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单片机的Proteus虚拟仿真软件

作者:西南交通大学机械工程学院 张维久 胡汉春 李冲时间:2008-04-14来源:电子产品世界

  引言

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/81534.htm

  体积小、重量轻、具有很强的灵活性而且价格便宜,具有逻辑判断、定时计数等多种功能,广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备的智能化管理和过程控制等领域。以为核心的嵌入式系统已经成为目前电子设计最活跃的领域之一。

  在嵌入式系统的中,开发板成本高,特别是对于大量的初学者而言,还可能由于设计的错误导致开发板损坏。利用软件工具我们可以很好地解决这个问题,由此我们可以快速地建立一个仿真系统。

  介绍

  是英国Labcenter Electronics公司开发的一款电路仿真软件,软件由两部分组成:一部分是智能原理图输入系统ISIS和虚拟系统模型VSM;另一部分是高级布线和编辑软件ARES,也就是PCB设计。

  Proteus的VSM仿真

  Proteus可以仿真模拟电路和数字电路,也可以仿真模拟数字混合电路。Proteus提供30多种元件库,超过8000种模拟、数字元器件。可以按照设计的要求选择不同生产厂家的元器件。此外,对于元器件库中没有的元件,设计者也可以通过软件自己创建。

  除拥有丰富的元器件外,Proteus还提供了各种虚拟仪器,如常用的电流表、电压表、示波器、计数/定时/频率计、SPI调试器等虚拟终端,还有支持图形化的分析功能等。

  Proteus特别适合对嵌入式系统进行软硬件协同设计与仿真,其最大的特点是可以仿真8051、PIA、AVR、ARM等多种系列的处理器。Protues包含强大的调试工具,具有对寄存器、存储器、断点、单步模式IAR C-SPY、Keil、MPLAB等开发工具的源程序进行调试的功能;观察代码在仿真硬件上的实时运行效果;对显示、按钮、键盘等外设的交互可视化进行仿真。

  Proteus的PCB设计

  Proteus 的PCB设计除了有自动布线仿真功能外,还支持多达16个布线层,从任意角度放置元件和焊接连线。集成了高智能的布线算法,可以方便地进行PCB设计。

  基于Protesus的简单数据采集系统

  软件的编写

  本例题采用由可调电阻调节电压值作为模拟信号的输入量,通过A/D转换芯片AD0808把模拟信号转换为数字量传送到的P1口,并在P0口把转换的结果显示出来。

  软件的编写可以在Keil C51 环境下进行,芯片选择AT89C51,编写data.c文件,利用Keil C51进行编译,编译成功后生成data.hex文件。

  绘制电路图

  运行Proteus的ISIS,进入仿真软件的主界面,如图1所示。主界面分为菜单栏、工具栏、模型显示窗口、模型选择区、元件列表区等。

  通过左侧的工具栏区的P(从库中选择元件)命令,在Pick Devices窗口中选择系统所需元器件,还可以选择元件的类别、生产厂家等。本例所需主要元器件有:AT89C51芯片、ADC0808芯片、一个四位七段数码显示器,一个可变电阻,详见表1。

  选择元器件后连接图2所示电路。

  微控制器芯片的引脚与实际的芯片基本相同, 唯一的差别是隐去了GND和VCC引脚,系统默认的它们分别连接到地和+5V直流电源。故在电路连线时可以不考虑电源和地的连接。为了快速进行仿真,系统所需的时钟电路、复位电路可以省略。

  电路连接完成后,选中AT89C51,单击鼠标左键,打开“Edit Component”对话窗口如图3所示。可以直接在“Clock Frequency”栏进行频率设定,设定单片机的时钟频率为12MHz。在“Program File”栏选择已经生成的data.hex文件,把在Keil编写的程序导入Proteus,最后单击“OK”按钮保存设计。至此,就可以进行单片机的仿真。

  Proteus的仿真结果

  单片机的仿真结果如图4所示,模拟信号经A/D转换后,结果送入单片机,再在数码管上显示。通过调节可调电阻的阻值,可以得到不同的显示结果。仿真结果表明,系统达到了预先的设计要求。

  在仿真的过程中每个引脚旁边会出现一个小方块,红色的方快表示高电平,蓝色的表示低电平。 通过方块颜色的变化可以很方便地知道每个引脚电平的变化,从而能对系统的运行有更直观的了解,这对程序的调试有很大的帮助。

  结语

  本文结合一个简单的数据采集系统,详细说明了Proteus仿真软件在单片机开发中的应用。可以看出,Proteus功能十分强大,能仿真各种数字模拟电路,快速地进行单片机仿真,加快系统开发的过程,降低开发成本。

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关键词: 单片机 Proteus

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