引言

Proteus软件因其强大、形象的仿真功能，在单片机实训教学中得到广泛的应用。Proteus支持MCS51、ARM等多个系列的CPU芯片，集编辑、仿真调试于一体。它的界面简洁友好，利用该软件提供的数千种数字/模拟仿真元器件以及丰富的仿真设备，在程序调试、系统仿真时不仅能观察到程序执行过程中CPU寄存器和存储器等的内容变化，还可从工程的角度直观地看到外围电路的工作情况，非常接近工程应用，给予开发人员莫大便利。特别是在基于Proteus的单片机实训仿真教学中，由于成本低、操作方便，更是得到广大师生的喜爱。

由于使用者没有仔细体会Proteus开发者的良苦用心，某些关键性的属性设置往往被忽视，导致仿真结果与现实出现巨大的误会，这种情况甚至出现在权威教科书上，影响了理论教学。通过两个经典的实例，拔正MCS51系列单片机ALE、EA引脚在Proteus仿真中的思路。

1 EA引脚功能仿真

在权威的MCS51单片机教科书中，对EA引脚功能的描述是： EA为访问内/外部程序存储器控制信号。当EA为高电平时，对ROM的读操作先从内部4 KB开始，当地址范围超出4 KB时自动切换到外部进行；当EA为低电平时，对ROM的读操作限定在外部程序存储器。对于EA引脚的功能，绝大部分教师要求学生死记。因为现在的51单片机内部都有ROM，如果程序不是特别大，则不需要扩展外部程序存储器，所以基于51单片机的电路板上EA引脚一般直接接+5 V。

其实，EA引脚功能可以用Proteus仿真来加强理解。但若忽视了一些关键性设置，EA引脚的功能体现不出来，很多有关Proteus书籍中也没有介绍这一点。

下面以一个简单的点亮LED的例子来说明EA引脚功能。由于Proteus默认设置的关系，只要画出图1所示的电路并把程序的HEX文件装入单片机中，就可以点亮LED。如果要说明EA引脚功能，则需进行如下设置：在Proteus中，双击单片机，弹出的界面和设置后的结果如图2所示。

图1基于Proteus的LED控制仿真图

如果此时，把EA引脚接地，启动仿真，则会发现LED不亮。原因很简单，因为程序的起始地址是0000H，程序容量在4 KB以内，当EA引脚接地时，单片机内核对ROM的读操作限定在外部程序存储器，此时点亮LED的程序不会执行。利用这个简单的Proteus实验并进行关键性的设置，可以很轻松地理解教科书中有关EA引脚功能的说明。

2 关键性的设置说明

在图2的Advanced Properties(高级属性)中，Simulate Program Fetches（模拟程序提取）要设置为Yes，才可以真正仿真出实际单片机的工作情况。 此处Proteus默认为No，并不完全提取单片机的模型，目的是尽可能减少PC机运行Proteus的负担，提高仿真的效率。此默认条件在大型的仿真项目中很有意义。所以，在Proteus仿真中，如果不特别关注这样的引脚功能，可以采用Proteus默认设置，否则就要进行图2中的设置。单片机的ALE引脚的情况也是如此。

图2AT89C51单片机属性设置

3 ALE引脚的仿真

在权威的MCS51单片机教科书中，同样都讲到了ALE引脚的功能是：ALE为地址锁存允许输出信号。在访问外部存储器时，单片机通过P0口输出片外存储器的低8位地址，ALE用于将片外存储器的低8位地址锁存到外部地址锁存器中。在不访问外部存储器时，ALE以时钟振荡频率的1/6固定频率输出，因而它又可用作外部时钟信号以及外部定时信号。每当CPU访问外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。另外在涉及模/数转换应用时，经典的ADC0809在教科书中是这样描述的：ALE输出可直接作为ADC0809的时钟信号。但是在有关Proteus的书籍中，仿真ADC0809时，往往采用Proteus专门提供的时钟信号发生器或用单片机I/O口模拟时钟信号的方法，甚至有的资料说Proteus不能完整地仿真ALE。其实理解了图2中的关键设置，可以验证权威教科书的理论。

图3是采用ALE引脚的信号作为ADC0809（在Proteus中由ADC0808代替）的时钟信号仿真图。图4是用示波器测得的ALE引脚的波形，其周期为1 μs，频率为晶振频率的1/6（晶振频率已设置为6 MHz）。

图3 采用ALE引脚的信号作为ADC0809的时钟信号仿真图

图4 ALE引脚的波形图

如图5所示，特意设计一个简单电路和程序来观察ALE引脚的情况。图5中，利用P2.0引脚和逻辑与门把ALE引脚的两种波形分离。由于此处单片机的机器周期为2 μs，而程序中每执行一次的机器周期个数为5，所以地址锁存信号ALE的周期为10 μs。在不访问外部数据存储器时，ALE引脚的输出频率为1/6晶振频率的脉冲；在访问外部数据存储器时，跳过一个脉冲。图5中的波形完全与教科书上的内容吻合。

图5ALE引脚读外部RAM时的波形图

上述的实验中，在PC机负担较重时，会有Proteus仿真反应慢的可能。如果恢复到默认设置，仿真速度就正常了。这一点也应引起注意。

结语

基于Proteus的单片机仿真在教学中是很普遍的，如果不注意属性的设置，将会影响Proteus的功能。而注意到这一点，就可以明白Proteus软件开发者的意图。无论是使用或开发类似的仿真软件，都可以从中受到启发，更好地发挥仿真软件的优势。