如何用单片机Proteus实现对实时时钟的仿真设计？

单片机技术应用于各行各业，是一种实用的智能型控制技术，单片机技术的发展极大地推动了电子、通信、计算机、机电一体化等行业的快速发展，成为当前教学和科研的热门技术。本文详细介绍一种新型的单片机仿真软件Proteus，利用它可以实现单片机教学中很多面向端口、外围设备扩展控制型实验的仿真，提高教学效果，进一步缩短教学与工程实际的距离。

1Proteus简介

ProteusISIS是英国Lacenterelec-tronics公司开发的电路分析与实物仿真软件，应用范围十分广泛，涉及PCB制版、Spice电路仿真、单片机仿真以及对ARM7/LPC2000的仿真。Proteus主要由ARESISIS两大模块构成，ARES主要用于印刷电路板（PCB）的设计及其电路仿真，ISIS主要用于原理图的设计并仿真。它运行于Windows操作系统上，可以仿真、分析（SPICE）各种模拟器件和集成电路，该软件的特点是：①实现了单片机仿真和SPICE电路仿真相结合。具有模拟电路仿真、数字电路仿真、单片机及其外围电路组成的系统的仿真；有各种虚拟仪器，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器等。②支持主流单片机系统的仿真。目前支持的单片机类型有：68000系列、8051系列、AVR系列、ARM系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列以及各种外围芯片。③提供软件调试功能。该软件仿真系统中具有全速、单步、设置断点等调试功能，同时可以观察各个变量、寄存器等的当前状态；同时支持第三方的软件编译和调试环境，如KeilC51uVision2等软件。④具有强大的原理图绘制功能。总之，该软件是一款集单片机和SPICE分析于一身的仿真软件，功能极其强大。

下面以单片机实时时钟电路为例，介绍使用Proteus进行单片机实时时钟电路设计与仿真的过程。

2硬件电路图的设计

该实时时钟电路的硬件主要由AT89C51单片机、时钟芯片DS1302、数码管显示驱动芯片MAX7219等元器件组成。实时时钟电原理图如图1所示。

运行ProteusISIS后出现程序主窗口界面，鼠标左键单击窗口左侧的元器件工具栏的Component按钮，接着再点击窗口左侧的元器件选择区的PickDivices.按钮，弹出的PickDevices窗口，再在Category栏里点击MicroprocessorICs项后，在Results栏里会出现各种类型的CPU器件，找到AT89C51后双击，AT89C51就被添加到当前窗口左侧的元器件列表区了。用同样的方法依次把DS1302、MAX7219、数码管、晶振以及多个电阻、电容也添加到器件列表区里。然后再依次点击列表区里的器件，单击左键把他们放到绘图区，右键选中元件，并编辑其属性，合理布局后，进行连线。所有导线画完后，添加上电源和接地符号，原理图的绘制就完成了，保存设计文件于C：\ProgramFile\LacenterElectronics\Proteus7Professional\clock文件夹，文件名为clock.DSN。

3软件设计与实现

本实时时钟电路的软件的主要功能包括时钟芯片DS1302的设置和时间的读取，数码管显示驱动芯片MAX7219驱动时间显示等。软件采用汇编语言编写，在WAVE3.2集成调试软件中编辑完成后，以文件名DS1302.asm存盘并编译生成16进制目标文件DS1302.hex。同样保存到C：\ProgramFile\LacenterElectronics\Proteus7Professional\clock文件夹中。

4系统的仿真分析

电路原理图在ISIS里设计完成，并将系统软件编译成.hex文件后，下面就可以进行实时时钟电路的虚拟仿真了。在ISIS的原理图中，右键单击AT89C51将其选中，然后单击左键打开AT89C51的EditComponent对话框，在ProgramFile选项中选择文件DS1302.hex，单击OK按钮完成仿真设置。点击ISIS下方仿真按钮的运行按钮，系统开始运行，实时显示当前时间。

5结语

通过本文的Proteus软件实现单片机实时时钟电路仿真设计的实例，可以得出将Proteus软件引入单片机课程中进行辅助教学，是教学方法的一种改革，是虚拟仿真技术和计算机多媒体技术相结合的综合运用，有利于促进课程和教学改革，更有利于培养学生的创新素质和创造能力；同时Proteus不断完善的功能和强大的仿真能力被越来越多的设计人员所喜爱，生电子设计竞赛活动中也逐步得到了推广。