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摘 要：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成为可能。本文介绍基于Proteus的微机接口虚拟实验平台的构建方法，对源程序编辑编译环境设置进行阐述，最后以8251A的应用为例描述在该平台下的如何开展微机接口实验。
关键词：Proteus 微机接口 虚拟实验平台
中图分类号：TP3 文献标识码：A 文章编号：1673-9795（2013）01（a）-0179-02
“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ml.exe、链接程序link.exe、批处理文件masm32.bat）。（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：
；SAMPLE.ASM ；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sample.asm源程序；第二行命令的作用是连接sample.obj并生成sample.exe文件。
2.2 环境变量设置
MASM32编译程序“ML.EXE”和连接程序“link16.exe”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
[1] 匡载华，邓小鹏.电子类学科专业Proteus实验室的建设[J].实验技术与管理，2009（1）：155-157.
[2] 吉向东，李新鄂.基于Proteus的微机原理实验仿真[J].信息技术，2010（2）：36-39，44.
[3] 徐小栋，胡春，等.利用Proteus软件构建单片机虚拟仿真实验室[J].计算机与数字工程，2012（1）：154-157.
[4] 宋杰，汪志宏，江敏.微机原理与接口技术课程设计[M].北京：机械工业出版社，2006.
关键词：Proteus 微机接口 虚拟实验平台
中图分类号：TP3 文献标识码：A 文章编号：1673-9795（2013）01（a）-0179-02
“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ml.exe、链接程序link.exe、批处理文件masm32.bat）。（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：
；SAMPLE.ASM ；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sample.asm源程序；第二行命令的作用是连接sample.obj并生成sample.exe文件。
2.2 环境变量设置
MASM32编译程序“ML.EXE”和连接程序“link16.exe”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
[1] 匡载华，邓小鹏.电子类学科专业Proteus实验室的建设[J].实验技术与管理，2009（1）：155-157.
[2] 吉向东，李新鄂.基于Proteus的微机原理实验仿真[J].信息技术，2010（2）：36-39，44.
[3] 徐小栋，胡春，等.利用Proteus软件构建单片机虚拟仿真实验室[J].计算机与数字工程，2012（1）：154-157.
[4] 宋杰，汪志宏，江敏.微机原理与接口技术课程设计[M].北京：机械工业出版社，2006.