第4講Proteus硬件仿真(單片機(jī)控制LED流水燈)課件

第4講Proteus仿真單片機(jī)實(shí)驗(yàn)書本第13章（P223-233）本講內(nèi)容：介紹Proteus的使用選擇元器件，畫電路圖。連接Keil。仿真結(jié)果。觀察：學(xué)會(huì)硬件的設(shè)計(jì)，觀察用Proteus仿真的結(jié)果實(shí)例：完成對LED跑馬燈的完整仿真設(shè)計(jì)。1第4講Proteus仿真單片機(jī)實(shí)驗(yàn)書本第13章（P223-第13章單片機(jī)系統(tǒng)Proteus設(shè)計(jì)與仿真基礎(chǔ)Proteus介紹Proteus7.x是目前最好的模擬單片機(jī)外圍器件的工具?？梢苑抡?1系列、AVR，PIC等常用的MCU及其外圍電路（如LCD，RAM，ROM，鍵盤，馬達(dá)，LED，AD/DA，部分SPI器件，部分IIC器件等等）。無需任何硬件實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，就能仿真調(diào)試單片機(jī)系統(tǒng)。其功能特點(diǎn)（1）原理布圖（2）PCB自動(dòng)或人工布線（3）SPICE電路仿真

2第13章單片機(jī)系統(tǒng)Proteus設(shè)計(jì)與仿真基礎(chǔ)Prote四大功能模塊（1）智能原理圖設(shè)計(jì)（ISIS）

豐富的器件庫：超過27000種元器件，可方便地創(chuàng)建新元件；智能的器件搜索：通過模糊搜索可以快速定位所需要的器件；智能化的連線功能：自動(dòng)連線功能使連接導(dǎo)線簡單快捷，大大縮短繪圖時(shí)間；支持總線結(jié)構(gòu)：使用總線器件和總線布線使電路設(shè)計(jì)簡明清晰；可輸出高質(zhì)量圖紙：通過個(gè)性化設(shè)置，可以生成印刷質(zhì)量的BMP圖紙，可以方便地供WORD、POWERPOINT等多種文檔使用。3四大功能模塊（1）智能原理圖設(shè)計(jì)（ISIS）3四大功能模塊（2）完善的電路仿真功能（Prospice）

※ProSPICE混合仿真：基于工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SPICE3F5，實(shí)現(xiàn)數(shù)字/模擬電路的混合仿真；※超過27000個(gè)仿真器件：可以通過內(nèi)部原型或使用廠家的SPICE文件自行設(shè)計(jì)仿真器件，Labcenter也在不斷地發(fā)布新的仿真器件，還可導(dǎo)入第三方發(fā)布的仿真器件；※多樣的激勵(lì)源：包括直流、正弦、脈沖、分段線性脈沖、音頻（使用wav文件）、指數(shù)信號、單頻FM、數(shù)字時(shí)鐘和碼流，還支持文件形式的信號輸入；※豐富的虛擬儀器：13種虛擬儀器，面板操作逼真，如示波器、邏輯分析儀、信號發(fā)生器、直流電壓/電流表、交流電壓/電流表、數(shù)字圖案發(fā)生器、頻率計(jì)/計(jì)數(shù)器、邏輯探頭、虛擬終端、SPI調(diào)試器、I2C調(diào)試器等；※生動(dòng)的仿真顯示：用色點(diǎn)顯示引腳的數(shù)字電平，導(dǎo)線以不同顏色表示其對地電壓大小，結(jié)合動(dòng)態(tài)器件（如電機(jī)、顯示器件、按鈕）的使用可以使仿真更加直觀、生動(dòng)；※高級圖形仿真功能（ASF）：基于圖標(biāo)的分析可以精確分析電路的多項(xiàng)指標(biāo)，包括工作點(diǎn)、瞬態(tài)特性、頻率特性、傳輸特性、噪聲、失真、傅立葉頻譜分析等，還可以進(jìn)行一致性分析；4四大功能模塊（2）完善的電路仿真功能（Prospice）4四大功能模塊（3）獨(dú)特的單片機(jī)協(xié)同仿真功能（VSM）

※支持主流的CPU類型：如ARM7、8051/52、AVR、PIC10/12、PIC16、PIC18、PIC24、dsPIC33、HC11、BasicStamp、8086、MSP430等，CPU類型隨著版本升級還在繼續(xù)增加，如即將支持CORTEX、DSP處理器；※支持通用外設(shè)模型：如字符LCD模塊、圖形LCD模塊、LED點(diǎn)陣、LED七段顯示模塊、鍵盤/按鍵、直流/步進(jìn)/伺服電機(jī)、RS232虛擬終端、電子溫度計(jì)等等，其COMPIM（COM口物理接口模型）還可以使仿真電路通過PC機(jī)串口和外部電路實(shí)現(xiàn)雙向異步串行通信；※實(shí)時(shí)仿真：支持UART/USART/EUSARTs仿真、中斷仿真、SPI/I2C仿真、MSSP仿真、PSP仿真、RTC仿真、ADC仿真、CCP/ECCP仿真；※編譯及調(diào)試：支持單片機(jī)匯編語言的編輯/編譯/源碼級仿真，內(nèi)帶8051、AVR、PIC的匯編編譯器，也可以與第三方集成編譯環(huán)境（如IAR、Keil和Hitech）結(jié)合，進(jìn)行高級語言的源碼級仿真和調(diào)試；5四大功能模塊（3）獨(dú)特的單片機(jī)協(xié)同仿真功能（VSM）5四大功能模塊（4）實(shí)用的PCB設(shè)計(jì)平臺(tái)

※原理圖到PCB的快速通道：原理圖設(shè)計(jì)完成后，一鍵便可進(jìn)入ARES的PCB設(shè)計(jì)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì)；※先進(jìn)的自動(dòng)布局/布線功能：支持器件的自動(dòng)/人工布局；支持無網(wǎng)格自動(dòng)布線或人工布線；支持引腳交換/門交換功能使PCB設(shè)計(jì)更為合理；※完整的PCB設(shè)計(jì)功能：最多可設(shè)計(jì)16個(gè)銅箔層，2個(gè)絲印層，4個(gè)機(jī)械層（含板邊），靈活的布線策略供用戶設(shè)置，自動(dòng)設(shè)計(jì)規(guī)則檢查，3D可視化預(yù)覽；※多種輸出格式的支持：可以輸出多種格式文件，包括Gerber文件的導(dǎo)入或?qū)С?，便利與其它PCB設(shè)計(jì)工具的互轉(zhuǎn)（如protel）和PCB板的設(shè)計(jì)和加工。6四大功能模塊（4）實(shí)用的PCB設(shè)計(jì)平臺(tái)6Proteus7.5的安裝運(yùn)行Proteus7.5SP3.exe，啟動(dòng)軟件安裝在BROWSEKEY時(shí)，選擇“破解”文件夾的“GrassingtonNorthYorkshire.lxk”，按Install安裝后，Close在啟動(dòng)軟件運(yùn)行前，準(zhǔn)備工作：運(yùn)行“破解”文件夾的“LXKProteus7.5SP3v2.1.2.exe”，按“Update”（更改），自動(dòng)獲得許可號

7Proteus7.5的安裝運(yùn)行Proteus7.5SP3Proteus的使用軟件打開雙擊桌面上的ISIS7Professional圖標(biāo)或者單擊屏幕左下方的“開始”→“程序”→“Proteus7Professional”→“ISIS7Professional”，出現(xiàn)如圖1-1所示界面，隨后就進(jìn)入了ProteusISIS集成環(huán)境。8Proteus的使用軟件打開8Proteus的使用ProteusISIS的工作界面是一種標(biāo)準(zhǔn)的Windows界面，如圖1-2所示。包括：標(biāo)題欄、主菜單、標(biāo)準(zhǔn)工具欄、繪圖工具欄、狀態(tài)欄、對象選擇按鈕、預(yù)覽對象方位控制按鈕、仿真進(jìn)程控制按鈕、預(yù)覽窗口、對象選擇器窗口、圖形編輯窗口。9Proteus的使用ProteusISIS的工作界面是一種Proteus的使用-跑馬燈實(shí)例學(xué)習(xí)原理圖在書本P86頁10Proteus的使用-跑馬燈實(shí)例學(xué)習(xí)原理圖在書本P86頁10Proteus的使用-跑馬燈實(shí)例學(xué)習(xí)1、添加元器件將所需元器件加入到對象選擇器窗口。PickingComponentsintotheSchematic單擊對象選擇器按鈕

11Proteus的使用-跑馬燈實(shí)例學(xué)習(xí)1、添加元器件11Proteus的使用-跑馬燈實(shí)例學(xué)習(xí)①

選擇單片機(jī)

彈出“PickDevices”頁面，在“Keywords”輸入89C51，系統(tǒng)在對象庫中進(jìn)行搜索查找，并將搜索結(jié)果顯示在“Results”中12Proteus的使用-跑馬燈實(shí)例學(xué)習(xí)①選擇單片機(jī)12Proteus的使用-跑馬燈實(shí)例學(xué)習(xí)雙擊“AT89C52”，則可將“AT89C51”添加至對象選擇器窗口。同樣方式：選擇

發(fā)光二極管LED-YELLOW瓷片電容CAP電解電容器CAP-ELEC電阻RES晶振CRYSTAL按鈕BUTTON13Proteus的使用-跑馬燈實(shí)例學(xué)習(xí)雙擊“AT89C52”，Proteus的使用-跑馬燈實(shí)例學(xué)習(xí)②放置元器件放置元器件至圖形編輯窗口PlacingComponentsontotheSchematic在對象選擇器窗口中，選中AT89C51，將鼠標(biāo)置于圖形編輯窗口該對象的欲放位置、單擊鼠標(biāo)左鍵，該對象被完成放置

14Proteus的使用-跑馬燈實(shí)例學(xué)習(xí)②放置元器件14③參數(shù)設(shè)置（編輯元件）

④放置總線、連接元器件、電源與接地等Proteus的使用-跑馬燈實(shí)例學(xué)習(xí)至此，完成電路圖的設(shè)計(jì)15③參數(shù)設(shè)置（編輯元件）Proteus的使用-跑馬燈實(shí)例學(xué)習(xí)至Proteus與Keil的聯(lián)調(diào)設(shè)置：1.假若KeilC51與Proteus均已正確安裝在D:\ProgramFiles的目錄里，把D:\ProgramFiles\LabcenterElectronics\Proteus7Professional\MODELS\VDM51.dll復(fù)制到D:\ProgramFiles\keilC\C51\BIN目錄中，如果沒有“VDM51.dll”文件，那么去網(wǎng)上下載一個(gè)。2.用記事本打開D:\ProgramFiles\keilC\C51\TOOLS.INI文件，在[C51]欄目下加入：TDRV5=BIN\VDM51.DLL("ProteusVSMMonitor-51Driver")其中“TDRV5”中的“5”要根據(jù)實(shí)際情況寫，不要和原來的重復(fù)即可。（步驟1和2只需在初次使用設(shè)置。）16Proteus與Keil的聯(lián)調(diào)設(shè)置：16Proteus與Keil的聯(lián)調(diào)3.需要設(shè)置KeilC的選項(xiàng)17Proteus與Keil的聯(lián)調(diào)3.需要設(shè)置KeilC的選項(xiàng)Proteus與Keil的聯(lián)調(diào)再點(diǎn)擊“Setting”按鈕，設(shè)置通信接口，在“Host”后面添上“127.0.0.1”，如果使用的不是同一臺(tái)電腦，則需要在這里添上另一臺(tái)電腦的IP地址(另一臺(tái)電腦也應(yīng)安裝Proteus)。在“Port”后面添加“8000”。設(shè)置好的情形如圖所示，然后點(diǎn)擊“OK”按鈕。最后將工程編譯，進(jìn)入調(diào)試狀態(tài)，并運(yùn)行。設(shè)置完之后，請重新編譯、鏈接、生成可執(zhí)行文件。18Proteus與Keil的聯(lián)調(diào)再點(diǎn)擊“Setting”按鈕，Proteus與Keil的聯(lián)調(diào)4．Proteus的設(shè)置進(jìn)入Proteus的ISIS，鼠標(biāo)左鍵點(diǎn)擊菜單“Debug”，選中“useromotedebugermonitor”。此后，便可實(shí)現(xiàn)KeilC與Proteus連接調(diào)試。

19Proteus與Keil的聯(lián)調(diào)4．Proteus的設(shè)置19Proteus與Keil的聯(lián)調(diào)兩種方案將Keil程序與Proteus聯(lián)調(diào)

方案一：在Keil中啟動(dòng)Debug點(diǎn)擊“Start/StopDebugSession”,然后按Proteus的仿真按鈕，觀察結(jié)果20Proteus與Keil的聯(lián)調(diào)兩種方案將Keil程序與ProProteus與Keil的聯(lián)調(diào)方案二：Proteus里加載可執(zhí)行文件

左鍵雙擊AT89C51原理圖，將彈出如下圖3-3，點(diǎn)擊加載可執(zhí)行文件“.HEX””,然后按Proteus的仿真按鈕，觀察結(jié)果21Proteus與Keil的聯(lián)調(diào)方案二：Proteus里加載可Proteus的仿真效果22Proteus的仿真效果22Proteus整體操作演示23Proteus整體操作演示23實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)用Proteus畫出LED跑馬燈的電路圖與Keil聯(lián)調(diào)實(shí)現(xiàn)跑馬燈仿真附加題：實(shí)現(xiàn)LED花樣循環(huán)顯示24實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)用Proteus畫出LED跑馬燈的電路圖24實(shí)驗(yàn)討論請各組將實(shí)驗(yàn)中的問題羅列出來25實(shí)驗(yàn)討論請各組將實(shí)驗(yàn)中的問題羅列出來2526262727第4講Proteus仿真單片機(jī)實(shí)驗(yàn)書本第13章（P223-233）本講內(nèi)容：介紹Proteus的使用選擇元器件，畫電路圖。連接Keil。仿真結(jié)果。觀察：學(xué)會(huì)硬件的設(shè)計(jì)，觀察用Proteus仿真的結(jié)果實(shí)例：完成對LED跑馬燈的完整仿真設(shè)計(jì)。28第4講Proteus仿真單片機(jī)實(shí)驗(yàn)書本第13章（P223-第13章單片機(jī)系統(tǒng)Proteus設(shè)計(jì)與仿真基礎(chǔ)Proteus介紹Proteus7.x是目前最好的模擬單片機(jī)外圍器件的工具?？梢苑抡?1系列、AVR，PIC等常用的MCU及其外圍電路（如LCD，RAM，ROM，鍵盤，馬達(dá)，LED，AD/DA，部分SPI器件，部分IIC器件等等）。無需任何硬件實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，就能仿真調(diào)試單片機(jī)系統(tǒng)。其功能特點(diǎn)（1）原理布圖（2）PCB自動(dòng)或人工布線（3）SPICE電路仿真

29第13章單片機(jī)系統(tǒng)Proteus設(shè)計(jì)與仿真基礎(chǔ)Prote四大功能模塊（1）智能原理圖設(shè)計(jì)（ISIS）

豐富的器件庫：超過27000種元器件，可方便地創(chuàng)建新元件；智能的器件搜索：通過模糊搜索可以快速定位所需要的器件；智能化的連線功能：自動(dòng)連線功能使連接導(dǎo)線簡單快捷，大大縮短繪圖時(shí)間；支持總線結(jié)構(gòu)：使用總線器件和總線布線使電路設(shè)計(jì)簡明清晰；可輸出高質(zhì)量圖紙：通過個(gè)性化設(shè)置，可以生成印刷質(zhì)量的BMP圖紙，可以方便地供WORD、POWERPOINT等多種文檔使用。30四大功能模塊（1）智能原理圖設(shè)計(jì)（ISIS）3四大功能模塊（2）完善的電路仿真功能（Prospice）

※ProSPICE混合仿真：基于工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SPICE3F5，實(shí)現(xiàn)數(shù)字/模擬電路的混合仿真；※超過27000個(gè)仿真器件：可以通過內(nèi)部原型或使用廠家的SPICE文件自行設(shè)計(jì)仿真器件，Labcenter也在不斷地發(fā)布新的仿真器件，還可導(dǎo)入第三方發(fā)布的仿真器件；※多樣的激勵(lì)源：包括直流、正弦、脈沖、分段線性脈沖、音頻（使用wav文件）、指數(shù)信號、單頻FM、數(shù)字時(shí)鐘和碼流，還支持文件形式的信號輸入；※豐富的虛擬儀器：13種虛擬儀器，面板操作逼真，如示波器、邏輯分析儀、信號發(fā)生器、直流電壓/電流表、交流電壓/電流表、數(shù)字圖案發(fā)生器、頻率計(jì)/計(jì)數(shù)器、邏輯探頭、虛擬終端、SPI調(diào)試器、I2C調(diào)試器等；※生動(dòng)的仿真顯示：用色點(diǎn)顯示引腳的數(shù)字電平，導(dǎo)線以不同顏色表示其對地電壓大小，結(jié)合動(dòng)態(tài)器件（如電機(jī)、顯示器件、按鈕）的使用可以使仿真更加直觀、生動(dòng)；※高級圖形仿真功能（ASF）：基于圖標(biāo)的分析可以精確分析電路的多項(xiàng)指標(biāo)，包括工作點(diǎn)、瞬態(tài)特性、頻率特性、傳輸特性、噪聲、失真、傅立葉頻譜分析等，還可以進(jìn)行一致性分析；31四大功能模塊（2）完善的電路仿真功能（Prospice）4四大功能模塊（3）獨(dú)特的單片機(jī)協(xié)同仿真功能（VSM）

※支持主流的CPU類型：如ARM7、8051/52、AVR、PIC10/12、PIC16、PIC18、PIC24、dsPIC33、HC11、BasicStamp、8086、MSP430等，CPU類型隨著版本升級還在繼續(xù)增加，如即將支持CORTEX、DSP處理器；※支持通用外設(shè)模型：如字符LCD模塊、圖形LCD模塊、LED點(diǎn)陣、LED七段顯示模塊、鍵盤/按鍵、直流/步進(jìn)/伺服電機(jī)、RS232虛擬終端、電子溫度計(jì)等等，其COMPIM（COM口物理接口模型）還可以使仿真電路通過PC機(jī)串口和外部電路實(shí)現(xiàn)雙向異步串行通信；※實(shí)時(shí)仿真：支持UART/USART/EUSARTs仿真、中斷仿真、SPI/I2C仿真、MSSP仿真、PSP仿真、RTC仿真、ADC仿真、CCP/ECCP仿真；※編譯及調(diào)試：支持單片機(jī)匯編語言的編輯/編譯/源碼級仿真，內(nèi)帶8051、AVR、PIC的匯編編譯器，也可以與第三方集成編譯環(huán)境（如IAR、Keil和Hitech）結(jié)合，進(jìn)行高級語言的源碼級仿真和調(diào)試；32四大功能模塊（3）獨(dú)特的單片機(jī)協(xié)同仿真功能（VSM）5四大功能模塊（4）實(shí)用的PCB設(shè)計(jì)平臺(tái)

※原理圖到PCB的快速通道：原理圖設(shè)計(jì)完成后，一鍵便可進(jìn)入ARES的PCB設(shè)計(jì)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì)；※先進(jìn)的自動(dòng)布局/布線功能：支持器件的自動(dòng)/人工布局；支持無網(wǎng)格自動(dòng)布線或人工布線；支持引腳交換/門交換功能使PCB設(shè)計(jì)更為合理；※完整的PCB設(shè)計(jì)功能：最多可設(shè)計(jì)16個(gè)銅箔層，2個(gè)絲印層，4個(gè)機(jī)械層（含板邊），靈活的布線策略供用戶設(shè)置，自動(dòng)設(shè)計(jì)規(guī)則檢查，3D可視化預(yù)覽；※多種輸出格式的支持：可以輸出多種格式文件，包括Gerber文件的導(dǎo)入或?qū)С?，便利與其它PCB設(shè)計(jì)工具的互轉(zhuǎn)（如protel）和PCB板的設(shè)計(jì)和加工。33四大功能模塊（4）實(shí)用的PCB設(shè)計(jì)平臺(tái)6Proteus7.5的安裝運(yùn)行Proteus7.5SP3.exe，啟動(dòng)軟件安裝在BROWSEKEY時(shí)，選擇“破解”文件夾的“GrassingtonNorthYorkshire.lxk”，按Install安裝后，Close在啟動(dòng)軟件運(yùn)行前，準(zhǔn)備工作：運(yùn)行“破解”文件夾的“LXKProteus7.5SP3v2.1.2.exe”，按“Update”（更改），自動(dòng)獲得許可號

34Proteus7.5的安裝運(yùn)行Proteus7.5SP3Proteus的使用軟件打開雙擊桌面上的ISIS7Professional圖標(biāo)或者單擊屏幕左下方的“開始”→“程序”→“Proteus7Professional”→“ISIS7Professional”，出現(xiàn)如圖1-1所示界面，隨后就進(jìn)入了ProteusISIS集成環(huán)境。35Proteus的使用軟件打開8Proteus的使用ProteusISIS的工作界面是一種標(biāo)準(zhǔn)的Windows界面，如圖1-2所示。包括：標(biāo)題欄、主菜單、標(biāo)準(zhǔn)工具欄、繪圖工具欄、狀態(tài)欄、對象選擇按鈕、預(yù)覽對象方位控制按鈕、仿真進(jìn)程控制按鈕、預(yù)覽窗口、對象選擇器窗口、圖形編輯窗口。36Proteus的使用ProteusISIS的工作界面是一種Proteus的使用-跑馬燈實(shí)例學(xué)習(xí)原理圖在書本P86頁37Proteus的使用-跑馬燈實(shí)例學(xué)習(xí)原理圖在書本P86頁10Proteus的使用-跑馬燈實(shí)例學(xué)習(xí)1、添加元器件將所需元器件加入到對象選擇器窗口。PickingComponentsintotheSchematic單擊對象選擇器按鈕

38Proteus的使用-跑馬燈實(shí)例學(xué)習(xí)1、添加元器件11Proteus的使用-跑馬燈實(shí)例學(xué)習(xí)①

選擇單片機(jī)

彈出“PickDevices”頁面，在“Keywords”輸入89C51，系統(tǒng)在對象庫中進(jìn)行搜索查找，并將搜索結(jié)果顯示在“Results”中39Proteus的使用-跑馬燈實(shí)例學(xué)習(xí)①選擇單片機(jī)12Proteus的使用-跑馬燈實(shí)例學(xué)習(xí)雙擊“AT89C52”，則可將“AT89C51”添加至對象選擇器窗口。同樣方式：選擇

發(fā)光二極管LED-YELLOW瓷片電容CAP電解電容器CAP-ELEC電阻RES晶振CRYSTAL按鈕BUTTON40Proteus的使用-跑馬燈實(shí)例學(xué)習(xí)雙擊“AT89C52”，Proteus的使用-跑馬燈實(shí)例學(xué)習(xí)②放置元器件放置元器件至圖形編輯窗口PlacingComponentsontotheSchematic在對象選擇器窗口中，選中AT89C51，將鼠標(biāo)置于圖形編輯窗口該對象的欲放位置、單擊鼠標(biāo)左鍵，該對象被完成放置

41Proteus的使用-跑馬燈實(shí)例學(xué)習(xí)②放置元器件14③參數(shù)設(shè)置（編輯元件）

④放置總線、連接元器件、電源與接地等Proteus的使用-跑馬燈實(shí)例學(xué)習(xí)至此，完成電路圖的設(shè)計(jì)42③參數(shù)設(shè)置（編輯元件）Proteus的使用-跑馬燈實(shí)例學(xué)習(xí)至Proteus與Keil的聯(lián)調(diào)設(shè)置：1.假若KeilC51與Proteus均已正確安裝在D:\ProgramFiles的目錄里，把D:\ProgramFiles\LabcenterElectronics\Proteus7Professional\MODELS\VDM51.dll復(fù)制到D:\ProgramFiles\keilC\C51\BIN目錄中，如果沒有“VDM51.dll”文件，那么去網(wǎng)上下載一個(gè)。2.用記事本打開D:\ProgramFiles\keilC\C51\TOOLS.INI文件，在[C51]欄目下加入：TDRV5=BIN\VDM51.DLL("ProteusVSMMonitor-51Driver")其中“TDRV5”中的“5”要根據(jù)實(shí)際情況寫，不要和原來的重復(fù)即可。（步驟1和2只需在初次使用設(shè)置。）43Proteus與K