广东 贺维

单片机流水灯的proteus仿真

广东 贺维

学习单片机首先要建立一个开发环境，本文总结了传统开发方法的缺点和不足，整合了proteus和keil，提出了基于proteus和keil软件的新的单片机仿真调试方法，给出了利用proteus和keil软件搭建仿真系统的步骤，以流水灯为实例，展示了用proteus结合keil建立单片机开发环境的优越性。

proteus；keil；单片机；仿真软件

1 引言

1.1 传统的单片机设计流程

单片机自问世以来，以其极高的性能价格比，越来越受到人们的重视和关注。目前，单片机被广泛应用于智能仪表、机电设备、过程控制、数据处理、自动检测和家用电器等方面。

然而传统的单片机系统开发除了需要购置诸如仿真器、编程器、示波器等价格不菲的电子设备外，开发过程也较繁琐。

1.2 基于Proteus的单片机系统设计与仿真

Proteus支持51、PIC、AVR、ARM7等多个系列的单片机芯片，集编辑、编译、仿真调试于一体。它的界面简洁友好，可利用该软件提供的数千种数字/模拟仿真元器件以及丰富的仿真设备，使得在程序调试、系统仿真时不仅能观察到程序执行过程中单片机寄存器和存储器等内容变化，还可从工程的角度直观地看到外围电路工作情况，非常接近工程应用。

下面以基于AT89C51单片机的LED(发光二极管)流水灯电路为例,说明使用Proteus和Keil C51软件进行单片机系统设计和仿真的过程。首先,用Proteus ISIS画好电路图,并用Keil C51软件编写相应程序,编译无误后生成.hex文件;其次,将生成的.hex文件下载到AT89C51单片机芯片中。

2 单片机系统设计与仿真

2.1 仿真电路原理图设计

AT89C51单片机是美国ATMEL公司生产的低电压、高性能CMOS 8位单片机，具有丰富的内部资源：4kB闪存、128BRAM、32根I/O口线、2个16位定时/计数器、5个向量两级中断结构、2个全双工的串行口，具有4.25～5.50V的电压工作范围和0～24MHz工作频率，使用AT89C51单片机时无须外扩存储器。因此，本流水灯实际上就是一个带有八个发光二极管的单片机最小应用系统，即为由发光二极管、晶振、复位、电源等电路和必要的软件组成的单个单片机。其具体硬件组成如下图所示。

从原理图中可以看出，如果要让接在P1.0口的LED1亮起来，那么只要把P1.0口的电平变为低电平就可以了;相反，如果要接在P1.0口的LED1熄灭，就要把P1.0口的电平变为高电平;同理，接在P1.1～P1.7口的其他7个LED的点亮和熄灭的方法同LED1。因此，要实现流水灯功能，我们只要将发光二极管LED1～LED8依次点亮、熄灭，8只LED灯便会一亮一暗的做流水灯了。在此我们还应注意一点，由于人眼的视觉暂留效应以及单片机执行每条指令的时间很短，我们在控制二极管亮灭的时候应该延时一段时间，否则我们就看不到“流水”效果了。

2.2keil软件设计

Keil公司的Keil μVision3，是目前使用最为广泛的开发环境之一。单片机的应用系统由硬件和软件组成，上述硬件原理图搭建完成上电之后，我们还不能看到流水灯循环点亮的现象，我们还需要告诉单片机怎么来进行工作，即编写程序控制单片机管脚电平的高低变化，来实现发光二极管的一亮一灭。通过Keil软件编写相应程序,编译无误后生成.hex文件。

2.3 系统仿真

电路原理图在ISIS中设计完成,并将系统软件编译成.hex文件后,就可以进行LED流水灯电路的虚拟仿真了。在ISIS的原理图中,右键单击AT89C51将其选中,然后单击左键打开AT89C51的Edit Component对话框,如下图示。在ProgramF ile选项中选择文件FLED.hex，单击OK按钮完成仿真设置。

点击ISIS下方仿真按钮的运行按钮，系统开始运行实现流水灯功能。

由上述例子可以看出，Proteus可以很方便地与Keil C51集成开发环境连接,程序编译好后，立即可以进行软、硬件结合的系统仿真。利用Proteus仿真只需很少设备，就可以完成小到LED流水灯、电子时钟,大到电机控制系统等单片机系统设计，具有明显的经济优势。对于学生来说,由于使用方便,可以提高学习兴趣。当然,它有一些不足,比如仿真模型器件库中没有一些元器件模型,或有的模型由于缺少仿真文件,不能进行仿真等。

3 结束语

使用Proteus软件进行单片机系统仿真设计,是虚拟仿真技术与计算机多媒体技术相结合的综合运用,有利于培养学生的电路设计能力及仿真软件的操作能力；我们使用Proteus开发环境对学生进行培训,在不需要硬件投入的条件下,学生普遍反映,对单片机的学习比单纯学习书本知识更容易接受,更容易提高。实践证明,在使用Proteus进行系统仿真开发成功之后再进行实际制作,能极大地提高单片机系统设计效率。因此,用Proteus结合keil建立仿真环境具有较高的推广利用价值。

（作者单位：中山市技师学院）

（编辑 王旸）