软件２０１１年第３２卷第２期 Ｓｏｆｔｗａｒｅ 国际ＩＴ传媒品牌 Ｐｒｏｔｅｕｓ软件在单片机仿真实验中的用法浅析 张旭涛 （徐州机电工程高等职业学校，徐州２２１０１１） 要：传统的单片机实验是在专门的实验室中进行的，其硬件设备昂贵和设备维护工作量大而且实验内容存在更新慢、与工 程实际应用脱节等问题。本文详细阐述采用Ｐｒｏｔｅｕｓ软件仿真的特点，结合单片机开发程序建立仿真环境，通过合理地设置．虚拟 ，摘，单片机实验过程，验证单片机系统的可靠性。从而解决实验教学中硬件条件不足的问题大大提高了实验教学的效果，缩短了实验 教学与工程实际应用之间的差距。 ，关键词＝Ｐｒｏｔｅｕｓ软件；仿真；ＳＰＩＣＥ单片机开发程序 中图分类号：ＴＰ３７ 文献标识码：Ａ ｄ０ｉ：１０，３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００３．６９７０．２０１１．０２０３１ ．Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｐｒｏｔｅｕｓ Ｓｏｆｔｗａｒｅ ｉｎ Ｔｈｅ ＳＣＭ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ Ｕｓｅ ｏｆ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ＺＨＡＮＧ Ｘｕ—ｔａｏ （Ｘｕｚｈｏｕｍｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｈｉｇｈ ｖｏｃａｔｉｏｎａｌｓｃｈｏｏｌ，Ｘｕｚｈｏｕ ２２１０１１，ｃｈｉｎａ） ［Ａｂｓｔｒａｃｔ］Ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ＳＣＭ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ ｉｎ ｓｐｅｃｉａｌｉｚｅｄ ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ，ａｎｄ ｅｘｐｅｎｓｉｖｅ ｈａｒｄｗａｒｅ ｄｅｖｉｃｅｓ ａｎｄ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ ｗｏｒｋｌｏａｄ，ａｎｄ ｔｅｓｔ ｃｏｎｔｅｎｔ ｆｏｒ ｕｐｄａｔｅｓ ｓｌｏｗｌｙｏｕｔ ｏｆ ｔｏｕｃｈ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｐｒｏｂｌｅｍｓ．Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ，ｄｅｓｃｒｉｂｅｓ ｔｈｅ ｕｓｅ ｏｆＰｒｏｔｅｕｓ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｆｅａｔｕｒｅｓｎｅｄ ｗｉｔｈ ｍｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｐｒｏｃｅｓｓ，ｔｈｅ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｍｅｎｔ ｏｆ ｓｉｍｕｌａ－ ，ｃｏｍｂｉｔｉｏｎ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ｔｈｒｏｕｇｈ ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ ｓｅｔ，ｔｈｅ ｖｉｒｔｕａｌ ｍｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｔｏ ｖｅｒｉｆｙ ｔｈｅ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ＳＣＭ ｓｙｓｔｅｍＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｔｅａｃｈｉｎｇ ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ａｄｄｒｅｓｓ ｔｈｅ ｐｒ ｏｂｌｅｍ ｏｆ ｉｎａｄｅｑｕａｔｅ ｈａｒｄｗａｒｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ｇｒｅａｔｌｙ ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ ｏｆ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｔｅａｃｈｉｎｇ．’ ，ｔｅａｃｈｉｎｇ ａｎｄ ｅ￣ｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｃｘｐｃｉｆｎ￣ｅｎｔ ｓｈｏ￣ｅｎｃｄ ｈｔｅ ｇａｐ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ． ［Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ］Ｐｒｏｔｅｕｓ Ｓｏｆｔｗａｒｅ；Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ Ｐｒｏｇｒａｍ；ＳＰＩＣＥ；ＭＣＵ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｐｒｏｇｒａｍ ０引言 单片机系统…作为一种典型的嵌入式系统在汽车、通信、 工业控制、家用电器等领域得到了广泛的应用。同时单片机课 程是电子技术应用、机电、数控、自动化等专业的一门重要专业 课程，实践性环节比重较大，要求理论与实际紧密结合，应着力 于培养学生利用已学知识解决实际问题的能力。因此，在实践 教学过程中，要求软件与硬件相结合、理论与实践相结合，但传 １正文 Ｐｒｏｔｅｕｓ与其它单片机仿真软件不同的是，它不仅能仿真 单片机ＣＰＵ的工作情况，也能仿真单片机外围电路或没有单 片机参与的其它电路的工作情况。因此在仿真和程序调试时， 关心的不再是某些语句执行时单片机寄存器和存储器内容的 改变，而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。同时，当硬件调试成功后，利用Ｐｒｏｔｅｕｓ ＡＲＥＳ软件，很 容易获得其ＰＣＢ图，为今后的生产制造提供了方便。 统的单片机教学实验中，采用硬件仿真器、实验箱或实验板，需 采购大量的、昂贵的硬件设备，而且设备维护工作量也非常大。 随着多媒体教学手段的不断发展，仿真软件得到广泛的应 用，Ｐｒｏｔｅｕｓ软件是英国Ｌａｂｃｅｎｔｅｒ公司开发的电路分析与实 物仿真软件 。它运行于Ｗｉｎｄｏｗｓ操作系统上，可以仿真、分 析（ＳＰＩＣＥ）各种模拟器件和集成电路，该软件的特点是：实现 了单片机仿真和ＳＰＩＣＥ电路仿真相结合。具有模拟电路仿真、 数字电路仿真、单片机以及外围电路组成的系统的仿真、ＲＳ２３２ 该软件在ＭＣＳ－５ １系列单片机实验教学中的应用进行了 详细分析，利用它既可以可调试单片机程序，也可仿真单片机 外围器件的工作情况；既能充分利用学校计算机房现有计算 机，减少硬件设备的维护工作量，还可为学生提供丰富的实验 教学内容，激发学生学习单片机的兴趣，提高教学效果，进一步 缩短教学与工程实际的距离。下面我们通过一个实例来具体 说明ｐｒｏｔｅｕｓ软件的使用方法。 动态仿真、Ｉ２Ｃ调试器、ＳＰＩ调试器、键盘和ＬＣＤ系统仿真的功 能；提供了多种虚拟仪器，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器 在单片机的实验教学中，我们最常见的实验就是设计八位 流水灯电路。如果不采用ｐｒｏｔｅｕｓ仿真软件，在实验室通常进 行硬件电路的设计，然后通过单片机开发程序进行编程，并将 程序拷入单片机中，进行调试，对于系统不能正常工作，还要进 等，便于调试；支持主流单片机系统的仿真。 作者简介：张旭涛（１９７３一），男，汉，江苏徐卅ＩＡ，高校讲师，硕士学位，长期从事自动控制理论与工程教学工作。 ・ １０２ ・ 软件 张旭涛：Ｐｒｏｔｅｕｓ软件在单片机仿真实验中的用法浅析 行软、硬件的调整，操作起来非常繁琐。如果采用ｐｒｏｔｅｕｓ仿真 软件，就可在计算机中设计流水灯的软、硬件系统，从而节省大 量的时间 。 首先利用ｐｒｏｔｅｕｓ软件设计流水灯的硬件电路，注意要严 格按照实际硬件的型号选择仿真元件，如果软件库中没有，根 据元件的功能和外观，利用ｐｒｏｔｅｕｓ软件自行设计，并加入到设 计文件中，设计的电路如图１所示。 ．＾ …， ｉ——ｉｉｉ—ｉｊｉ 图３仿真电路的程序加入界面 Ｆｉｇ．３ ｔｈｅ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ａｄｄｅｄ ｐｒｏｇｒａｍ ｏｆ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｃｉｒｃｕｉｔ 重新对设计进行修改，直至仿真成功为止，既简捷又符合实际 需要。具体仿真、调试电路如图４所示。 Ｆｉｇ．１ ｔｈｅ ｅｉｇｈｔ ｗａｔｅｒ ｌａｍｐｓ ｈａｒｄｗａｒｅ 其次，利用单片机开发程序设计流水灯的程序，我们一般 采用ｋｅｉｌ软件。打开ｋｅｉｌ软件，当编写完源程序后，要进行编译， 并生成流水灯．ＨＥＸ文件。具体操作如图２所示。 售窖■● 矗 盘 一ｒ 耘 静 ｝ 娃 ’；直嗣 ∞｝ —■■～—ｉ＾衄烹 哑 两 鼻 图４仿真调试电路 Ｆｉｇ．４ ｔｈｅ Ｄｅｂｕｇｇｉｎｇ ａｎｄ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｃｉｒｃｕｉｔ ２结论 通过以上的实例说明，ｐｒｏｔｅｕｓ软件具备仿真单片机系统 的强大功能，特别适合应用在单片机实验的仿真过程中，能够 充分解决学校单片机实验室缺少，维护、保养成本高等实际教 ９一匝 匦了 ｊｌ 一 嚣 凳 嚣 贯釜牟：：篁 砬槛牟１… 町 学问题。当然，在实际的单片机系统开发过程中，仿真实验仅 仅是其中的一个重要环节之一。但这个环节决定能否设计出 蒉昌 夏 … “ “ … …” … ……¨ｍ 爱 理想的单片机系统。 图２ ｋｅｉｌ软件程序设计界面 Ｆｉｇ．２ ｔｈｅ ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｏｆ ｋｅｉｌ ｓｏｆｔｗａｒｅ 参考文献 …郝海峰．彭利节基于Ｐｒｏｔｅｕｓ的单片机系统的虚拟仿真『Ｊ１．电 子技术．２００６（０５） ［２】宁成军．张江霞基于Ｐｒｏｔｅｕｓ和Ｋｅｉｌ接口的单片机外围硬件单 在返回到ｐｒｏｔｅｕｓ软件界面中，选择单片机仿真元件，右键 单击打开快捷菜单，选择“Ｅｄｉｔ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ”子菜单，在弹出 的窗口中，通过查找，将“流水灯．ＨＥＸ”文件加入到“ｐｒｏｇｒａｍ 路仿真【Ｊ１．现代电子技术２００６（１８） ［３】孙凌燕．黄允千Ｐｒｏｔｅｕｓ与Ｋｅｉｌ软件的整合在 片机实验开发 中的应用【Ｊ］．实验室研究与探索２００８（０４） ［４】伍冯浩．谢陈跃．谢斌Ｐｒｏｔｅｕｓ与Ｋｅｉｌ在单片机开放性实验中 的应用…．电子测量技术２００８（０６） ｆｉｌｅ”的文本框中［４１。这样，仿真电路就有了单片机的程序，就 可进行仿真，设置电路如图３所示。 最后，点击ｐｒｏｔｅｕｓ软件左下角启动按钮，就可进行八位流 水灯的调试、验证阶段。如果出现问题，可通过停止按钮返回， １０３
