第13章Keilc51和Proteus虛擬仿真平臺的使用

113.1Keilc51的使用13.2Proteus虛擬仿真平臺的使用13.2.1Proteus的功能13.2.2ProteusISIS編輯環境13.2.2.1ProteusISIS界面的3個窗口13.2.2.2主菜單欄功能13.2.2.3ProteusISIS的主工具欄13.2.2.4ProteusISIS的工具箱13.2.3Proteus的虛擬仿真調試工具13.2.3.1激勵源13.2.3.2虛擬儀器13.2.3.3圖表仿真213.2.4仿真工具欄13.2.5Proteus虛擬設計與仿真13.2.5.1虛擬設計與仿真步驟13.2.5.2Proteus虛擬設計與仿真案例13.2.6Proteus與Keil的聯調13.1集成開發環境keilC51簡介KeilC51是德國KeilSoftware公司出品的51系列兼容單片機C語言軟件開發系統。Keil提供了包括C編譯器、宏匯編、鏈接器、庫管理和功能強大的仿真調試器等在內的完整開發方案，通過一個集成開發環境（μVision）將這些部分組合在一起。uVision是一個基于Windows的集成開發環境(IDE)，目前最新的版本是μVision5。13.1.1KeilμVision5運行環境介紹μVision5支持所有的Keil80C51的工具軟件，包括C51編譯器、宏匯編器、鏈接器/定位器和目標文件至Hex格式轉換器，μVision5可以自動完成編譯、匯編和鏈接程序等操作。具體說明如下。1．C51編譯器和A51匯編器由μVision5IDE創建的C源文件或匯編源文件，可以被C51編譯器或A51匯編器處理，生成可重定位的object文件。KeilC51編譯器在遵循ANSI標準，支持C語言的所有標準特性的同時，又增加了很多與51單片機硬件相關的編譯特性，可以實現對51單片機所有資源的操作。2．LIB51庫管理器LIB51庫管理器可以把由編譯器、匯編器創建的目標文件構建成目標庫（.LIB）。這些庫是按規定格式排列的目標模塊，可在以后被鏈接器所使用。3．BL51鏈接器/定位器BL51鏈接器使用從庫中提取出來的目標模塊和由編譯器、匯編器生成的目標模塊創建一個絕對地址目標模塊，絕對地址目標文件或模塊包括不可重定位的代碼和數據。所有的代碼和數據都被固定在具體的存儲器單元中。4．軟件調試器軟件調試器能進行快速、可靠的程序調試。調試器包括一個高速模擬器，可以使用它模擬整個80C51系統，包括片上外圍器件和外部硬件。當用戶從器件數據庫選擇器件時，這個器件的屬性會被自動配置。13.1.2KeilC51的安裝以安裝KeilC51V9.59版本為例。為了使KeilC51軟件的性能達到最佳，建議計算機的最低配置如下：（1）1GHz以上32位或64位CPU；（2）1GB以上系統內存；（3）大于1GB安裝KeilC51軟件所需的硬盤空間;（4）

WindowsVista、Windows7、

Windows8或Windows10操作系統。

在滿足系統配置的計算機上，可以按照下面的步驟安裝KeilC51軟件。（1）在keil的官網上可下載安裝程序c51v959.exe，下載后運行該軟件，出現如圖13-1所示安裝向導界面，界面上有當前版本號，并要求確認是否安裝。（2）單擊Next按鈕，出現如圖13-2所示的版權對話框。（3）單擊Next按鈕，出現如圖13-3所示的安裝路徑對話框。系統默認的安裝路徑為C：\Keil，用戶可以選擇其他安裝路徑。（4）確定好安裝路徑后，單擊Next按鈕，出現如圖13-4所示的信息對話框，用戶需按照要求填好。（5）信息填好后，單擊Next按鈕，出現如圖13-5所示的安裝畫面。（6）安裝完成后，出現如圖13-6所示的完成對話框，單擊Finish，安裝過程就全部結束了。

至此KeilC51就安裝完成了，但為了不受編譯代碼大小限制和能有更好的用戶體驗，就需要購買授權或注冊。13.1.3KeilC51的使用安裝完成后，可在桌面上出現KeilC51軟件的快捷圖標。單擊該快捷圖標，就會啟動軟件，屏幕如圖13-7所示。幾秒后出現編輯界面，如圖13-8所示，圖中標出了KeilC51界面各窗口的名稱。圖13-7KeilC51的啟動屏幕

在KeilC中，文件的管理采用的是工程（也叫項目）方式，而不是單一文件方式。工程管理器的功能是對C51源程序、匯編源程序、頭文件等文件統一管理，還可以對文件進行分組。工程管理窗口的內容及分布，與Windows的資源管理器相似，如圖13-9所示。圖13-9KeilC51的工程管理器下面通過簡單的編程與調試，引導大家學習KeilC51軟件的基本使用方法和調試技巧。1．創建工程編寫一個新的應用程序前，首先要建立工程（Project）。KeilC51用工程管理的方法把一個程序設計中所需用到的、互相關聯的程序鏈接在同一工程中。這樣，打開一個工程時，所需要的關聯程序就都進入了調試窗口，從而方便用戶對工程中各個程序的編寫、調試和存儲。（1）在圖13-8所示的編輯界面下，單擊菜單欄中的Project，出現下拉菜單，單擊選中NewμVisionProject選項，如圖13-10所示。圖13-10新建工程文件（2）單擊NewμVisionProject選項后，會彈出CreateNewProject窗口，如圖13-11所示。在“文件名(N)”一欄輸入新建工程的名字后，再選擇工程的保存路徑，最后單擊“保存（S）”按鈕即可。工程文件保存后的擴展名為“.uvproj”。以后直接雙擊此文件就可打開先前建立的工程。建議每新建一個工程都要在適當的磁盤位置新建一個文件夾用來保存工程文件，以方便管理。圖13-11“CreateNewProject”窗口（3）選擇單片機，單擊“保存（S）”按鈕后，會彈出如圖13-12所示的SelectDeviceforTarget(選擇單片機)窗口，可根據使用的單片機來選擇。右邊的Description是對用戶選擇芯片的介紹，然后單擊“OK”按鈕。（4）在上一步中，單擊“OK”按鈕后，會出現如圖13-13所示的對話框。如果需要復制啟動代碼到新建的工程，選擇單擊“是”，會出現圖13-14所示的窗口，如選擇單擊“否”，圖中的啟動代碼項“STARTUP.A51”不會出現，到此新的工程已經創建完畢。圖13-13是否復制啟動代碼到工程對話框圖13-14新建工程完成圖2．工程的設置工程創建完畢后，還需對工程進行進一步的設置，以滿足要求。右鍵單擊工程窗口的Target1，選擇OptionsforTarget‘Target1’選項，出現工程設置對話框，如圖13-15所示。該對話框有多個頁面，通常需要設置的有兩個，一個是Target頁面，另一個是Output頁面，其余設置取默認值即可。（1）Target頁面①Xtal(MHz)：設置晶體振蕩器頻率，默認值是所選目標CPU的最高可用頻率值，可根據需要重新設置。該設置與最終產生的目標代碼無關，僅用于軟件模擬調試時顯示程序執行時間。正確設置該數值，可使得顯示時間與實際所用時間一致，一般將其設置成與目標樣機所用的頻率相同，如果不必了解程序執行時間，也可不設置。②MemoryModel：設置RAM的存儲器模式，有3個選項。Small：所有變量都在單片機內部RAM中。Compact：可以使用1頁外部RAM。Large：可以使用全部外部擴展的RAM。③CodeRomSize：設置程序空間的使用模式，有3個選項。Small：只使用低于2KB的程序空間。Compact：單個函數的代碼量不超過2KB，整個程序可以使用64KB程序空間。Large：可以使用全部64KB程序空間。④Useon-chipROM：是否僅使用片內ROM選項。注意，選中該項并不會影響最終生成的目標代碼量。⑤Operationsystem：操作系統選項。Keil提供了兩種操作系統：Rtxtiny和Rtxfull。通常不選操作系統，直接選用默認項None。⑥Off-chipCodeMemory：用以確定系統擴展的程序存儲器的地址范圍。⑦Off-chipXdataMemory：用以確定系統擴展的數據存儲器的地址范圍。上述選項必須根據所用硬件來決定，如果是最小應用系統，不進行任何擴展，按默認值設置。（2）Output頁面單擊OptionsforTarget‘Target1’窗口中的Output選項，就會出現Output頁面，如圖13-16所示。①CreateHEXFile：生成可執行代碼文件。選擇此項后即可生成單片機可運行的十六進制文件（.hex格式文件），擴展名為.hex。②SelectFolderforobjects：選擇最終的目標文件所在的文件夾，默認為工程文件所在文件夾下的子文件夾Objects，通常選默認。③NameofExecutable：用于指定最終生成的目標文件的名字，默認與工程文件名相同，通常選默認。④Debuginformation：將會產生調試信息，這些信息用于調試，如果需要對程序進行調試，應選中該項。其他選項選默認即可。3．建立源文件（1）選擇File→New菜單命令，或單擊快捷按鈕，這時會出現圖13-17所示窗口。在這個窗口中會出現一個空白的文件編輯畫面，用戶可在這里輸入編寫的程序源代碼。（2）選擇File→Save菜單命令或單擊快捷按鈕，保存用戶程序文件，這時會彈出圖13-18所示的SaveAs對話框，首先選擇文件的保存路徑，與剛才新建的工程保存在同一路徑下。然后在“文件名(N)”欄右側的編輯框中鍵入文件名，同時，必須鍵入正確的擴展名，如果用C51語言編程，則擴展名為“.c”，如果用匯編語言編程，則擴展名為“.asm”。完成上述步驟后單擊“保存”，此時新文件就創建完成了。（3）輸入C51源程序輸入程序時，KeilC51會自動識別關鍵字，并以不同的顏色提示用戶加以注意，這樣會使用戶少犯錯誤，有利于提高編程效率。程序輸入完畢后，如圖13-19所示。4．添加用戶源程序文件新的工程文件創建完成后，就需要將用戶源程序文件添加到這個工程中。在工程窗口中，右鍵單擊SourceGroup1，選擇AddExistingFilestoGroup‘SourceGroup1’選項后，會出現如圖13-20所示的AddFilestoGroup‘SourceGroup1’對話框。在該窗口中選擇要添加的文件，單擊這個文件后，再單擊“Add”按鈕，一次可以加入多個文件，文件添加完畢時，單擊“Close”按鈕。這時的工程窗口如圖13-21所示。此時，文件夾中多了一個子項“Hello.c”。圖13-20添加文件圖13-21文件已添加到工程中已添加到工程中的文件還可以被移出：在工程管理器中欲移走的文件上點擊鼠標右鍵，在彈出的菜單中選擇RemoveFile***.c選項即可。5．工程的編譯鏈接與調試上面在文件編輯窗口中建立了文件“Hello.c”，并且將文件添加到了工程中，下面還需要將工程進行編譯和調試，最終生成可執行的.hex文件。具體步驟如下。（1）程序的編譯鏈接選擇Project->Buildtarget菜單命令或單擊快捷按鈕，對當前工程進行鏈接，如果當前文件已修改，軟件會先對該文件進行編譯，然后再連接以產生目標代碼；如果選擇Project->RebuildAlltargetfiles菜單命令或單擊快捷按鈕，將會對當前工程中的所有文件重新進行編譯然后再鏈接，確保最終生產的目標代碼是最新的；而Project->Translate菜單命令或單擊快捷按鈕，則僅對當前打開的活動源文件進行編譯，不進行鏈接。編譯信息將出現在輸出窗口BuildOutput中，如果源程序中有語法錯誤，會有錯誤報告出現，雙擊該行，可以定位到出錯的位置，對源程序反復修改之后，最終會得到如圖13-22所示的編譯無誤的結果，并生成相應的目標文件（Hello.hex文件），該文件即可被編程器讀入并寫到芯片中，同時還產生了一些其它相關的文件，可被用于Keil的仿真與調試，這時可以進入下一步的調試工作。圖13-22編譯成功并生成hex文件的軟件界面（2）程序調試程序編譯鏈接后，就可進行調試與仿真。選擇Debug→Start/StopDebugSession菜單命令或單擊開始/停止調試的快捷按鈕，進入程序調試狀態，如圖13-23所示。在調試狀態下，可用全速運行、跟蹤運行、單步運行、跳出函數、運行到光標處等方式進行調試，分別對應Debug菜單下的Go、Step、StepOver、Stepout、RuntoCursorline選項，也可用與菜單命令同等功能的快捷按鈕。再次選擇Debug→Start/StopDebugSession選項或單擊開始/停止調試的快捷按鈕，退出調試狀態。在圖13-23中出現了一行新增加的用于調試的快捷命令按鈕，如圖13-24所示。還有幾個原來就有的用于調試的快捷按鈕，如圖13-25所示。這些圖標大多數是與菜單Debug下拉菜單中的各子命令一一對應的，只是快捷按鈕比下拉菜單使用起來更加方便快捷。此外，插入或清除斷點最簡單的方法，是將鼠標移至需要插入或清除斷點的行首雙擊鼠標。調試狀態下，可觀察單片機資源的狀態，例如程序存儲器、數據存儲器、特殊功能寄存器、變量及串行口的狀態。①寄存器的觀察與修改在調試狀態下，選擇View→RegistersWindow菜單命令單擊對應的快捷按鈕，就會顯示或隱藏寄存器窗口。在圖13-24左面的工程管理器窗口下包含了2個標簽，分別是Project和Registers，即工程窗口和寄存器窗口，通過單擊鼠標可以在兩者之間切換。寄存器窗口中的寄存器分為2組：通用寄存器和系統寄存器。通用寄存器為8個工作寄存器R0～R7，系統寄存器包括寄存器A、B、SP、DPTR、PC、states、sec、PSW，其中states為運行的機器周期數，sec為運行的時間。調試過程中，可通過兩種方式修改寄存器值(除了sec和states之外)。一種是用左鍵雙擊寄存器值進行修改；另一種是在圖13-24所示的調試命令窗口直接輸入寄存器的值，如輸入“A=0x32”，則寄存器A的值立即顯示0x32。②存儲器的觀察與修改在調試狀態下，選擇View→MemoryWindows菜單命令或單擊對應的快捷按鈕，就會顯示或隱藏存儲器窗口。存儲器窗口包含4個標簽，即有4個顯示區，分別是Memory1、Memory2、Memory3、Memory4。在圖13-24所示的存儲器窗口的地址欄處輸入不同類型的地址，可以觀察不同的存儲區域。觀察片內RAM直接尋址的data區：在Address欄輸入D:xxH，便顯示從xxH地址開始的數據。高128字節顯示的是特殊功能寄存器的內容。觀察片內RAM間接尋址的idata區：在Address欄輸入I:xxH，便顯示從xxH地址開始的數據。高128字節顯示的也是數據區的內容。觀察片外RAM的xdata區：在Address欄輸入X:xxxxH，便顯示從xxxxH地址開始的數據。觀察程序存儲器ROMcode區：在Address欄輸入C:xxxxH，便顯示從xxxxH地址開始的程序代碼。

程序存儲器中的數據不能修改。其他3個區域數據的修改方法有兩種，一種是鼠標右鍵單擊欲修改單元，在彈出的菜單中選擇ModifyMemoryat0x…命令，執行該命令，在又彈出的數據輸入欄中輸入數據，然后用鼠標左鍵點擊OK按鈕即可。另一種是鼠標左鍵雙擊欲修改單元，直接輸入新的數據即可。③變量的觀察與修改在調試狀態下，選擇View→WatchWindows菜單命令或單擊對應的快捷按鈕，就會顯示或隱藏變量窗口。變量窗口包含2個顯示區，分別是Watch1和Watch2，顯示指定變量。雙擊Enterexpression，輸入要觀察的變量名，這樣在程序運行中，就可以觀察這些變量的變化情況。觀察變量更簡單的方法是在程序停止運行時，將光標放到要觀察的變量上停大約1秒，就會出現對應變量的當前值。④串行口的觀察在調試狀態下，選擇View→SerialWindows菜單命令或單擊對應的快捷按鈕，就會顯示或隱藏串行口窗口。串行口窗口提供了一個調試串行口的界面，從串行口發送或接收的數據，都可以在該窗口顯示或輸入。上述工程Hello.uvproj的運行結果如圖13-26所示。圖13-26工程Hello.的運行結果13.2Proteus虛擬仿真平臺的使用Proteus是英國LabcenterElectronics公司于1989年開發的EDA工具軟件，其功能強大，集電路設計、制版及仿真等多種功能于一身，在全球廣泛應用。13.2.1Proteus的功能與應用軟件1．Proteus的功能Proteus不僅可以對電工、電子技術涉及的電路進行設計與分析，還支持ARM7(LPC21xx)、ARM9、PIC、AtmelAVR、MotorolaHCXX、MSP430以及8051/8052等系列微處理器仿真；Proteus元件庫中包含幾萬種元件模型，可方便地對RAM、ROM、LED/LCD顯示、鍵盤、按鈕、開關、常用電機、ADC、DAC、總線驅動器、實時時鐘芯片等通用外圍設備、外部測試儀器一同仿真，其虛擬終端還可對RS-232總線、I2C總線、SPI總線動態仿真。單片機系統的仿真是ProteusVSM的主要特色。用戶可在Proteus中直接編輯、編譯、調試代碼，并直觀地看到仿真結果。VSM甚至能仿真多個CPU，它能方便地處理含兩個或兩個以上微控制器的系統設計。512．Proteus的應用軟件Proteus是一個基于ProSPICE混合模型仿真器的、完整的嵌入式系統軟硬件設計仿真平臺。它主要包含ISIS和ARES應用軟件。（1）ISIS：是智能原理圖輸入系統，是系統設計與仿真的基本平臺。（2）ARES：是高級PCB布線編輯軟件。Proteus支持第三方的軟件編譯和調試環境，如KeilC51μVision3、MPLAB（PIC系列單片機的C語言開發軟件）等。這使得在Proteus中，從原理圖設計、單片機編程、系統仿真到PCB設計一氣呵成，真正實現了從概念到產品的完整設計，因此，縮短了設計周期，降低了生產成本，提高了設計成功率。Proteus一般使用步驟如下：（1）先在ProteusISIS環境下繪出單片機系統的硬件原理電路圖；（2）在KeilC51環境下書寫并編譯好十六進制程序文件，然后在ProteusISIS環境下仿真調試通過。（3）在ARES環境中完成原理圖生成網絡表及設計布局，根據PCB加工成電路板和安裝焊接完成實際電路。53（4）將程序代碼通過編程器或在線燒錄到單片機的程序存儲器中，然后運行程序觀察用戶樣機的運行結果；（5）實物運行出錯時，再連接硬件仿真器或直接在線修改程序，并分析、調試。13.2.2ProteusISIS編輯環境通過Proteus的VSM(虛擬仿真模式)，可以對模擬電路、數字電路、模數混合電路、單片機及外圍元器件等電子線路進行系統仿真。Proteus軟件由ISIS和ARES兩部分構成，其中ISIS是一款便捷的電子系統原理設計和仿真平臺軟件，ARES是一款高級的PCB布線編輯軟件。1．ProteusISIS的特點ProteusISIS的特點如下：（1）單片機仿真和SPICE電路仿真的完美結合。具有模擬電路仿真、數字電路仿真、單片機及其外圍電路仿真、RS-55232動態仿真、I2C調試器仿真、SPI調試器仿真等功能；有各種虛擬儀器，如示波器、邏輯分析儀、信號發生器等。（2）強大的原理圖繪制功能。（3）支持主流單片機系統的仿真。支持68000系列、8051系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列以及各種外圍芯片。（4）提供軟件調試功能。對硬件仿真系統和軟件仿真系統同時具有全速、單步、設置斷點等調試功能，可觀察各個變量、寄存器等狀態。（5）支持第三方的軟件編譯和調試環境，如KeilC51μVision3、MPLAB（PIC系列單片機的C語言開發軟件）等。57圖13-1ProteusISIS原理電路圖繪制界面2．ProteusISIS編輯環境Proteus安裝完后，單擊桌面上的ISIS運行界面圖標，出現的ProteusISIS原理電路圖繪制界面如圖13-1所示。13.2.2.1ProteusISIS界面的3個窗口ISIS界面主要有3個窗口：點狀的柵格區域為編輯窗口，左上方為預覽窗口，左下方為元器件列表區，即對象選擇窗口。1．原理圖編輯窗口編輯窗口用于放置元器件，進行連線，繪制原理圖。2．預覽窗口預覽窗口可顯示2個內容。（1）在預覽窗口中，有兩個框，固定的藍框表示當前編輯窗口的邊界，可移動的綠框表示當前編輯窗口顯示的區域。單擊綠框中某一點，拖動鼠標改變綠框的位置，可改變原理圖的可58視范圍，再一次單擊鼠標，將固定綠框，同時固定原理圖的可視范圍。（2）當從對象選擇窗口中選中一個對象時，預覽窗口可以預覽選中的對象。3．對象選擇窗口用來選擇元器件、終端、儀表等對象。ProteusISIS對象選擇窗口如圖13-2所示，在該元件列表區域，表明當前所處模式以及選擇的對象列表。在該窗口有兩個按鈕：“P”為元器件選擇按鈕，“L”為庫管理按鈕。圖13-2中，從元件列表，圖13-2ProteusISIS對象選擇窗口看出選擇了AT89C51單片機、1N4148高速開關二極管、G2R-14-DC5繼電器、LED、NPN三極管、電阻等元器件。13.2.2.2主菜單欄功能ProteusISIS整體界面的最上面一行為主菜單欄，包括File(文件)、View(視圖)、Edit(編輯)、Library(庫)、Tools(工具)、Design(設計)、Graph(圖形)、Source(源文件)、Debug(調試)、Template(模板)、System(系統)和Help(幫助)等命令，如圖13-3所示。單擊任一菜單后都將彈出其子菜單項。下面介紹主要的命令。

61圖13-3ProteusISIS主菜單欄1．File(文件)菜單File(文件)菜單包括項目的新建設計、打開設計、保存設計、導入/導出文件、打印、顯示設計文檔，以及退出ProteusISIS系統等。ProteusISIS下單片機系統原理圖文件擴展名為“.DSN”，用于虛擬仿真。新建一個原理圖文件的主要操作是：（1）點擊“文件”→“新建設計”（也可直接點擊主工具欄中的快捷圖標），出現一個空的A4紙，新設計的默認名為“UNTITLED.DSN”；63（2）給新設計命名時，點擊“文件”→“保存設計”（也可直接點擊主工具欄中的快捷圖標），輸入新的文件名保存即可。2．View(視圖)菜單View(視圖)菜單包括是否顯示網格、設置格點間距、縮放電路圖及顯示與隱藏各種工具欄等。3．Edit(編輯)菜單Edit(編輯)菜單包括撤銷/恢復操作、查找與編輯元器件、剪切、復制、粘貼對象、設置多個對象的層疊關系等。4．Tools(工具)菜單工具菜單包括實時注解、自動布線、查找并標記、屬性分配工具、全局注解、導入文本數據、元器件清單、電氣規則檢查、編譯網絡標號、編譯模型、將網絡標號導入PCB以及從PCB返回原理設計等工具欄。5．Design(設計)菜單設計菜單具有編輯設計屬性、編輯原理圖屬性、編輯設計說明、配置電源、新建原理圖、刪除原理圖、在層次原理圖中總圖與子圖以及各子圖之間互相跳轉和設計目錄管理等功能。646．Graph(圖形)菜單圖形菜單具有編輯仿真圖形、添加仿真曲線、仿真圖形、查看日志、導出數據、清除數據和一致性分析等功能。7．Source(源文件)菜單源文件菜單具有添加/刪除源文件、定義代碼生成工具、設置外部文本編輯器和編譯等功能。8．Debug(調試)菜單調試菜單具有啟動調試、執行仿真、單步運行、斷點設置和重新排布彈出窗口等功能。9．Library(庫)菜單庫操作菜單具有選擇元器件及符號、制作元器件及符號、設65置封裝工具、分解元件、編譯庫、自動放置庫、校驗封裝和調用庫管理器等功能。10．Template(模板)菜單模板菜單可以設置圖形格式、文本格式、設計顏色以及連接點和圖形。11．System(系統)菜單系統設置菜單具有設置系統環境、路徑、圖紙尺寸、標注字體、熱鍵以及仿真參數和模式等功能。12．Help(幫助)菜單幫助菜單具有版權信息、ProteusISIS學習教程和示例等功能。13.2.2.3ProteusISIS的主工具欄主工具欄位于主菜單下面，以圖標形式給出，如圖13-4所示，工具欄中共有38個快捷按鈕，欄中每一個按鈕，都對應一個具體的菜單命令，主要為了快捷而方便地使用命令。38個快捷鍵組成四組，分別是File工具欄、View工具欄、Edit工具欄和Design工具欄。67圖13-4ProteusISIS主工具欄1．File工具欄的功能File工具欄的7個快捷按鈕從左到右功能如表13-1所示。68表13-1File工具欄的功能692．View工具欄的功能View工具欄的8個快捷按鈕從左到右功能如表13-2所示。序號圖標功能1

刷新顯示2

網格控制按鈕3

放置連線點4

以鼠標點為中心居中5

放大6

縮小7

查看整張圖8

查看局部圖表13-2View工具欄的功能3．Edit工具欄的功能Edit工具欄13個快捷按鈕從左到右功能如表13-3所示。70序號圖標功能1

撤銷上一步操作2

恢復上一步的操作3

剪切選中對象4

復制選中對象至剪切板5

從剪切板粘貼6

復制選中的塊對象7

移動選中的塊對象8

旋轉選中的塊對象9

刪除選中的塊對象10

從庫中選取器件11

創建器件12

封裝工具13

釋放元件表13-3Edit工具欄的功能4．Design工具欄的功能Design工具欄的10個快捷按鈕從左到右功能如表13-4所示。71序號圖標功能1

自動連線2

查找并連接3

屬性分配工具4

設計瀏覽器5

新建圖紙6

移動頁面/刪除頁面7

退出到父頁面8

產生元件列表9

產生電氣規則檢測報告10

生成網表并傳輸到ARES表13-4Design工具欄的功能13.2.2.4ProteusISIS的工具箱ProteusISIS整體界面的左側為工具箱，選擇不同的工具箱快捷按鈕，系統將提供相應的操作工具。工具箱分模型工具欄、2D圖形模式、旋轉及翻轉工具欄3部分。選擇不同的工具箱圖標按鈕，對象選擇器會顯示相應的內容?？娠@示對象的類型包括元器件、標注、終端、引腳、圖形符號、圖表、激勵源和虛擬儀器等。（1）模型工具欄快捷按鈕功能模型工具欄快捷按鈕圖標及功能如表13-5所示。72表13-5模型工具欄快捷按鈕圖標及功能

其中，單擊模型工具欄中“選擇端子”快捷按鈕圖標，在對象選擇器中將列出各種常用終端供選擇，如圖13-5所示，具體端子內容如表13-6所示。74圖13-5ProteusISIS常用選擇端子75表13-6ProteusISIS常用選擇端子圖標及功能（2）2D圖形模式快捷按鈕功能2D圖形模式快捷按鈕圖標及功能如表13-7所示。表13-72D圖形模式快捷按鈕圖標及功能序號圖標功能1

畫線2

畫一個方框3

畫圓4

畫一段弧線5

放置閉合線6

放置圖形文本7

放置圖形符號8

放置圖形標記（3）旋轉及翻轉快捷按鈕功能旋轉及翻轉快捷按鈕圖標及功能如表13-8所示。77序號圖標功能1

順時針方向旋轉按鈕，以90°偏置改變元器件的放置方向2

逆時針方向旋轉按鈕，以90°偏置改變元器件的放置方向3

水平鏡像旋轉按鈕，以Y軸為對稱軸，按180°偏置旋轉元器件4

垂直鏡像旋轉按鈕，以X軸為對稱軸，按180°偏置旋轉元器件表13-8旋轉及翻轉快捷按鈕圖標及功能7813.2.3Proteus的虛擬仿真調試工具ProteusISIS軟件提供了多種虛擬仿真工具，可對設計好的電路圖進行仿真，以檢查設計結果的正確性，為單片機系統的電路設計、分析和軟硬件聯調帶來了極大的方便。1．激勵源ProteusISIS為電路提供了如表13-9所示的各種類型的虛擬激勵信號源，允許對其參數進行設置。單擊左側工具箱中的“GeneratorMode”按鈕圖標，出現如圖13-6所示的各種類型的激勵信號源的名稱列表，點擊某一激勵源，在預覽窗口顯示對應的符號，圖13-6中選擇的是“單周期數字脈沖發生器”，在預覽窗口中顯示該信號源符號。79表13-9ProteusISIS的虛擬激勵信號源80圖13-6ProteusISIS各種激勵信號源812．虛擬儀器ProteusISIS提供了多種虛擬儀器，單擊左側工具箱中的快捷按鈕“VirtualInstrumentsMode”，列出所有的虛擬儀器名稱，如圖13-7所示，點擊某一激勵源，在預覽窗口顯示對應的符號，圖13-7中選擇了“虛擬示波器(OSCILLOSCOPE)”，在預覽窗口中顯示其符號，各名稱列表所對應的虛擬儀器名稱如表13-10所示。圖13-7ProteusISIS的虛擬儀器列表83表13-10ProteusISIS的虛擬儀器843．圖表仿真（1）圖表仿真的波形類型ProteusISIS的虛擬儀器為用戶提供交互動態仿真功能，但仿真狀態和結果隨著仿真結束也消失了，不能滿足打印及長期分析的要求。ProteusISIS還提供靜態的圖表仿真功能，無須運行仿真，隨著電路參數的修改，電路中的各點波形將重新生成，并以圖表的形式留在電路圖中，供分析或打印。85在ProteusISIS的左側工具箱中選擇圖形模式快捷按鈕“GraphMode”，在對象選擇區列出了所有的波形類別，如圖13-8所示，其含義如表13-11所示。圖13-8ProteusISIS仿真波形類型86表13-11ProteusISIS的仿真波形及含義87（2）圖表仿真功能實現的步驟圖表仿真能自動繪制出電路中某點對地的電壓或某條支路的電流相對時間軸的波形，涉及一系列按鈕和菜單的選擇，圖表仿真功能實現步驟說明如下。①在原理圖中被測點加“電壓探針”，或在被測支路加“電流探針”，接著雙擊“電壓/電流探針”，打開屬性設置對話框，為電壓/電流探針命名。②選擇放置仿真波形的類別，并在原理圖中拖出生成仿真波形的圖表框。88③在圖表框中添加探針，在圖表框中添加需要仿真波形的電壓/電流探針，即選擇主菜單“Graph”→“AddTrace”（圖形→添加軌跡），打開軌跡添加對話框。通過下拉箭頭，選中所要觀察的探針名稱。④設置圖表屬性。選擇“Graph”→“SimulateGraph”命令，則生成波形，若沒有出現完整波形，是因為圖表框的時間軸太短導致的（缺省為1秒），此時可雙擊圖表框，打開對話框，通過設置“Stoptime”，修改波形的時間軸。89⑤單擊圖表仿真按鈕，生成所加探針對應的波形，選擇“Graph”→“SimulateGraph”命令或按“空格鍵”，不需要運行仿真，探測點波形將自動生成，且保留在原理圖中，當按下“空格鍵”后，將刷新生成新的波形。⑥存盤及打印輸出。圖表仿真的應用實例，在第9章9.1.3節單片機與DAC0832接口的應用設計中具體介紹。9013.2.4仿真工具欄ProteusISIS整體界面的左下角是仿真工具欄，各圖標按鈕的功能如表13-12所示。序號圖標功能1

運行程序2

單步運行程序3

暫停程序運行4停止程序運行表13-12仿真工具欄功能13.2.5Proteus虛擬設計與仿真下面介紹ProteusISIS虛擬設計與仿真步驟，并以案例“雙機通信”為例，說明Proteus虛擬設計具體過程。13.2.5.1虛擬設計與仿真步驟在ProteusISIS環境下，設計與仿真單片機系統原理圖分為3步進行。1．ProteusISIS平臺上的原理圖設計在ProteusISIS平臺上完成單片機應用系統的電路原理圖設計，包括從Proteus原理圖庫中調用所需庫元件、外圍接口芯片、電路連接以及電氣檢測等。912．源程序設計與生成目標代碼文件在KeilμVision3平臺上進行源程序的輸入、編譯與調試，并生成十六進制目標代碼文件（*.hex文件）。3．調試與仿真在ProteusISIS平臺上，單擊單片機芯片，加載已編譯好的十六進制目標代碼文件（*.hex文件），然后運行仿真,從而實現軟硬件一體的電路仿真。在調試時，也可使用ProteusISIS與KeilμVision3聯合仿真調試，請見13.2.6節介紹。9313.2.5.2Proteus虛擬設計與仿真案例下面以案例“雙機通信”的虛擬仿真為例，詳細說明ProteusISIS平臺上的原理圖設計具體操作。1．新建或打開一個設計文件點擊菜單“文件”→“新建設計”選項（或點擊主工具欄的快捷按鈕）來新建一個文件。如果選擇前者新建設計文件，會彈出如圖13-9的“新建設計”窗口。94圖13-9“新建設計”窗口“新建設計”窗口提供多種模板，可單擊選定的模板并確定，即建立一個空白文件。也可直接單擊“確定”按鈕，選用系統默認的“DEFAULT”模板。2．保存文件第一次保存該文件時，選擇菜單“文件”→“另存為（A）”，彈出圖13-10所示的“保存ISIS設計文件”窗口，在“保存在”下拉菜單處選擇文件的保存路徑，在“文件名”位置輸入“雙機通信”，單擊“保存”。就在“案例1”子目錄下建立了一個文件名為“雙機通信”的設計文件。若不是第一次保存，可直接選擇菜單“文件”→“保存設計（S）”選項，或直接單擊快捷圖標按鈕。95圖13-10“保存ISIS設計文件”窗口3．打開已存在的文件單擊菜單“文件”→“打開設計（O）”，彈出圖13-11的“加載ISIS設計文件”窗口。在查找范圍下拉列表中查找文件所在的文件夾，在名稱列表中單擊需打開的文件名，再單擊“打開”按鈕。9798圖13-11的“加載ISIS設計文件”窗口994．元件的拾取把元件從元件拾取對話框中拾取到圖形編輯界面的對象選擇器中。元件拾取共有兩種辦法。（1）按類別查找拾取元件元件是以其英文名稱或器件代號在庫中存放。確定元件屬于的大類和子類，然后在子類所列出的元件中逐個查找，根據顯示的元件符號、參數來判斷是否找到了所需要的元件。雙擊找到的元件名，該元件便拾取到編輯界面中了。（2）直接輸入關鍵字拾取元件在對元件名熟悉后，把元件名的全稱或部分輸入到“PickDevices(元件拾取)”對話框中的“Keywords”欄，在中間的查找結果“Results”中顯示所有電容元件列表，用鼠標拖動右邊的滾動條，出現灰色標識的元件即為找到的匹配元件。本例所用到的元件清單如表13-13所示，根據元件清單，選擇元件到元件列表中。用鼠標左鍵單擊ProteusISIS界面左側預覽窗口下面的“P”按鈕，如圖13-12所示，彈出“PickDevices”(元件拾取)對話框，在“Keywords”中，輸入80C51，此時在“Results”欄中出現搜索結果列表，在右側出現“100元件預覽”和“PCB預覽”。雙擊結果列表中“80C51”，在圖形編輯界面的對象選擇窗口會添加該元件。用同樣方法依次添加表13-13中其他元件到對象選擇窗口中。當拾取完所有元件后，單擊圖13-12中“OK”按鈕，即可關閉“PickDevices”窗口，回到主界面。完成元件拾取后的對象選擇窗口如圖13-13所示。102表13-13雙機通信的元件清單103圖13-12“PickDevices”(元件拾取)對話框圖13-13完成元件拾取后的對象選擇窗口5．元件的放置、調整和參數修改（1）元件的放置把元件從對象選擇器中放置到圖形編輯區中，用鼠標單擊對象選擇區中需要放置的某一元件名，把鼠標指針移動到圖形編輯區合適位置，雙擊鼠標左鍵，元件即被放置到編輯區中。在原理圖設計中，除元器件還需要電源和地等終端，單擊工具欄中的快捷按鈕，對象選擇窗口會出現各種終端列表，可選擇合適的終端放置到原理圖中。（2）元件位置的調整①刪除元件：在圖形編輯區的元件上單擊鼠標右鍵選中元件(為紅色)，再次單擊鼠標右鍵刪除該元件；在元件以外的區域內單擊右鍵則取消選擇。元件誤刪除后可用圖標找回。②拖動元件：單個元件選中后，單擊鼠標左鍵不松動并拖動該元件。③塊移動和復制：先使用鼠標左鍵拖出一個選擇區域，使用圖標整體復制；使用圖標整體移動。④刷新頁面：使用圖標刷新圖面。⑤元件方向調整：按元件位置布置好元件。使用界面左上方的四個圖標、、、改變元件的方向及對稱性。（3）元件參數的修改用鼠標雙擊需要設置參數的元件，就會出現“編輯元件”窗口。例如，鼠標左鍵雙擊原理圖編輯區中的電阻R2，彈出“EditComponent”(元件屬性設置)對話框，把R2的“Resistance(阻值)”由10kΩ改為220Ω，如圖13-14所示。圖13-14元件參數的修改6．元件的連接（1）兩元件間繪制導線確定編輯窗口上方的自動連線圖標為按下狀態，用鼠標左鍵單擊編輯區元件的一個端點拖動到需要連接的另一個元件的端點，先松開左鍵后再單擊鼠標左鍵，即完成一根連線。如想自己布線，可在需要拐點處單擊鼠標左鍵，此時，拐點處導線的走線只能是直角。如果希望導線可按任意角度走線，確定自動連線圖標為松開時，在希望的拐點處單擊鼠標左鍵，把鼠標指針拖動到目標點再次單擊左鍵即可。要刪除一根連線，右鍵雙擊連線即可。

（2）連接導線在需要導線連接的位置，單擊連接點按鈕，會在兩根導線連接處或兩根導線交叉處添加一個節點。（3）繪制總線與分支單擊工具欄的總線“Bus”圖標按鈕，鼠標放置在繪制總線的起始位置，單擊鼠標左鍵并拖動鼠標，便可繪制出一條總線。如想要總線出現不是90°角的轉折，即按任意角度走線，應當松開自動連線圖標，在希望的拐點處單擊鼠標左鍵，拖動鼠標到目標點，在總線的終點處雙擊鼠標左鍵，即結束總線的繪制。在Proteus中，總線分支既可以用總線命令，也可以用一般連線命令。在使用總線命令畫總線分支時，粗線自動變成細線。為了使電路原理圖更專業，通常把總線分支畫成與總線成45°角的相互平行的斜線，如圖13-15所示，應當松開自動連線圖標，總線分支的走向只取決于鼠標指針的拖動。先單擊P2.0引腳的連接點，拖動鼠標，在目標拐點處單擊鼠標左鍵，然后向上拖動鼠標，在與總線成45°角相交時再次單擊鼠標左鍵確認，完成一條總線分支的繪制。依次在P2.1、P2.2等其他總線的起始點，出現一個紅色小方框處，雙擊鼠標左鍵，完成其他總線分支的繪制。圖13-15總線、總線分支和線標簽（4）放置線標簽與總線相連的導線必須要放置線標簽，這樣連接著相同線標的導線才能夠導通。從工具箱中選擇“WireLabel”圖標，把鼠標指向期望放置線標簽的總線分支位置，被選中的導線變成虛線，鼠標指針處出現一個“×”號，此時單擊鼠標左鍵，出現“EditWireLabel”對話框，在該對話框的“Label”選項卡中鍵入相應的文本，如“P20”。單擊“OK”按鈕，結束文本的輸入。單擊工具欄的圖標，再將鼠標移至需要放置線標的導線上單擊，即會出現如圖13-16所示的“EditWireLabel”對話框，將線標填入“標號”欄（例如填寫“D0”等），點擊“確定”按鈕即可。圖13-16“EditWireLabel”對話框（5）在電路原理電路圖中添加文字若在原理圖中添加書寫文字，點擊左側工具欄中的圖形文本模式的快捷按鈕，然后鼠標點擊電路原理圖要書寫文字的位置，會出現圖13-17所示的“Edit2DGraphicsText”對話框。在對話框的“String”欄中，寫入文字“單片機甲”，點擊按鍵“確定”即可。圖13-17在電路原理電路圖中添加文字經上述步驟操作，最終畫出的“雙機通信”電路如圖13-18所示。圖13-18最終畫出的“雙機通信”7．加載目標代碼文件、仿真運行（1）加載目標代碼文件在KeilμVision3平臺上進行源程序的輸入、編譯與調試，并分別生成單片機甲與單片機