当前位置:首页 >> 信息与通信 >>

利用proteus+vsm建立单片机虚拟实验室


第10卷第3期

重庆电力高等专科学校学报 !竺竺些型堕竺望塑璺旦!塑里!!!堕!里竺!里垦竺丛呈塑

2005年9月 墨呈旦生兰塑曼

∑竺!!Q

堕旦曼

利用PROTEUS VSM建立单片机虚拟实验室
李刚 李斌勤

(重庆电力高等专科学校,重

庆400053)

【摘要】介绍单片机系统仿真工具PRoTEus vsM及其在单片机系统仿真中的应用,并详细阐述采用PRoTEus vsM建立
单片机虚拟实验室的方法。

【关键词】PRoTEus vsM;软件;单片机;仿真:虚拟实验室; 【中图分类号】TP368.1 【文献标识码】B 【文章编号】1008—8032(2005)03—0022一05



引言
“单片机原理与应用”是工科院校的电子、电气、机电、仪器仪表、检测控制等专业的技术基

础课,是这些专业方向的主干课程。此外,“单片机原理与应用”又是一门技术性和实践性很强的 课程,因此,实验教学占有重要的位置。 由于该学科实践性很强,在教学过程中必须软硬件结合,因此有学生感到难学,教师感到难教 这样的尴尬。单片机作为一种典型的嵌入式系统,包括硬件电路和控制程序两个方面,其调试过程 一般分为软件调试、硬件测试、系统调试3个过程。软件调试一般比较容易进行,但硬件电路测试 和系统调试则必须在电路板制作完成、元器件焊接完毕之后进行。而电路板的制作、元器件的安 装、焊接是费时费力的。如果采用仿真工具PROTEus VsM,则不用制作具体的电路板也能够完成以
上工作。 以PROTEUS VSM为核心建立单片机虚拟实验室,有利于增强学生的感性认识,培养学生的动手

能力、创新能力和综合运用知识的能力,进一步激发学生的学习兴趣和主观能动性,提高教学质量。 1 PROTEUS

VSMfl孑介

pROTEUS VSM软件是来自英国Labcenter Electronics公司的EDA工具软件,在全球广泛使用。

和其它EDA工具相比,其革命性的突破是针对微处理器的应用,可以直接在基于原理图的虚拟原型 上编程,并实现软件源码级的实时调试。如有显示及输出,还能看到运行后输入输出的效果。配合 系统配置的虚拟仪器如示波器、逻辑分析仪等,Proteus为您建立了完备的电子设计开发环境!在 仿真和程序调试时,是从工程的角度直接看程序运行和电路工作的过程和结果。从某种意义上讲, 解决了实验和工程应用脱节矛盾。PROTEuS VSM与其它EDA工具相比具有以下特点:
(1)PROTEUS VSM是一种基于标准仿真引擎sPIcE3F5的混合电路仿真工具,其最大的特色在于

它能够仿真基于微控制器的设计系统。 (2)PROTEuS vSM有比较丰富的元器件模型,使用者也可以自己建立新的元器件模型。
(3)PROTEus VsM支持McS一5l及其派生系列、Microchip公司的PIc系列及Motorola公司等 多种MCU。

[收稿日期]2005—07—30

万方数据

第3期

李刚等:利用P

R 0 T E u s

V s

M建立单片机虚拟实验室

一23一

(4)本身有PCB设计功能,同时又能够生成多种格式的网络表文件,供相应的专业PCB设计
工具调用。 (5)PROTEUS VSM能够运行于win98/2000/xP环境,界面友好,使用方便。

(6)对基于MCS一51及其派生系列单片机的设计系统,可以很方便地与Keil c51集成开发环 境连接。 2
2.1

PROTEUS

VSM使用

PRo.rEUS的工作过程
进入PROTEus的IsIs后,通过工具栏中的p(从库中选择元件命令)命令,选择电路所需的元

件,放置元件并调整其相对位置,元件参数设置,元器件问连线,编写程序;在source菜单的Add/
remove source

f订es命令下,加入单片机硬件电路的对应程序,通过debug菜单的相应命令仿真程

序和电路的运行情况。
2.2

PRo聊S软件所提供的调试手段
对于单片机硬件电路和软件的调试,Proteus提供了两种方法:一种是系统总体执行效果,一

种是对软件的分步调试以看具体的执行情况。对于前者,只需要执行debug菜单下的execute项启动 执行,用pause animation暂停系统的运行,或用stop animation停止系统的运行。对于后者,应 先执行debug菜单下的start/restart debugging命令,此时可以选择step
step

over、step

into和

out命令执行程序。分步调试过程中,在debug菜单的下面要出现仿真中所涉及到的软件列表

和单片机的系统资源等,可供调试时分析和查看。
2.3 PRoTEUS

VSM与Keil C51集成开发环境的接口

在应用MCS一51及其派生系列MCu进行单片机应用系统设计时,采用C51来进行应用程序的开发已 经是大势所趋,德国KEIL公司的C语言集成开发环境无疑是最先进的,拥有大量的用户。PROTEus VSM与Keil之间可以通过TCP/IP通信。即:PROTEuS VSM与Ke订可以分别运行在两台Pc上(也可以 在同一台PC机上)。 调试时,先在PROTEUS VSM的ISIS中绘制好电路图待用。然后在KEIL下,将应用程序编译好, 单击DEBuG下的start/stop 暂停状态)。
Debug sEssl0N,则PROTEus

VsM将被带至前台并启动仿真(处于仿真

3实验的组织
在单片机教学中涉及到的内容包括四方面:即单片机系统资源、软件技术、硬件接口电路、软 件和硬件结合的应用系统。因此教师在进行教学时,应该充分考虑课程的特点并作合理的模块划 分,在每次实验课程前作适当的准备工作,以使教学任务能集中和突出。以下例子中所涉及到的单 片机均为51系列。

3.1系统资源的实验教学
任何一种单片机均提供r一定的系统资源。对于51系列单片机来讲,其所提供的资源是以寄存 器和存储器的方式体现出来的。对于寄存器内容的查看,可以执行registers菜单项命令打开相应 的窗口。对于系统内部存储器的查看则执行internal memory菜单项命令打开相应的窗口。

万方数据

二;兰二

重鏖皇垄直笠童型堂焦堂塑

箜!!鲞

3.2软件技术
在软件技术的实验中所涉及到的内容主要包括对语言中具体语句的执行效果验证、算法的具体 实现、程序中语法错误的检查和逻辑错误的验证等内容。对于纯软件的实验教学内容,为了较为直 观,教师应该设计一个硬件电路能完成数据的输入(带显示)和结果的输出(显示)等程序。学生 只在实验中进行算法设计并作为子程序加入系统中即可。

3.3硬件接口电路
单片机接口电路部分涉及到线路的连接、元器件的选择、工作方式的设置、电路工作的稳定性 和可靠性、电路的空问需求等等许多方面的知识和内容;就学生实验来讲,可以根据教学的需要, 让学生白行设计电路并设置其工作方式。其实验可以通过两种方式组织实施,一是根据具体的要 求,让学生设计接口电路并编写相应的程序;一是根据程序的要求,设计单片机接口电路。

3.4软件和硬件结合的应用系统
这一步的实验可以在课程设计中以课题的方式提出来处理,也可以将其分解成不同的接口部分 在接口电路的多次实验中分次完成。在这一阶段,可以以建议性的意见给出具体的硬件电路,并提 出该电路所需要完成的具体工作,或由学生自行设计,然后进行软件的设计和调试。

3.5观摩实验
学生自行设计的硬件系统和软件,一般存在着某方面的不足,当给出了相应的设计任务后,学 生即使能顺利完成,但其中所涉及到的有些方式方法并不能在自己的设计中充分领悟。Protues系 统提供了相应的一些范例。比如单片机系统中的计算器示例,当教师结合该系统的硬件讲述了其中 涉及到的程序功能,将对学生进行程序设计和系统硬件设计产生比较大的影响。‘

4.用Proteus软件虚拟单片机实验的优点
采用Proteus虚拟单片机实验,具有比较明显的优势。如涉及到的实验学习内容全面,硬件投 入少,学生可自主实验,实验过程中损耗小、与工程实践最为接近等。

4.1内容全面
内容全面,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。克服了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。

4.2硬件投入少,实验过程中损耗小,经济优势明显
Protues提供的元件库,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,也不会因操作不当而造成元器件和仪器仪表的损毁,在 实验的过程中是比较安全的。如果在实验教学中投入接口电路、元器件及真实的仪器仪表,仅维护 工作量便比较大。因此采用软件的方式进行教学,其经济优势是比较明显的。

4.3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一环。传统 方式下学生学习了理论,但将其应用到实际的工程实践中的难度较大。采用仿真软件后,学习的投 入变得比较小,而实际工程问题的研究,可以先在软件环境中模拟通过,再进行硬件的投入,这样

万方数据

第3期

李刚等:利用P

R 0 TE u s





M建立单片机虚拟实验室

一25一

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。

4.4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Protues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。

4.5大量的范例,可供学生参考处理
在系统设计时,存在对已有资源的借鉴和引用处理。而该仿真系统提供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。

4.6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某个学生独 立设计完成的,因此有利于锻炼学生的团结协作意识。

5一个具体的课程实践
该实验为对8051单片机外围电路进行写数据仿真的电路。课程要求学生设计电路并提供仿真和 验证的方法。

5.1电路
为了简化电路,将单片机的时钟电路直接用CL0cK信号处理,对于数据的写入,采用逻辑分析 的方法进行,电路如图1所示。


5.2验证方法
逻辑仿真验证程序执行的正确性和电路工作的情况,可通过虚拟逻辑分析仪的时序图的方式进 行验证,如图2所示。

5.3程序
对5678H单元写入数据从H,循环进行。

万方数据

26

重庆电力高等专科学校学报

第1 O卷

0RG 0

图2虚拟逻辑分析仪
L00P 1:MOV DPTR#5678H

MOVA#0AAH
MUV X@DP’l’ftA

MOVX A@DPTR

JMP L00Pl
END

6结束语
本文介绍了PRoTEus VsM在单片机应用系统设计中的应用,给出了利用PRoTEus vsM建立单片机 虚拟实验室的设想。它解决了一些实际存在的束缚,节省了大量的制作电路板的时间,从而使我们 能将主要的精力放在系统设计上,对于提高产品的开发效率、降低开发成本等有重要作用。 在教学中利用该软件,除了有助于教单片机的具体课程内容外,还可以教会学生应用该工具的 能力,为今后的工作打下基础。

参考文献:
[1]李朝青.单片机原理及接口技术(简明修订版)[M].北京:航空航天大学出版社,2001

Establislling

MCU Virtual

Laboratory by PRoTEUS VSM LIBin—qin

LIGaJlg

(Chongqing E1ectric Power College,ChongqiIlg 400053)

Abstract:

The single—ctlip

application technologies

concems mally

practical

stages

and hardwares

inVested.This paper introduces me simulation tool for MCU system—PROTEUS VSM,and presents me methods of establismng MCU Virtuallabomtory by PROTEUS VSM in details. Key words: PROTEUS

VSM;sof研are;MCU;simulation;Virtual laboratory

万方数据

利用PROTEUS VSM建立单片机虚拟实验室
作者: 作者单位: 刊名: 英文刊名: 年,卷(期): 引用次数: 李刚, 李斌勤, LI Gang, LI Bin-qin 重庆电力高等专科学校,重庆,400053 重庆电力高等专科学校学报 JOURNAL OF CHONGQING ELECTRIC POWER COLLEGE 2005,10(3) 1次

参考文献(1条) 1.李朝青 单片机原理及接口技术 2001

相似文献(7条) 1.期刊论文 王贤勇.许艳丽.王金亮.WANG Xian-yong.XU Yan-li.WANG Jin-liang 基于软件仿真的并行接口实验设 计 -实验技术与管理2006,23(11)
探讨了可编程并行接口实验的作用与步骤,介绍了Proteus VSM软件的功能和用法,给出了用软件仿真方式进行并行接口实验设计的具体过程,提供了 使用软件方式进行硬件设计与实验教学的方法.

2.期刊论文 王贤勇.王金亮.许艳丽.WANG Xian-yong.WANG Jin-liang.XU Yan-li 基于软件仿真的存储器实验设计 -实验室研究与探索2006,25(7)
存储器实验是计算机原理课程教学中的重要环节.在探讨了存储器实验的作用与步骤、介绍了Proteus VSM软件的功能和用法后,分析了存储器实验设 备的功能与操作方式、所需功能部件,给出了用软件仿真方式进行存储器实验设计的具体过程,提供了使用软件方式进行硬件设计与实验教学的方法.

3.期刊论文 陈少航.李山.苗亮亮.苏宪龙.CHEN Shaohang.LI Shan.MIAO Liangliang.SU Xianlong 基于Proteus的 单片机应用系统的设计与仿真 -现代电子技术2008,31(6)
介绍Proteus VSM软件的特点和功能,通过实例介绍如何用Proteus进行单片机应用系统的设计与仿真,并介绍Proteus VSM与Keil的连接方法,通过用 Proteus VSM软件对硬件进行仿真,能够对单片机的开发应用产生积极的作用.

4.期刊论文 王怀平.王仁波.胡开明.Wang Huaiping.Wang Renbo.Hu Kaiming Proteus仿真设计基于单片机 AT89C51的电子万年历 -科技广场2008(10)
Proteus是英国Labcenter electronics公司开发的一款EDA工具软件,该软件能够对模拟电路、数字电路、单片机及其外围电路进行动态仿真.本文以 基于单片机AT89C51的电子万年历为例,介绍了Proteus VSM对单片机应用系统进行仿真的过程和方法.

5.期刊论文 李升.陈亮.Li Sheng.Chen Liang 单片机原理及应用课程数字仿真教学探讨 -中国现代教育装备 2007(11)
《单片机原理及应用》是一门理论性和实践性均极强的专业基础课程,为了提高教学效果,培养学生的学习兴趣,在理论教学和实践教学中采用数字仿 真教学的模式,采用单片机编译调试软件KeiluVision2及EDA软件Proteus VSM进行课堂演示教学并构建单片机数字仿真实验室,供学生在实验、课程设计 、毕业设计及科技创新活动中使用,在提高教学效果的同时,也有利于大学生创新能力和工程素质的培养.

6.期刊论文 许建国.郭麦成.苟培培.XU Jian-guo.GUO Mai-cheng.GOU Pei-pei 基于ARM嵌入式系统的虚拟仿真 电脑知识与技术(学术交流)2007,1(3)
在嵌入式系统开发过程中,硬件电路设计和测试是比较麻烦的,因此我们希望能在开发初期就对其中的相应部分进行尽可能的仿真.本文简单介绍了当 前比较流行的嵌入式系统仿真工具Proteus VSM及软件开发工具/AR EWARM集成开发环境,详细地介绍了在仿真过程中对ProteusVSM与IAREWARM的接口方法 .

7.期刊论文 雷振江 利用PIC16F877单片机对通信机房温度控制系统的设计 -内蒙古科技与经济2004(22)
为了满足通信机房温度控制要求,本文介绍了一种利用PT100铂电阻传感器、PIC16F877单片机和双向可控硅实现温度检测及升温控制的方法,通过 PROTEUS VSM软件进行功能模拟仿真,基本实现了30℃~50℃控温区间、精度为1℃的控制要求.

引证文献(1条) 1.宋锦 构建单片机虚拟实验室[期刊论文]-福建电脑 2009(6)

本文链接:http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_cqdlgdzkxxxb200503006.aspx 下载时间:2010年1月10日


相关文章:
单片机虚拟实验室的建立方法
用proteus软件建立单片... 7页 免费 利用proteus+vsm建立单片... 6页 免费...1 单片机虚拟实验室的构成 原理框图如图 1 所示。上位机用于编写监控界面及程序...
proteus 与 keil 整合构建单片机虚拟实验室
为此,作者利用 Proteus 与 Keil 整合构建单片机虚拟实验室,为解决这一问题提供了...在 C51 字段加入 TDRV5=BIN\VDM51.DLL ("Proteus VSM Monitor-51 Driver")...
基于Proteus的单片机虚拟实验平台建设
基于Proteus单片机虚拟实验平台建设 摘要: 鉴于单芯片存在的不足课程的教学和实验,我们建议构建单片机虚拟实验 平台 Proteus 软件实现,验证了该项目的可行性通过...
基于Proteus的单片机虚拟仿真
Proteus单片机仿真虚拟实验... 2页 5财富值 基于Proteus...通过 Proteus 软件的 VSM(虚拟仿真技术) ,用户可以...使用一键分享,轻松赚取财富值, 了解详情 嵌入播放...
proteus在单片机系统中的应用cc
Proteus VSM 包含大量的 虚拟仪器如示波器、 逻辑...(二)实验教学内容组织 在单片机的课程教学中,所涉及...传统实验是在实验箱进行,实验室提供的仪器和实 验...
单片机实验四
单片机实验四_电子/电路_工程科技_专业资料。Keil 与...keil 的调试运行方法,并在 proteus建立模拟硬件,...“Use Proteus VSM Simulator” 在 Output 中选择...
VSM_PROTEUS中文说明书
VSM_PROTEUS中文说明书_计算机软件及应用_IT/计算机_专业资料。单片机 proteus软件...利用proteus+vsm建立单片... 6页 免费 Proteus VSM Monitor-51... 1页 免费...
proteus vsm 仿真
下作为参考结果, 第十四讲:单片机仿真 Proteus 可以作为单独的调试器或者虚拟 ...利用proteus+vsm建立单片... 6页 免费 Proteus VSM Monitor-51... 1页 免费...
proteus虚拟仿真实验室简要
Proteus 虚拟仿真实验室简要建设方案提供单位: Proteus 中华区总代理,Microchip 中国...(3)独特的单片机协同仿真功能(VSM): ◇支持主流的 CPU 类型,如 ARM7、8051/...
Proteus VSM仿真模型简介
一、Proteus VSM 仿真模型简介 在使用 Proteus 仿真单片机系统的过程中,经常找不...ISPICECKT(模拟)――SPICE 拥有的模拟元件,提供的服务:访问、创建和删 除节点...
更多相关标签:
proteus vsm | proteus vsm sdk下载 | proteus vsm软件下载 | proteus vsm下载 | proteus vsm viewer | proteus vsm 介绍 | proteus单片机仿真 | proteus单片机 |