Proteus中实现单片机双机通信实验

国家职业资格全国统一鉴定

无线电调试员高级技师论文

（国家职业资格一级）

论文题目：《Proteus中实现单片机双机通信实验》

姓名：龚安顺

身份证号： 5010107197511142177 准考证号：

所在省市：重庆市北碚区

所在单位：重庆青年职业技术学院

Proteus中实现单片机双机通信实验

龚安顺

重庆青年职业技术学院

摘要：本文针对单片机项目设计中出现的问题和基本方法，提出了将Proteus 仿真软件和Keil软件引入到单片机项目式教学中。以“单片机双机通信实验”项目为例，详细阐述Proteus软件在单片机课程教学中的使用方法和仿真调试过程。实践证明，该方法能激发开发热情，锻炼创新能力和单片机软硬件综合开发能力，取得了良好的效果，是提高单片机开发效率和设计产品质量的一种有效方法。

关键字：单片机开发，Proteus软件，仿真调试

目录

引言 (1)

一、Proteus介绍 (1)

二、仿真项目教学案例 (1)

（一）项目要求 (1)

（二）任务分析 (1)

（三）硬件仿真图绘制 (1)

（四）软件系统流程图 (5)

（五）Proteus ISIS载入仿真 (5)

（六）本例仿真电路原理图及程序部分源代码 (6)

三、结束语 (9)

参考文献 (9)

引言

单片机开发是一项综合性、实践性、应用性很强的技术。传统的单片机开发采用“先理论设计，再动手实验”的开发模式，该模式造成编程与之实验结果分离，不便于调试，且时间不划算，效果并不理想。鉴于此，本文将Proteus和引入到单片机的项目式教学中，通过仿真的直观性和真实感，不仅节约了硬件资源的投入，而且提高了单片机开发效率和产品质量。

一、Proteus介绍

Proteus软件是英国Labcenter electronics公司开发的电路分析与实物仿真软件，它除了具有其他EDA工具的原理布图、PCB自动或人工布线、电路仿真等功能外，Proteus最大的特点是基于微控制器的设计连同所有的外围电路一起仿真，可直接在单片机虚拟系统上对MCU编程，并可对软件源代码进行实时调试。同时，它具有电路互动仿真功能，通过动态外设模型，如键盘、LED／LCD等，可实时显示系统输入、输出结果，以实现交互仿真，或配合Proteus配置的虚拟仪器如示波器、逻辑分析仪等，使单片机虚拟系统实现预期的实验效果。

此处还需要用Keil软件来协助。Keil软件是美国Keil Software公司出品的兼容单片机C语言软件的开发系统，是目前世界上最好的51单片机开发工具之一。它提供了丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具，生成的目标代码效率高，多数语句生成的汇编代码很紧凑，容易理解。

Proteus和Keil各自都可以进行仿真调试，但效果不是很理想，如把两者结合起来相互配合，则可发挥Proteus和Keil的优势使其在仿真过程中的软件调试和硬件设计更加便捷、高效。

二、仿真项目教学案例

（一）项目要求

本项目要求用两片AT89C51单片机实现A机检测输入键盘信息，并通过串行通信方式，传送给B机，在B机用数码管显示A机所按下的对应按键代号，“0-9”显示对应数字，其余按键显示“-”。

（二）任务分析

项目开发过程是紧紧围绕一个或多个完整的项目展开的，因此项目的设计，是单片机课程教学成败的关键。按照本项目要求，通过分析，该项目实际上是一个双机单向通信项目，只要掌握了该项目，双向通信问题不难理解。具体思路是：

1. A、B单片机均采用AT89C51，A机须完成矩阵键盘扫描识别、键盘代码串行传送两项任务。B机须完成串行接收代码、数码显示两项任务。本项目程序的关键就是串行通信程序部分。

2. A机通过检测P2口外接的矩阵键盘信息，并进行识别处理，产生相应的键盘代码，然后通过串行发送端TXD/P

3.1发送给B机；

3. B机收到A机发送的键盘代码后，通过处理，从P0口输出七段数码管段码信号，驱动共阳极七段数码管显示键盘代码。

（三）硬件仿真图绘制

通过以上的任务分析，我们先设计出硬件电路，并将电路在Proteus中绘制出来。电源

电路用5V ，具体电路省略。时钟电路用来产生时钟信号供单片机工作，晶振采用12MHz ，平衡电容采用33pF 。复位电路在系统上电或运行过程中对单片机进行初始化操作。框图如图1。

图1

1.单片机最小系统

本案例所用单片机型号为AT89C51,其结构简单，控制灵活。其最小系统主要包括主芯片、电源电路、时钟电路、复位电路，下面简单介绍一下主要引脚。

MCS-51系列单片机中8051及8751均采用40Pin 封装的双列直接DIP 结构， 40个引脚中，正电源和地线两根，外置石英振荡器的时钟线两根，4组8位共32个I/O 口，中断口线与P3口线复用。如图2。

图2

图3 图4

Pin9:RESET/V pd 复位信号复用脚，当8051通电，时钟电路开始工作，在RESET 引脚上出现24个时钟周期以上的高电平，系统即初始复位。初始化后，程序计数器PC 指向

0000H，P0-P3输出口全部为高电平，堆栈指针写入07H，其它专用寄存器被清“0”。RESET 由高电平下降为低电平后，系统即从0000H地址开始执行程序。然而，初始复位不改变RAM（包括工作寄存器R0-R7）的状态。

MCS-51系列单片机的复位方式可以是自动复位，也可以是手动复位，如图3。如此

外，RESET/V

pd 还是一复用脚，V

cc

掉电其间，此脚可接上备用电源，以保证单片机内部RAM

的数据不丢失。本例采用手动复位方式。

Pin18、19:内部时钟振荡器的输入、输出脚。即Pin18、19脚之间接上晶振即可起到频反馈的作用，Pin19脚的信号通过内部送到CPU，为其提供工作频率。因此还可以从外部输入时钟信号到19脚提供给CPU。如图4。

Pin30:ALE/当访问外部程序器时，ALE(地址锁存)的输出用于锁存地址的低位字节。而访问内部程序存储器时，ALE端将有一个1/6时钟频率的正脉冲信号，这个信号可以用于识别单片机是否工作，也可以当作一个时钟向外输出。更有一个特点，当访问外部程序存储器，ALE会跳过一个脉冲。如果单片机是EPROM，在编程其间，将用于输入编程脉冲。本例中该脚接地，减小EMI（电磁干扰）。

Pin29:当访问外部程序存储器时，此脚输出负脉冲选通信号，PC的16位地址数

据将出现在P0和P2口上，外部程序存储器则把指令数据放到P0口上，由CPU读入并执行。本例该脚接地。

Pin31:EA/V

pp

程序存储器的内外部选通线，8051和8751单片机，内置有4kB的程序存储器，当EA为高电平并且程序地址小于4kB时，读取内部程序存储器指令数据，而超过4kB地址则读取外部指令数据。即“先内后外”。如EA为低电平，则不管地址大小，一律读取外部程序存储器指令。即“只外”。显然，对内部无程序存储器的8031,EA端

必须接地。在编程时，EA/V

pp

脚还需加上21V的编程电压。本例该脚接高电平，即要求即“先内后外”。

2.本例单片机最小系统

在这里要特别说明的是，在Proteus中单片机可以默认以最小系统工作。即可以不加上电源电路、复位电路、时钟电路也可以工作。不过为了便于直观观察，我们还是画出这些路。在绘制时，双机只画出单机的这些电路,另一个不画。并且为了不产生标号冲突，B机的引脚标号用数字表示。

结合上述要求和特点，我们画出本例中A机的主电路、电源电路、时钟电路、复位电路图分别如图5、图6、图7。B机的系统图为图8，和A机系统大同小异。

图5