应文博沈阳农业大学高等职业技术学院110122
摘要传统的单片机系统设计中硬件开销比较大，当方案有误或改变功能时，需要重新投入硬件，耗时长，还有一定的经济损失，Proteus仿真软件很好地解决了这些问题，在绘制硬件原理图及硬件仿真方面都发挥出色。
关键词Proteus单片机仿真
随着计算机技术的飞速发展，单片机已经在很多产品上得到了广泛的应用，但是在各种系列单片机中，其学习开发都需要一个可靠高效的环境，如果能在减少硬件损耗的基础上选择一款合适的软件必将使单片机的设计事半功倍。目前已有的单片机仿真软件，有些侧重于算法验证，有些CPU仿真能力有限，有些则缺少外围器件仿真，而英国LabcenterElectronics公司开发的Proteus软件则克服了上述弊端，在单片机仿真设计方面表现出色。
1.Proteus软件简介
Proteus软件是由英国LabcenterElectronics公司开发的EDA工具软件。它除了具有和其他EDA工具一样的原理编辑、印刷电路板（PCB）自动或人工布线及电路仿真功能外，最大的特色是其电路仿真是交叉的、可视化的。通过Proteus软件的VSM（虚拟仿真技术），用户可以对基于微控制器的系统连同所有的外围接口电子器件一起仿真。
Proteus软件由ISIS和ARES两个软件构成，其中ISIS是一款便捷的电子系统仿真平台软件，ARES是一款高级的布线编辑软件。
2.单片机系统仿真的应用
Proteus可以对很多常用的微处理器进行系统仿真，它支持PIC，8051，AVR，HC11，ARM7等系列多种型号的微处理器，只要给出微处理器所用程序的路径，即可进行实时动态仿真，目前，Proteus大多与Keil软件配合使用。
下面以交通灯控制系统为例，具体说明如何进行Proteus的电路仿真。
2.1交通灯的系统设计
本系统采用80C51为核心控制器，外围器件采用74LS164驱动4个七段数码管，7405驱动红黄绿三种颜色的LED，
2.2硬件系统的仿真
Proteus既可以仿真单片机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，可以直接看程序运行和电路工作的过程和结果。
首先运行Proteus软件，新建一个文件，从pickdevice窗口选择电路所需的元件。交通灯系统所用的元器件主要有：80C51单片机1个，七段数码显示管4个，红黄绿LED指示灯各4个，还有反相驱动器7405芯片6个以及74LS164。
其中需要注意的是MicroprocessorICs（微处理器）元件库中的器件管脚隐去了GND和VCC，在绘制原理图的时候可以不用对其进行连接，系统已经将它们默认连接到了地和5V电源上，还有单片机的晶振和复位引脚也可以不用接。单片机的硬件资源仿真功能非常强大，支持所有的I/O操作，内部的定时/计数器，串行接口等。而其他的外围元器件也可在相应的库中找到，然后完成系统的连接。其硬件原理图如图1所示。
图1硬件原理图
在原理图编辑区右键选定80C51，再左键单击编辑其属性。可在其中设置ClockFrequency，本例中设为8MHz。如图2所示
图2编辑元件
具体的仿真过程如下：
首先把源文件在keilC51编译环境下生成可执行文件（*.hex格式），路径指定给原理图中的芯片，就可以观察程序的运行。点击界面左下方的按钮开始仿真，系统开始运行，可以看到交通灯的变化以及数码管显示的倒计时，如图3所示。是停止按钮，是暂停按钮。在实时仿真运行的过程中，每个管脚的旁边会出现一个小正方形的指示，其中红色代表高电平，蓝色代表低电平，从这里我们就可以直观的看到每个管脚的电平变化，对程序的运行做出最基本的判断，可以进行最简单的分析。
图3仿真效果图
2.3软件的编制
该段程序主要是处理好几种交通灯状态的选择以及在显示倒计时中采用的定时器中断。软件流程图如图4所示
图4软件流程图
本文通过交通灯的实例介绍了Proteus仿真软件在单片机系统设计中的应用，从中可以看出，该软件功能十分强大，使用方便，能够较好地对以单片机为核心的系统进行仿真，在教学过程中，学生可以直观地观察到实验现象，在实践教学中可以发挥巨大作用，在工程实践中，使用该软件可以大大地降低开发成本，提高开发效率，是单片机工作者不可多得的好助手。