本节要介绍的内容。在调试时也可使用Proteus ISIS与Keil Vision3进行联合仿真调试，请见后面介绍。4.6.1 虚拟设计与仿真步骤（3）调试与
35、仿真单片机系统的原理电路设计及虚拟仿真整体流程如图4-21所示。第1步第2步“Proteus电路设计”是在Proteus ISIS平台上完成。“源程序设计”与第3步“生成目标代码文件”是在Keil Vision3平台上完成。4.6.1 虚拟设计与仿真步骤（3）调试与仿真图4-214.6.1 虚拟设计与仿真步骤（3）调试与仿真第4步第5步加载目标代码、设置时钟频率”是在ISIS下完成。“Proteus仿真”是在Proteus ISIS下的VSM模式下进行，其中也包含了各种调试工具的使用。4.6.1 虚拟设计与仿真步骤（3）调试与仿真由右侧流程图可看到，用Proteus ISIS软件对单片机系统进
36、行电路原理图设计的各个步骤。下面以案例“流水灯的制作”的虚拟仿真为例，详细说明具体操作。4.6.1 新建或打开一个设计文件1.建立新文件点击菜单的【文件】“新建设计”选项（或点击主工具栏的快捷按钮）来新建一个文件。如果选择前者新建设计文件，会弹出如图4-22的“新建设计”窗口。图4-22 “新建设计”窗口4.6.1 新建或打开一个设计文件1.建立新文件窗口中提供多种模板。单击要选的模板图标，再单击“确定”按钮，即建立一个该模板的空白文件。如果直接单击“确定”按钮，即选用系统默认的“DEFAULT”模板。4.6.1 新建或打开一个设计文件2.保存文件图4-23 “保存ISIS设计文件”窗口 如果
37、用工具栏的快捷图标按钮来新建文件，就不会出现图4-23所示的窗口，而直接选择系统默认的模板。4.6.1 新建或打开一个设计文件3.打开已保存的文件图4-24 “加载ISIS设计文件”窗口选择菜单栏【文件】“打开设计（O）”，将弹出图4-24的“加载ISIS设计文件”窗口。单击需打开的文件名，再单击“打开”按钮即可。4.6.2 选择需要的元件到元件列表 在电路设计前，要把设计“流水灯”电路原理图中需要的元器件列出，见表4-1。然后选择元件到元件列表中。4.6.2 选择需要的元件到元件列表观察图4-2，左侧的元件列表中没有一个元件，单击左侧工具栏中的按钮，再单击“器件选择”按钮就会出现“Pick
38、Devices”窗口，在窗口的“关键字”栏中，输入AT89C51，此时在“结果”栏中出现“元件搜索结果列表”，并在右侧出现“元件预览”和“元件PCB预览”,见图4-25。在“元件搜索结果列表”中双击所需要的元件AT89C51，这时在主窗口的元件列表中就会添加该元件。用同样方法可将表4-1中所需要选择的其他元件也添加到元件列表中即可。4.6.2 选择需要的元件到元件列表图4-25 “Pick Devices”窗口4.6.2 选择需要的元件到元件列表图4-26 元件已添加到元件列表所有元件选取完毕后，单击图4-25中“确定”按钮，即可关闭“Pick Devices”窗口，回到主界面进行原理图绘制。
39、此时“流水灯”的元件列表见图4-26。4.6.3 放置元件并连接电路1.元件的放置、调整与编辑（1）元件的放置单击元件列表中所需要放置的元器件，然后将鼠标移至原理图编辑窗口中单击一下，此时就会在鼠标处有一个粉红色的元器件，移动鼠标选择合适的位置，单击一下左键，此时该元件就被放置在原理图窗口了。例如选择放置单片机AT89C51到原理图编辑窗口，具体步骤见图4-27。4.6.3 放置元件并连接电路1.元件的放置、调整与编辑图4-27 元件放置的操作步骤4.6.3 放置元件并连接电路1.元件的放置、调整与编辑若要删除已放置的元件，用鼠标左键单击该元件，然后按Delete键删除元件，如误删除，可以点击
40、快捷按钮恢复。电路原理图设计，除元器件还需要电源和地等终端，单击工具栏中的快捷按钮，就会出现各种终端列表，点击元件终端中的某一项，上方的窗口中就会出现该终端的符号，如图4-28（a）所示。此时可选择合适的终端放置到电路原理图，放置的方法与元件放置相同。4.6.3 放置元件并连接电路1.元件的放置、调整与编辑图（b）为图（a）列表中的终端符号。当再次单击按钮时，即可切换回到用户自己选择的元件列表，见图4-26。根据上述介绍，可将所有的元器件及终端放置到原理图编辑窗口中去。(a)(b)4.6.3 放置元件并连接电路1.元件的放置、调整与编辑（2）元件位置的调整改变元件在原理图中的位置，用鼠标左键点
41、击需调整位置的元件，元件变为红颜色，移动鼠标到合适的位置，再释放鼠标即可。1）调整元件角度，用右键单击需调整的元件，会出现图4-29的菜单，操作菜单中的命令选项即可。2）4.6.3 放置元件并连接电路1.元件的放置、调整与编辑图4-28 终端列表及终端符号(a)(b)4.6.3 放置元件并连接电路1.元件的放置、调整与编辑3）元件参数设置用鼠标双击需要设置参数的元件，就会出现“编辑元件”窗口。下面以单片机AT89C51为例，双击AT89C51，出现如图4-30的“编辑元件”窗口，其中的基本信息如下：元件参考号：U1，有一隐藏选择项,可在其后打“”，选择隐藏。元件值：AT89C51，有一隐藏选择
42、项，可在其后打“”，选择隐藏。4.6.3 放置元件并连接电路1.元件的放置、调整与编辑隐藏选择，可对某些项进行显示选择，点击小倒三角，出现下拉菜单，可选择其中的隐藏选项。Clock Frequency：单片机的晶振频率12MHz。4.6.3 放置元件并连接电路1.元件的放置、调整与编辑图4-28 终端列表及终端符号4.6.3 放置元件并连接电路1.元件的放置、调整与编辑图4-30 “编辑元件”窗口 设计者可根据设计的需要，双击需要设置参数的元件，进入“编辑元件”窗口自行完成原理图中各元件的参数设置。（1）两元件间绘制导线在元件模式快捷按钮与自动布线器快捷按钮按下时，两个元件导线的连接方法是：先
43、单击第一个元件的连接点，移动鼠标，此时会在连接点引出一根导线。如想要自动绘出直线路径，只需点击另一个连接点。如设计者想自己决定走线路径，只需在希望的拐点处单击鼠标左键。需注意的是，拐点处导线的走线只能是直角。在自动布线器快捷按钮松开时，导线可按任意角度走线，只需要在希望的拐点处单击鼠标左键，把鼠标指针拉向目标点，拐点处导线的走向只取决于鼠标指针的拖动。4.6.3 放置元件并连接电路2.电路元件的连接4.6.3 放置元件并连接电路2.电路元件的连接（2）连接导线连接的圆点单击连接点按钮，会在两根导线连接处或两根导线交叉处添加一个圆点，表示它们是连接的。（3）导线位置的调整对某一绘制的导线，要想进
44、行位置的调整，可用鼠标左键点击导线，导线两端各有一个小黑方块，单击右键出现菜单，如图4-31所示。点击“拖拽对象”，即可拖拽导线到指定的位置，也可进行旋转，然后单击导线，这就完成了导线位置的调整。4.6.3 放置元件并连接电路2.电路元件的连接图4-31 改变导线位置的菜单4.6.3 放置元件并连接电路2.电路元件的连接（4）绘制总线与总线分支总线绘制：单击工具栏的图标按钮，移动鼠标到绘制总线的起始位置，单击鼠标左键，便可绘制出一条总线。如想要总线出现不是90角的转折，此时自动布线器快捷按钮应当松开，总线即可按任意角度走线，只需要在希望的拐点处单击鼠标左键，把鼠标指针拉向目标点，拐点处导线的走
45、向只取决于鼠标指针的拖动。在总线的终点处双击鼠标左键，即结束总线的绘制。4.6.3 放置元件并连接电路2.电路元件的连接（4）绘制总线与总线分支总线分支绘制：总线绘制完以后，有时还需绘制总线分支。为了使电路图显得专业和美观，通常把总线分支画成与总线成45角的相互平行的斜线，如图4-33所示。注意此时一定要把自动布线器快捷按钮松开，总线分支的走向只取决于鼠标指针的拖动。4.6.3 放置元件并连接电路2.电路元件的连接对图4-32的总线分支的绘制，先在AT89C51的P0口右侧先画一条总线，然后再画总线分支。在元件模式快捷按钮按下且自动布线器快捷，导线可按任意角度走线。先单击第一个元件的连接点，移
46、动鼠标，在希望的拐点处单击鼠标左键，然后向上移动鼠标，在与总线成45角相交时单击鼠标左键确认，这就完成了一条总线分支的绘制。而其他总线分支的绘制只需在其他总线的起始点双击鼠标左键，不断复制即可。4.6.3 放置元件并连接电路2.电路元件的连接例如，绘制P0.1引脚至总线的分支，只要把鼠标指针放置在P0.1脚的位置，出现一个红色小方框，双击鼠标左键，自动完成像P0.0引脚到总线的那样连线，这样可依次完成所有总线分支的绘制。在绘制多条平行线时也可采用这种画法。432167854.6.3 放置元件并连接电路2.电路元件的连接图4-32 总线与总线分支及线标4.6.3 放置元件并连接电路2.电路元件的
47、连接（5）放置线标签从图4-32可看到与总线相连的导线都有线标D0、D1D7。放置线标方法如下：单击工具栏的图标，再将鼠标移至需要放置线标的导线上单击，即会出现如图4-33所示的“Edit Wire Label”对话框，将线标填入“标号”栏（例如填写“D0”等），点击“确定”按钮即可。与总线相连的导线必须要放置线标，这样连接着相同线标的导线才能够导通。4.6.3 放置元件并连接电路2.电路元件的连接（5）放置线标签“Edit Wire Label”对话框除了填入线标外，还有几个选项，设计者根据需要选择即可。经上述步骤操作，最终画出的“流水灯”电路见图4-34。4.6.3 放置元件并连接电路2.
48、电路元件的连接图4-33 “Edit Wire Label”对话框4.6.3 放置元件并连接电路2.电路元件的连接图4-34 “流水灯”的电路原理图4.6.3 放置元件并连接电路2.电路元件的连接（6）在电路原理电路图中书写文字如想在电路原理图中某位置书写文字，可采用如下方法。例如，要在图4-34中的石英晶振上方书写“石英晶振”4个字，可先点击左侧工具栏中的图形文本模式的快捷按钮，然后鼠标点击电路原理图要书写文字的位置，这时就会出现图4-35所示的“编辑2D图形文本”对话框。在对话框的“字符串”栏目中，写入文字“石英晶振”，然后对字符的“位置”、字符的“字体属性”等栏目进行相应的设置。点击按键
49、“确定”后，在电路原理图中出现图4-36所示的刚才添加的文字“石英晶振”。4.6.3 放置元件并连接电路2.电路元件的连接图4-35 “编辑2D图形文本”的对话框4.6.3 放置元件并连接电路2.电路元件的连接图4-36 电路原理图中添加的文字4.6.4 加载目标代码文件、设置时钟频率及仿真运行1.加载目标代码文件、设置时钟频率电路图绘制完成后，把keilVision3下生成的“.hex”文件加载到电路图中的单片机内即可进行仿真了。4.6.4 加载目标代码文件、设置时钟频率及仿真运行1.加载目标代码文件、设置时钟频率加载步骤如下：在Proteus的ISIS中双击编辑区中双击原理图中的单片机AT
50、89C51，出现图4-37的“编辑元件”窗口，在“Program File”右侧的对话框中，输入.hex目标代码文件（与.DSN文件在同一目录下，直接输入代码文件名“流水灯”即可，否则要写出完整的路径，也可单击文件打开按钮，选取目标文件）。再在Clock Frequency栏中设置12MHz，该虚拟系统则以12MHz的时钟频率运行。此时，即可回到原理图界面进行仿真了。4.6.4 加载目标代码文件、设置时钟频率及仿真运行1.加载目标代码文件、设置时钟频率加载目标代码时需特别注意，因为运行时钟频率以单片机属性设置中的时钟频率（Clock Frequency）为准。需要注意的是，在Proteus中绘
