单片机与DSP中的基于Proteus软件仿真与Keil的单片机系统设计

1  概述 　　随着半导体技术的飞速发展，以及移动通信、网络技术、多媒体技术在嵌入式系统设计中的应用，单片机从4位、8位、16位到32位，其发展历程一直受到广大电子爱好者的极大关注。单片机功能越来越强大，价格却不断下降的优势无疑成为嵌入式系统方案设计的首选，同时单片机应用领域的扩大也使得更多人加入到基于单片机系统的开发行列中，推动着单片机技术的创新进步。 　　然而传统的单片机系统开发除了需要购置诸如仿真器、编程器、示波器等价格不菲的电子设备外，开发过程也较繁琐。如图1所示，用户程序需要在硬件完成的情况下才能进行联调，如果在调试过程中发现需修改硬件，则要重新制板。因此无论从硬件成本还是开发周 在单片机与DSP系统设计中，Proteus软件仿真与Keil的配合使用极大地提升了开发效率和降低了成本。Proteus是一款强大的电子设计自动化（EDA）工具，它结合了虚拟系统建模（VSM）和PCB设计两大部分，允许开发者在没有实际硬件的情况下进行电路设计、分析、仿真、调试以及PCB文件的生成。这不仅节省了购买昂贵硬件设备的费用，还缩短了开发周期，降低了项目风险。 在单片机系统设计领域，Proteus支持多种类型的单片机，如51、PIC、AVR、ARM7系列，提供了一站式的解决方案。开发者可以利用其内置的大量数字和模拟仿真元件以及各种仿真设备，进行代码级调试和系统仿真。通过图形化的界面，设计师可以直观地观察到程序运行时单片机内部状态的变化，同时看到外围电路的工作情况，这对于理解系统行为和快速定位问题非常有帮助。 例如，在一个基于51单片机的99秒马表设计中，硬件设计部分使用了七段数码管显示时间，51单片机的P1口负责驱动。外部中断0的I/O口连接按键SP，实现开始、停止和重置功能。此外，为了扩展存储空间和满足嵌入式操作系统的需要，选用了27256程序存储器和62256数据存储器。Proteus软件可以方便地绘制出马表系统原理图，并进行电气检测，确保设计无误。 软件设计方面，通常会采用像Keil μVision这样的集成开发环境。在本例中，配合μC/OSII实时操作系统，开发者可以专注于应用程序的设计，而不用关心底层硬件细节。μC/OSII因其开源、稳定和实时性，成为了中小型嵌入式系统的理想选择。在Keil μVision3中，可以创建多个任务，如在马表系统中，可能有两个任务：任务1负责数码管的显示更新，任务2处理按键输入和计时逻辑。通过μC/OSII的任务调度，这两个任务可以在多任务环境中协同工作，实现马表的完整功能。 通过Proteus和Keil的联合仿真调试，开发者可以在软件编写阶段就对系统进行全面验证，找到并修复潜在问题，这大大提高了开发的成功率和产品的可靠性。同时，这种方式也适合教学和学习，使得单片机系统设计更加易于理解和实践。Proteus和Keil的结合使用为单片机与DSP系统的开发提供了高效、经济且直观的解决方案。