1. 单片机应用系统的研制步骤和方法

单片机的应用系统随其用途不同，其硬件和软件均不相同。单片机最初的选型很重要，原则上是选择高性价比的单片机。硬件软件化是提供高系统性价比的有效方法，尽量减少硬件成本，多用软件实现相同的功能，这样也可以大大提高系统的可靠性。

基于 Proteus 单片机应用系统仿真设计

虽然单片机的硬件选型不尽相同，软件编写也千差万别，但系统的研制步骤和方法是基本一致的，一般都分为总体设计、硬件电路的构思设计、软件的编制和仿真调试几个阶段。单片机应用系统的研制流程如图所示。

1. 单片机应用系统的研制步骤和方法

2. 基于 Proteus 的单片机系统仿真

开发单片机系统硬件投入比较大。在具体的工程实践中，如果因为方案有误而要重新进行相应的开发设计，就会浪费较多的时间和经费。

英国 Labcenter Electronics 公司推出的的 Proteus套件，可以对基于微控制器的设计连同所有的周围电子器件一起仿真。用户甚至可以实时采用诸如 LED/LCD 、键盘、 RS232 终端等动态外设模型来对设计进行交互仿真。目前在单片机的教学过程中，已越来越受到重视，并被提倡应用于单片机数字实验室的构建之中。 Proteus 支持的微处理芯片（ Microprocessors Ics ）包括 8051 系列、 AVR 系列、 PIC 系列、 HC11 系列、 ARM7/LPC2000 系列以及 Z80 等。

2.1 Proteus 简介

2.2 Proteus 7 Professional 界面介绍

安装完 Proteus 后，运行 ISIS 7 Professional ，会出现如图的窗口界面。

元器件库管理

选择元器件

已选元器件列表

类别选择

方向工具栏 仿真工具栏 原理图编辑窗口

导航窗口

窗口内各部分的功能用中文作了标注。 ISIS 大部分操作与 windows 的操作类似。

1. 原理图编辑窗口（ The Editing Window ）

顾名思义，它是用来绘制原理图的。蓝色方框内为可编辑区，元件要放到它里面。与其它 Windows 应用软件不同，这个窗口是没有滚动条的，可以用左上角的预览窗口来改变原理图的可视范围，用鼠标滚轮缩放视图。

2. 预览窗口（ The Overview Window)

它可以显示两个内容。一个是：在元件列表中选择一个元件时，它会显示该元件的预览图；另一个是：当鼠标焦点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，并会显示一个绿色的方框，绿色方框里面的内容就是当前原理图窗口中显示的内容，因此你可用鼠标在它上面点击来改变绿色方框的位置，从而改变原理图的可视范围。

3. 模型选择元件栏（ Mode Selector Toolbar)

4. 元件列表区（ The Object Selector)

5. 方向工具栏（ Orientation Toolbar)

6. 仿真工具栏

3、 4、 5、 6 操作命令类似于 windows 操作。

2.3 绘制电路原理图

1. 将所需元器件加入到对象选择器窗口

2. 放置元器件至图形编辑窗口

3. 放置总线至图形编辑窗口

4. 添加电源和接地引脚

5. 元器件之间的连线 Wiring Up Components on the Schematic

6. 给导线或总线加标签

7. 添加电压探针

8. 添加文字标注

9. 添加虚拟仪器

10. 选择 AT89C52 属性并加载程序文件

从“文件”下拉菜单选择“保存”项，出现如图对话框，提示输入文件名，图中设文件名为 80C51VSM.DSN ，点“保存”按钮。

单击仿真运行开始按钮，进入调试运行窗口

虚拟终端窗口

2.4 Proteus VSM与 μVision3 的联调

Proteus VSM 支持第三方集成开发环境 IDE ，目前支持的第三方 80C51IDE 有： IAR Embedded Workbench、Keil μVision3 IDE 。本文以 Keil μVision3 IDE 为例介绍Proteus VSM与 μVision3 IDE 的联调。

对于 proteus 6.9 或更高的版本 , 在安装盘里有vdmagdi插件或到 LABCENTER 公司下载该插件，安装该插件后即可实现与 Keil μVision3 IDE 的联调。

下面的叙述是假定我们已经分别安装了如下软件：（ 1） Proteus 7 Professional（ 2） Keil μVision3 IDE（ 3） vdmagdi.exe

1. Proteus VSM 的设置选中“ use romote debuger monitor” ，

2. μVision3 IDE 设置(1) 设置 option for target /Debug 选项

(2) 设置 option for ta rget /Output 选项

3. Proteus VSM与 μVision3 的联调

在 μVision3环境下，首先按“ F7”产生该项目的HEX 文件，然后进入 µVision3 调试模式，为了在Proteus VSM环境下能观察到程序连续运行情况，取消目前项目中所有断点。按“ F5”按钮进入全速运行。可以看到完全一致的运行画面。此时 Proteus VSM 的运行完全依赖于外部调试器 μVision3 。

我们利用图接在 U1－ AT89C52 单片机 P1.0和 P1.3的元件单刀双掷开关“ SW-SPDT”和 P1.6 的元件按钮“ BUTTON”说明如何仿真 AT89C52 片外的外围部件。

要求在图中，当单刀双掷开关“ SW-SPDT”接到P1.0 ，单片机 P2 口输出作加法计数，当单刀双掷开关“ SW-SPDT”接到 P1.3 ，单片机 P2 口输出作减法计数。当按钮“ BUTTON”按下时超过 1秒，单片机 P2口的计数输出清“ 0” 。

为此我们修改项目 MyProject 中的文件 McuTimer.c 。

在 μVision3 IDE环境下重新编译该项目。按“ F5”按钮进入全速运行。然后切换到 Proteus VSM环境。可以分别点“加 1按钮”、“减 1按钮”和“清零按钮”可以观察程序单片机外围部件仿真运行情况。

可以在程序中设置断点，可以观察到在 μVision3环境下，断点运行和单步运行时在 Proteus VSM环境下原理图的变化情况。图为在电脑桌面上放置 2 个应用窗口。

Proteus VSM与 μVision3 的联调时， Proteus VSM的U1-AT89C52 可以不加载任何程序文件。但笔者还是建议，要加载程序文件，且选择当前在 μVision3环境下所调试程序生成的 HEX 文件。这样无论是否联调，在Proteus VSM 的运行情况总是一致的。

小结

单片机应用系统的研制步骤和方法大体可分为总体设计、硬件电路的构思设计、软件设计调试几个阶段。总体设计包括确立应用系统的功能特性指标、单片机的选型（硬件平台）、软件的编写和支持工具（软件平台）。

Keil C51 软件是目前最流行开发 80C51 系列单片机的软件工具。 Keil C51 提供了包括 C 编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境（ µVision3 IDE ）将这些部份组合在一起。掌握这一软件的使用对于使用 80C51 系列单片机的爱好者来说是十分必要的，即使不使用 C语言而仅用汇编语言编程，其方便易用的集成环境、强大的软件仿真调试工具也会令开发者事半功倍。

Labcenter Electronics 公司推出的的 Proteus 套件，可以对基于微控制器的设计连同所有的周围电子器件一起仿真。 Proteus 支持的微处理芯片（ Microprocessors Ics ）包括 8051 系列、 AVR 系列、 PIC 系列、 HC11系列、 ARM7/LPC2000 系列以及 Z80 等。

Proteus VSM 支持第三方集成开发环境 IDE ，两者联调可以提高开发效率，降低开发成本。