安徽滁州技師學(xué)院機(jī)電與汽車工程系 支松柏

Proteus和Keil仿真軟件在職業(yè)技能大賽中的應(yīng)用與思考

安徽滁州技師學(xué)院機(jī)電與汽車工程系 支松柏

Proteus軟件是世界上著名的EDA工具，具有強(qiáng)大的模擬仿真功能, Keil C51生成的目標(biāo)代碼效率非常高，在功能上、結(jié)構(gòu)性、可維護(hù)性上具有明顯的優(yōu)勢(shì)。Proteus和Keil相結(jié)合搭建模擬仿真系統(tǒng)，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)單片機(jī)開(kāi)發(fā)方法的缺點(diǎn)和不足。在各省市職業(yè)技能大賽中，利用Proteus和Keil軟件仿真，能顯著提高了程序編寫(xiě)效率，及時(shí)查找錯(cuò)誤點(diǎn)，降低亞龍YL-236單片機(jī)設(shè)備模塊意外損壞風(fēng)險(xiǎn)，讓學(xué)生參與到其中的細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)中去，學(xué)生動(dòng)手能力得到訓(xùn)練與提高，充分體現(xiàn)Proteus和Keil軟件在單片機(jī)開(kāi)發(fā)和應(yīng)用上的優(yōu)越性。

Proteus；Keil；技能大賽；應(yīng)用思考

隨著微電子科技的飛速發(fā)展，以及4G通信、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)在嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，單片機(jī)在日常生活、工業(yè)控制等方面得到了廣泛應(yīng)用。因此，很多職業(yè)學(xué)校開(kāi)設(shè)了單片機(jī)這門(mén)課程，在每年的省市技能大賽中，單片機(jī)項(xiàng)目一直都是各職業(yè)學(xué)校關(guān)注的焦點(diǎn)。傳統(tǒng)的單片機(jī)教學(xué)，以理論為主實(shí)踐較少，且實(shí)踐以驗(yàn)證理論為主。理論課堂難以輔助硬件進(jìn)行教學(xué)，即使演示，效果也不好?，F(xiàn)利用Proteus和Keil仿真軟件，可以直觀看到程序運(yùn)行的結(jié)果，顯著提高了程序編寫(xiě)效率，減少硬件的損壞，讓學(xué)生參與到其中的細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)中去，學(xué)生動(dòng)手能力得到訓(xùn)練與提高，充分解決學(xué)習(xí)和工作中遇到的實(shí)際問(wèn)題。

一、Proteus和Keil仿真軟件

Proteus是目前最好的模擬單片機(jī)外圍器件的工具，可以仿真51系列、AVR、PIC等常用的MCU及外圍電路。從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機(jī)與外圍電路協(xié)同仿真，以及一鍵切換到PCB設(shè)計(jì)，真正實(shí)現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì)。Keil是一個(gè)C51單片機(jī)開(kāi)發(fā)軟件平臺(tái)，支持C語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言的編譯器軟件，隨著版本升級(jí)，它已經(jīng)成為了一個(gè)重要的單片機(jī)開(kāi)發(fā)平臺(tái)，其界面友好，操作也不復(fù)雜（如圖1所示）。

Proteus的編譯能力比較弱，但它支持與Keil軟件的聯(lián)調(diào)，軟件的編寫(xiě)可以在Keil C51 環(huán)境下進(jìn)行，單片機(jī)型號(hào)選擇AT89S52，編寫(xiě)data.c文件，利用Keil C51進(jìn)行編譯，編譯成功后生成data.hex文件。所以聯(lián)調(diào)結(jié)合在程序調(diào)試與軟件的仿真方面具有很強(qiáng)大的功能。

圖1 Proteus和Keil仿真軟件

二、模擬仿真平臺(tái)的聯(lián)調(diào)

Proteus與Keil軟件聯(lián)調(diào)的過(guò)程就是建立軟件和硬件聯(lián)合模擬仿真系統(tǒng)的過(guò)程。通常聯(lián)合仿真系統(tǒng)由一個(gè)硬件執(zhí)行環(huán)境和一個(gè)軟件執(zhí)行環(huán)境組成，兩種環(huán)境都有自己的糾錯(cuò)和控制界面，Proteus與Keil的聯(lián)調(diào)可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)設(shè)計(jì)系統(tǒng)的總調(diào)。

使用Keil軟件時(shí)，首先創(chuàng)建一個(gè)項(xiàng)目，從元器件庫(kù)中選擇所需元器件，設(shè)置相關(guān)參數(shù)，用C或匯編語(yǔ)言寫(xiě)程序。接下來(lái)生成執(zhí)行代碼，檢查程序中的是否錯(cuò)誤并及時(shí)修改，測(cè)試完畢后鏈接其應(yīng)用。學(xué)生可以通過(guò)使用Keil軟件工具編制、調(diào)試應(yīng)用程序，學(xué)習(xí)亞龍YL-236型設(shè)備AT89S52單片機(jī)的各種指令和程序編寫(xiě)的方法和技巧。

在整個(gè)系統(tǒng)中，Proteus作為硬件調(diào)試界面，Keil作為軟件調(diào)試界面，二者相輔相成，缺一不可。詳細(xì)的聯(lián)調(diào)過(guò)程如下:

1、在電腦系統(tǒng)中安裝Proteus和Keil兩種軟件；

2、復(fù)制proteusmodelsvdm51. dll文件到keil c51 in中；

3、修改keil ools. ini，在c51補(bǔ)充 tdrv5=binvdm51. dll，并保存該設(shè)置；

4、打開(kāi)proteus軟件，根據(jù)比賽要求畫(huà)出電路連接圖。

5、在keil中編寫(xiě)比賽所需要的程序，之后進(jìn)行debug命令調(diào)試，此時(shí)可以等到模擬仿真的結(jié)果（如圖2所示）。

圖2 進(jìn)行debug命令調(diào)試

三、技能大賽常用模塊的實(shí)際應(yīng)用

根據(jù)各省市技能大賽的設(shè)備要求，亞龍YL-236型單片機(jī)控制功能考核裝置包括AT89S52主機(jī)模塊、顯示模塊、繼電器模塊、矩陣鍵盤(pán)模塊、A/D模塊，溫感模塊，以及步進(jìn)電機(jī)模塊等?？梢赃M(jìn)行的實(shí)驗(yàn)包括流水燈實(shí)驗(yàn)、數(shù)碼管實(shí)驗(yàn)、液晶顯示實(shí)驗(yàn)、定時(shí)器中斷實(shí)驗(yàn)、交直流電機(jī)實(shí)驗(yàn)、矩陣鍵盤(pán)實(shí)驗(yàn)、溫感實(shí)驗(yàn)、AD轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)、機(jī)械臂實(shí)驗(yàn)等。在此基礎(chǔ)上,還可以進(jìn)行8255擴(kuò)展模塊的設(shè)計(jì)與應(yīng)用。

下面以技能大賽中最常用的顯示模塊為例，介紹一例Proteus和Keil仿真的實(shí)際應(yīng)用（如圖3所示）。

圖3 Proteus和Keil仿真的實(shí)際應(yīng)用

在Keil軟件下建立一個(gè)項(xiàng)目組，按比賽任務(wù)指導(dǎo)書(shū)要求編寫(xiě)程序，在編完程序后執(zhí)行代碼編譯，右鍵選中AT89S52選項(xiàng)，單擊左鍵，在彈出的Edit component對(duì)話框中的program file一欄中，加載執(zhí)行代碼編譯好的源文件，點(diǎn)擊調(diào)試按鈕，進(jìn)行軟件和硬件的模擬仿真調(diào)試。

在Proteus軟件中，仿真工具欄的控制鍵顏色由黑變?yōu)榫G。點(diǎn)擊工具欄的按鈕運(yùn)行，可以觀察到程序運(yùn)行的結(jié)果，LED燈依次點(diǎn)亮，并可以按照賽題要求隨機(jī)點(diǎn)亮所需LED燈，此時(shí)達(dá)到題目的要求。

1、萬(wàn)能LED流水燈的C語(yǔ)言程序編寫(xiě)如下：

#includelt;reg52.hgt;

#includelt;intrins.hgt;

#define uchar unsigned char

#define uint unsigned int

uchar code tab[]={0x77,0x33,0x11,0x00,0x88,0xcc,0xee,0xff};

sbit LED=P3;

uchar aa,x,temp;

void main()

{ x=0;

TMOD=0X01;

TH0=(65536-46080)/256;

TL0=(65536-46080)%256;

EA=1;

ET0=1;

TR0=1;

while(1)

{ P3=tab[x];

if(x==8)

{ x=0; } } }

void time() interrupt 1

{ TH0=(65536-46080)/256;

TL0=(65536-46080)%256;

aa++;

if (aa==10)

{aa=0;

x++; } }

2、液晶點(diǎn)陣屏的C語(yǔ)言程序編寫(xiě)如下：

#includelt;reg52.hgt;

#includelt;intrins.hgt;

#define uchar unsigned char

#define uint unsigned int

sbit row0=P3^0; sbit col0=P3^2;

sbit col1=P3^3; sbit col2=P3^4;

sbit col3=P3^5; sbit key=P1^1;

sbit key1=P1^2;

uchar i,temp,aa,a,b;

uchar code da[]={/*-- 文字: 大 --*/

/*-- 宋體12；此字體下對(duì)應(yīng)的點(diǎn)陣為：寬x高=16x16 --*/

}；

void delay(uint z)

{ uint x,y;

for(x=z;xgt;0;x--)

for(y=110;ygt;0;y--);

}

void main( )

………

四、軟件仿真應(yīng)用中的思考

1、學(xué)生在編寫(xiě)程序時(shí)應(yīng)當(dāng)關(guān)閉主機(jī)和仿真器模塊電源，為了減少不必要的損耗，要等程序編好后需下載調(diào)試時(shí)再打開(kāi)電源。用電子連線接線時(shí)注意+-極性，不要接反。接線原則是用到哪個(gè)模塊就接哪個(gè)模塊，不用的模塊不用接。使用仿真器進(jìn)行仿真時(shí)，應(yīng)注意仿真頭正反方向，確認(rèn)后把仿真頭插入主機(jī)槽中即可。

2、設(shè)置Keil C51軟件的部分選項(xiàng)

單擊options for target選項(xiàng)，彈出對(duì)話框窗口，點(diǎn)擊debug選項(xiàng)卡，在出現(xiàn)的下拉菜單里選中proteus vsm monitor-51 driver。此時(shí)還需要點(diǎn)擊use選項(xiàng)前面表明選中的小圓點(diǎn)。

點(diǎn)擊setting選項(xiàng)卡，定義數(shù)據(jù)接口，執(zhí)行編譯程序并進(jìn)入調(diào)試狀態(tài)，生成可執(zhí)行文件。

3、生成hex文件時(shí)注意事項(xiàng)

用Keil C51編寫(xiě)程序生成hex文件，hex文件屬于文本文件，可以用記事本程序來(lái)查看。hex文件的一行稱為一個(gè)記錄，通常編譯后的hex文件由若干條記錄組成，一般格式為：LLAATTDDCC.

TT表示記錄類型，00表示數(shù)據(jù)記錄，01表示文件結(jié)束，有的軟件會(huì)產(chǎn)生大于01的記錄類型，此時(shí)可以忽略。 CC表示校驗(yàn)和，若將其本身與記錄中除起始標(biāo)志外的所有字節(jié)相加應(yīng)為0則正確，不為0則有錯(cuò)誤，應(yīng)及時(shí)查找并修改。

五、結(jié)束語(yǔ)

Proteus與Keil軟件聯(lián)調(diào)結(jié)合進(jìn)行模擬仿真，具有比較明顯的優(yōu)勢(shì)，不僅可以迅速直觀的看到程序運(yùn)行結(jié)果，而且排除了原材料消耗和設(shè)備損壞等因素，可以幫助學(xué)生熟悉單片機(jī)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)方法，彌補(bǔ)理論教學(xué)的不足。在各省市職業(yè)技能大賽中學(xué)生通過(guò)軟件模擬仿真實(shí)驗(yàn)，可以更快、更好地編寫(xiě)程序、調(diào)試設(shè)備，這對(duì)進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的綜合分析能力、排除故障能力和開(kāi)發(fā)、創(chuàng)新能力具有重要意義。

[1]杜樹(shù)春編．Proteus與Keil 設(shè)計(jì)與仿真[M]．電子工業(yè)出版社．

[2]林立編．單片機(jī)原理及應(yīng)用[M]．電子工業(yè)出版社．

[3]丁明亮編．51單片機(jī)應(yīng)用與仿真[M]．北京航空航天大學(xué)出版社．

支松柏，講師，現(xiàn)供職于安徽滁州技師學(xué)院機(jī)電與汽車工程系。