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單片機的Proteus虛擬仿真軟件

作者:西南交通大學機械工程學院 張維久 胡漢春 李沖 時間:2008-04-14 來源:電子產品世界 收藏

  引言

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/81534.htm

  體積小、重量輕、具有很強的靈活性而且價格便宜,具有邏輯判斷、定時計數等多種功能,廣泛應用于儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設備的智能化管理和過程控制等領域。以為核心的嵌入式系統已經成為目前電子設計最活躍的領域之一。

  在嵌入式系統的中,開發(fā)板成本高,特別是對于大量的初學者而言,還可能由于設計的錯誤導致開發(fā)板損壞。利用軟件工具我們可以很好地解決這個問題,由此我們可以快速地建立一個仿真系統。

  介紹

  是英國Labcenter Electronics公司開發(fā)的一款電路仿真軟件,軟件由兩部分組成:一部分是智能原理圖輸入系統ISIS和虛擬系統模型VSM;另一部分是高級布線和編輯軟件ARES,也就是PCB設計。

  Proteus的VSM仿真

  Proteus可以仿真模擬電路和數字電路,也可以仿真模擬數字混合電路。Proteus提供30多種元件庫,超過8000種模擬、數字元器件。可以按照設計的要求選擇不同生產廠家的元器件。此外,對于元器件庫中沒有的元件,設計者也可以通過軟件自己創(chuàng)建。

  除擁有豐富的元器件外,Proteus還提供了各種虛擬儀器,如常用的電流表、電壓表、示波器、計數/定時/頻率計、SPI調試器等虛擬終端,還有支持圖形化的分析功能等。

  Proteus特別適合對嵌入式系統進行軟硬件協同設計與仿真,其最大的特點是可以仿真8051、PIA、AVR、ARM等多種系列的處理器。Protues包含強大的調試工具,具有對寄存器、存儲器、斷點、單步模式IAR C-SPY、Keil、MPLAB等開發(fā)工具的源程序進行調試的功能;觀察代碼在仿真硬件上的實時運行效果;對顯示、按鈕、鍵盤等外設的交互可視化進行仿真。

  Proteus的PCB設計

  Proteus 的PCB設計除了有自動布線仿真功能外,還支持多達16個布線層,從任意角度放置元件和焊接連線。集成了高智能的布線算法,可以方便地進行PCB設計。

  基于Protesus的簡單數據采集系統

  軟件的編寫

  本例題采用由可調電阻調節(jié)電壓值作為模擬信號的輸入量,通過A/D轉換芯片AD0808把模擬信號轉換為數字量傳送到的P1口,并在P0口把轉換的結果顯示出來。

  軟件的編寫可以在Keil C51 環(huán)境下進行,芯片選擇AT89C51,編寫data.c文件,利用Keil C51進行編譯,編譯成功后生成data.hex文件。

  繪制電路圖

  運行Proteus的ISIS,進入仿真軟件的主界面,如圖1所示。主界面分為菜單欄、工具欄、模型顯示窗口、模型選擇區(qū)、元件列表區(qū)等。

  通過左側的工具欄區(qū)的P(從庫中選擇元件)命令,在Pick Devices窗口中選擇系統所需元器件,還可以選擇元件的類別、生產廠家等。本例所需主要元器件有:AT89C51芯片、ADC0808芯片、一個四位七段數碼顯示器,一個可變電阻,詳見表1。

  選擇元器件后連接圖2所示電路。

  微控制器芯片的引腳與實際的芯片基本相同, 唯一的差別是隱去了GND和VCC引腳,系統默認的它們分別連接到地和+5V直流電源。故在電路連線時可以不考慮電源和地的連接。為了快速進行仿真,系統所需的時鐘電路、復位電路可以省略。

  電路連接完成后,選中AT89C51,單擊鼠標左鍵,打開“Edit Component”對話窗口如圖3所示??梢灾苯釉?ldquo;Clock Frequency”欄進行頻率設定,設定單片機的時鐘頻率為12MHz。在“Program File”欄選擇已經生成的data.hex文件,把在Keil編寫的程序導入Proteus,最后單擊“OK”按鈕保存設計。至此,就可以進行單片機的仿真。

  Proteus的仿真結果

  單片機的仿真結果如圖4所示,模擬信號經A/D轉換后,結果送入單片機,再在數碼管上顯示。通過調節(jié)可調電阻的阻值,可以得到不同的顯示結果。仿真結果表明,系統達到了預先的設計要求。

  在仿真的過程中每個引腳旁邊會出現一個小方塊,紅色的方快表示高電平,藍色的表示低電平。 通過方塊顏色的變化可以很方便地知道每個引腳電平的變化,從而能對系統的運行有更直觀的了解,這對程序的調試有很大的幫助。

  結語

  本文結合一個簡單的數據采集系統,詳細說明了Proteus仿真軟件在單片機開發(fā)中的應用??梢钥闯?,Proteus功能十分強大,能仿真各種數字模擬電路,快速地進行單片機仿真,加快系統開發(fā)的過程,降低開發(fā)成本。

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關鍵詞: 單片機 Proteus

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