2024年3月31日发(作者：)

谈谈基于Proteus的微机接口虚拟实验平台的构建

“微机原理与接口技术”是一门实践性很强的课程，学习时必须理论联系实际，

亲自动手实验，才能达到预期效果。在Proteus仿真软件出现前，传统的实验教

学一般都要在实验箱上完成，学生只有在上实验课时才能动手进行实验操作，不

仅灵活性差，硬件电路不便改动，而且也不利于提高创新能力，利用虚拟软件进

行电路设计与仿真已经成为现代电子技术系统设计的必然趋势。Proteus仿真软

件丰富的元器件模型、多处理器的支持、多样的虚拟仪器、强大的图表分析功能

和第三发集成开发环境，已成为电类实践教学与科研的巨大资源。

1 微机接口虚拟实验平台的构成

1.1 构建虚拟实验平台可行性分析

一直以来，Proteus都是单片机实验课程的先进助手，然而Proteus从7.5版

本开始提供VSM（Virtual Syestem Modeling）for 8086模块，增加对8086CPU

的仿真，Proteus VSM 8086是Intel 8086处理器的指令和总线周期仿真模型，它

能通过总线驱动器和多路输出选择器电路连接RAM和ROM及不同的外围控制

器。目前的模型能仿真最小模式中所有的总线信号和期间的操作时序，对最大模

式的支持还没有实现，但是基本不影响微机原理与接口技术虚拟实验的进行。

因为内部存储区域能被定义，所以外部总线行为的仿真不需要编程获取和数

据存储读/写的操作。基于微处理器系统的设计中，即使没有物理原型，Proteus

也能够进行软件开发。模型库中包含LCD显示器、键盘、按钮、开关等通用外围

设备，同时，它还能提供8086、ARM7、PIC、Atmel AVR和8051/8052等CPU

模型。通过编辑元器件对话框可以对8086模型的多种属性进行修改。此外8086

模型支持将源代码的编辑和编译整合到同一设计环境中，用户可以在设计中直接

编辑代码，并可以非常容易的修改源程序并查看仿真结果。基于上述分析，

Proteus VSM 8086交互仿真器可以成为微机原理与接口技术课程较为理想的实

验教学平台。

1.2 平台构成

微机接口虚拟实验平台主要有两部分构成—— Proteus ISIS和masm32文件

夹，如图1所示。其中，Proteus ISIS的主要功能是原理图设计及电路原理图的

交互仿真。masm32文件夹（包含汇编程序、链接程序、批处理

文件）。（如图1）

1.3 实验内容构成

根据“微机原理与接口技术”课程内容以及实验大纲，Proteus软件能够仿真

三个层次的实验，分别包括基础性实验、综合性实验和创新性实验，如表1所示。

在形式上，每一类基础性实验又包括几个验证性实验，如选用8251可编程

串行接口芯片具体可以进行8251可编程串行接口芯片发送接口及编程、基于虚

拟串行接口的8251收发程序测试、串并转换接口、并串转换接口等实验；

ADC0809模/数转换器具体可以进行查询方式读取ADC0809模/数转换结果、延

时方式读取ADC0809模/数转换结果、中断方式读取ADC0809模/数转换结果、

数据线方式选择ADC0809模/数转换通道、ADC0809多路模拟量采集等实验。

2 源程序编辑编译环境

2.1 编译器

支持Proteus 8086交互仿真的汇编程序和编译器非常广泛，由于MASM32

是免费的，因此，可选用该软件作为仿真实验的编译器（以下示例都是用MASM32

编译器汇编），仿真调试格式是Codeview。

8086模型支持直接加载BIN、COM和EXE格式文件到内部RAM中，而不

需要DOS，并且允许对Microsoft（Codeview）和Borland格式中包含了调试信

息的程序进行源和/或反汇编级别的调试，因此，源码编译和链接过程的参数相

当重要。所有的调试格式允许源码级调试和全局变量的观察，但是只有Borland

格式支持对局部变量的观察。

MASM32编译器使用简化段定义格式，源程序格式如下：

； ；文件名

.MODEL SMALL ；所有数据段都放在一个64KB的数据段内，所有代码都放

在

第一行命令的作用是编译源程序；第二行命令的作用是连接

并生成文件。

2.2 环境变量设置

MASM32编译程序“”和连接程序“”默认安装路径是C：＼

masm32＼bin，一般情况下与当前工作路径不一致，在编译和连接时可能会报错，

这就要在Windows环境变量Path下添加“C：＼masm32＼bin”可执行程序的路

径。

3 实验案例

下面以串行通信器件8251A的应用为例，简述基于Proteus的微机接口虚

拟实验平台的实验方法。本实验利用8251A芯片实现串行数据输出，并利用示

波器观察输出时序。步骤如下：第一步，在主电路图中设计译码电路，如图2、

图3所示；第二步，根据具体要求编写程序；第三步，运行程序，进入仿真状态，

观察结果；第四步，若结果不正确或不理想，重复前三步骤。

4 结语

Proteus 7.5版本的出现使得基于Proteus的微机原理与接口技术虚拟实验

平台的构建成为可能，这一虚拟实验平台的建立，解决了现在高校硬件实验存在

的各种问题，学生进行实验不再受限制，对提高学生的综合设计能力及创新开发

能力起着重要作用，并且有利于应用性人才的培养。

参考文献

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