1、電子線路綜合設(shè)計(jì)報(bào)告題目：多彩燈的設(shè)計(jì)系 另寸信息工程學(xué)院專業(yè)班級(jí)學(xué)生姓名指導(dǎo)教師提交日期 20 年 月 日摘要近年來(lái)隨著科技的飛速發(fā)展，單片機(jī)的應(yīng)用正在不斷地走向深入，同時(shí)帶動(dòng)傳統(tǒng)控 制檢測(cè)日新月益更新。在實(shí)時(shí)檢測(cè)和自動(dòng)控制的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，單片機(jī)往往是作為 一個(gè)核心部件來(lái)使用，僅單片機(jī)方面知識(shí)是不夠的，還應(yīng)根據(jù)具體硬件結(jié)構(gòu)，以及具體 應(yīng)用對(duì)象特點(diǎn)，再與軟件相結(jié)合，并加以完善。流水燈是當(dāng)前LED顯示屏的最基本的控制形式。本文主要介紹了基于單片機(jī)的多彩 燈的循環(huán)點(diǎn)亮設(shè)計(jì)，從系統(tǒng)的硬件電路入手，介紹單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)，以及單片機(jī)最小系 統(tǒng)的電路組成，然后對(duì)單片機(jī)所執(zhí)行的程序進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹，以及利用p

2、rotus進(jìn)行軟件進(jìn)行軟件程序與硬件電路相結(jié)合的仿真。關(guān)鍵字：?jiǎn)纹瑱C(jī)，程序設(shè)計(jì)，protus仿真I一、整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思路 11.1整體設(shè)計(jì)思路 11.2設(shè)計(jì)目的. .11.3設(shè)計(jì)要求 .1二、設(shè)計(jì)內(nèi)容 .22.1硬件總體設(shè)計(jì) .22.1.1 設(shè)計(jì)思想.22.1.2元件清單.2三、硬件設(shè)計(jì).33.1 AT89C51單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu) .33.1.1 主要特征.33.1.2 主要引腳功能 .43.1.3外部總線結(jié)構(gòu) .53.1.4震蕩特性.63.1.5芯片擦除.63.2硬件電路設(shè)計(jì).63.2.1 振蕩電路 .63.2.2 LED 電路顯示.83.2.3復(fù)位電路.9四、軟件設(shè)計(jì) 104.1程序流程圖 .

3、104.2主程序設(shè)計(jì) 104.3延時(shí)子程序設(shè)計(jì) .11五、使用protus軟件仿真說(shuō)明 .125.1 Protus的介紹 125.2 Protus的特點(diǎn) 125.3 Protus的使用方法125.4電路原理圖的設(shè)計(jì)方法 .1335.5仿真過(guò)程 .14六、課程設(shè)計(jì)的心得體會(huì) .15參考文獻(xiàn) .16附錄一 .17附錄二19iii第1章整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思路第一章、整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思路1.1整體設(shè)計(jì)思路1. 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，選擇AT89C51單片機(jī)為核心控制器件。2. 在protus上進(jìn)行硬件電路的設(shè)計(jì)。3. 在keil上進(jìn)行軟件部分的編程。1.2設(shè)計(jì)目的流水燈，可以更簡(jiǎn)單、方便的使用。通過(guò)本課程設(shè)計(jì)使學(xué)生進(jìn)一

4、步鞏固單片機(jī)原理 及應(yīng)用的基本概念、基本理論，分析問(wèn)題的基本方法，增強(qiáng)系統(tǒng)地運(yùn)用已學(xué)的理論知識(shí) 解決實(shí)際問(wèn)題的能力和查閱資料的能力。培養(yǎng)一定的自學(xué)能力和獨(dú)立分析問(wèn)題、解決問(wèn) 題的能力，能通過(guò)獨(dú)立思考、查閱工具書、參考文獻(xiàn)，尋找解決方案。1.3設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)流水燈的基本要求：設(shè)計(jì)一個(gè)流水燈，應(yīng)用AT89C51電路開啟后led在時(shí)鐘信號(hào)作用下按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換狀態(tài)。1第2章設(shè)計(jì)內(nèi)容第二章、設(shè)計(jì)內(nèi)容2.1硬件總體設(shè)計(jì)2.1.1設(shè)計(jì)思想整個(gè)系統(tǒng)工作由軟件程序控制運(yùn)行，上電后將自動(dòng)執(zhí)行編寫的好的程序。基于AT89C5仲片機(jī)的彩燈控制方案，實(shí)現(xiàn)對(duì) LED彩燈的控制。本方案以AT89C51單片機(jī)作 為主控核心，與

5、驅(qū)動(dòng)等模塊組成核心主控制模塊。在主控模塊上設(shè)有晶振電路和13個(gè)LED顯示二極管，根據(jù)需要編寫若干種亮燈模式，根據(jù)各種亮燈時(shí)間的不同需要，在不 同時(shí)刻輸出燈亮或燈滅的控制信號(hào)。2.1.2元件清單元件清單如圖2-1所示名稱型號(hào)5mm白發(fā)紅霎狀LED6射1防用板15皿n白發(fā)暖霽狀LED6STC89C51單片機(jī)15mm白發(fā)綠霽狀LED640腳IC座1晶振110K電阻110uf電解電容12. 2k電阻1130uf電容2470R電阻5自鎖開關(guān)1lk電阻16DC電源接口15iran白發(fā)蘭霎狀LED6導(dǎo)線若干5阿白發(fā)白霎狀LED6焊錫若干5叭白發(fā)黃霎狀LED6USB電源線1圖2-1元件清單2第3章硬件設(shè)計(jì)3第

6、3章硬件設(shè)計(jì)第三章、硬件設(shè)計(jì)3.1 AT89C51單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)由圖3-1可以看出，單片機(jī)內(nèi)部主要包含下列幾個(gè)部件：一個(gè)8位CPU一個(gè)時(shí)鐘電路；4Kbyte程序存儲(chǔ)器；128byte數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器； 兩個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器；64Kbyte擴(kuò)展總線控制電路；四個(gè)8-bit并行I/O端口；一個(gè)可編程串行接口；五個(gè)中斷源，其中包括兩個(gè)優(yōu)先級(jí)嵌套中斷。外部中斷P2 P3I外部計(jì) J數(shù)脈伸ALE P SEN P°P1圖3-1 AT89C51硬件結(jié)構(gòu)框圖3.1.1 主要特性AT89C51是一種低功耗/低電壓、高性能的八位CMO單片機(jī)，片內(nèi)有一個(gè)4KB的FLASH 可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（FPERO

7、MFIash Programmable and Erasable Read OnlyMemory，它采用了 CMO工藝和ATME公司的高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)，而且其輸出 引腳和指令系統(tǒng)都與 MS 51兼容。片內(nèi)置通用8位中央處理器（CPU和FLASH存儲(chǔ) 單兀，片內(nèi)的存儲(chǔ)器允許在系統(tǒng)內(nèi)改編程序或用常規(guī)的非易失性存儲(chǔ)器編程。因此， AT89C51是一種功能強(qiáng)、靈活性高且價(jià)格合理的單片機(jī)，可方便的應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。 3.1.2主要引腳功能如圖3-2所示1. 電源引腳Vcc和VssVcc：電源端，接+ 5V。Vss：接地端。通常在Vcc和Vss引腳之間接0.1卩高頻濾波電容。2. 時(shí)鐘電路引腳X

8、TAL1和 XTAL2XTAL1:接外部晶振和微調(diào)電容的一端，在片內(nèi)它是振蕩器倒相放大器的輸入 若使用外部TTL時(shí)鐘時(shí)，該引腳必須接地。XTAL2接外部晶振和微調(diào)電容的另一端，在片內(nèi)它是振蕩器倒相放大器的輸出， 若使用外部TTL時(shí)鐘時(shí)，該引腳為外部時(shí)鐘的輸入端。3. 地址鎖存允許ALE在系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí)，ALE用于控制地址鎖存器鎖存 P0 口輸出的低8位地址，從而實(shí) 現(xiàn)數(shù)據(jù)與低位地址的復(fù)用。當(dāng)單片機(jī)上電正常工作后， ALE端就周期性地以時(shí)鐘頻 率的1/6的固定頻率向外輸出正脈沖信號(hào)，ALE的負(fù)載能力為8個(gè)LSTTL器件。4. 外部程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)巴13巴13是讀外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)，低電平有

9、效。CPU從外部存儲(chǔ)器取指令 時(shí)，它在每個(gè)機(jī)器周期中兩次有效。5. 程序存儲(chǔ)器地址允許輸入端 H /Vpp當(dāng)匕 為高電平時(shí)，CPU執(zhí)行片內(nèi)程序存儲(chǔ)器指令，但當(dāng) PC中的值超過(guò)0FFFH 時(shí)，將自動(dòng)轉(zhuǎn)向執(zhí)行片外程序存儲(chǔ)器指令。當(dāng)U 為低電平時(shí)，CPU只執(zhí)行片外程序存儲(chǔ)器指令。對(duì)于8031，由于其無(wú)片內(nèi)ROM故叢 必須接低電平。6. 復(fù)位信號(hào)RST該信號(hào)高電平有效，在輸入端保持兩個(gè)機(jī)器周期的高電平后，就可以完成復(fù)位 操作。此外，該引腳還有掉電保護(hù)功能，若在該端接+ 5V備用電源，在使用中若Vcc 掉電，可保護(hù)片內(nèi)RAM中信息不丟失。7. 輸入/輸出口引腳R、R、P2和P3P0 口（ P0.0P0.

10、7）:該端口為漏極開路的8位準(zhǔn)雙向口，負(fù)載能力位8高LSTTL 負(fù)載，它為8位地址線和8位數(shù)據(jù)線的復(fù)用端口。P1 口（ P1.0P1.7）:它是一個(gè)內(nèi)部帶上拉電阻的 8位準(zhǔn)雙向I/O 口，P1 口的 驅(qū)動(dòng)能力為4個(gè)LSTTL負(fù)載。P2 口（ P2.0P2.7）:它為一個(gè)內(nèi)部帶上拉電阻的 8位準(zhǔn)雙向I/O 口，P2 口的驅(qū)動(dòng)能力也為4個(gè)LSTTL負(fù)載。在訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，它作存儲(chǔ)器的高8位地址線。P3 口（ P3.0P3.7 ）: P3 口同樣是內(nèi)部帶上拉電阻的 8位準(zhǔn)雙向I/O 口，P3 口除了 作為一般的I/O 口使用之外，其還具有特殊功能。匚 匚 匚匚 匚 匚 匚.01.2.34.5.

11、6.7PPPPPP卩PRSJl7VPD 匚 RXD/P3.0 匚 TXD/P3.1 匚 TNT0/P3 2 匚 TNT1/P3 3 匚I0/P3.4 匚JJ/P3.5 匚WR/P3.6 匚RD/P3.7 匚Xrl'AL2 匚X1AL1 匚GND匚234567 思 910111213141516171819204039383736353433323130292327262524232221 Vcc PO.OZAD0 P0.1/AD1Zl P0.2/AD2 PO.3/AD3 P0 4/AD4 P0-5/A D5 P0.6/AC16=1 P0.7/AD7 EA/Vpp A.L 曰 PKOG=

12、1 PSENZl P2.7/A15 P2.6/A14Zl P2.5/AI3 P2.4/AI2 P2.3/AI IZl P2.2/AW P2.1/A9 P2.0/A8圖3-2單片機(jī)引腳圖3.1.3外部總線結(jié)構(gòu)所謂總線，就是連接單片機(jī)與各外部器件的一組公共的信號(hào)線。當(dāng)系統(tǒng)要求擴(kuò)展時(shí)， 單片機(jī)要與一定數(shù)量的外部器件和外圍設(shè)備連接。如果各部件及每一種外圍設(shè)備都分別 用各自的一組線路與CPU直接連接，那么連線將會(huì)錯(cuò)綜復(fù)雜，甚至難以實(shí)現(xiàn)。為了簡(jiǎn)化 硬件電路的設(shè)計(jì)和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，常用一組線路，并配以適當(dāng)?shù)慕涌陔娐穪?lái)與各個(gè)外部器件 和外圍設(shè)備連接，這組共用的連接線路就是總線。采用總線結(jié)構(gòu)便于擴(kuò)展外部器件和外 圍設(shè)

13、備，而統(tǒng)一的總線標(biāo)準(zhǔn)則使不同設(shè)備間的互連更容易實(shí)現(xiàn)。利用片外引腳可以構(gòu)造 MCS-51系列單片機(jī)的三總線結(jié)構(gòu)。單片機(jī)的引腳除了電源 端VCC接地端VSS復(fù)位端RST晶振接入端XTAL1和XTAL2通用I/O 口的P1.0P1.7 以外，其余的引腳都是為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)擴(kuò)展而設(shè)置的。用這些引腳構(gòu)造的單片機(jī)系統(tǒng)的三總 線結(jié)構(gòu)如圖3-2所示。P2P(lMCS-51貳片機(jī)AI.EPSENWRrd-控引總線圖3-2 MCS-51系列單片機(jī)片外三總線結(jié)構(gòu)（1） 地址總線（Address Bus, AB： MCS-51系列單片機(jī)總共有16根地址線A15A0, 片外存儲(chǔ)器可尋址范圍達(dá)64K（ 216=65536字節(jié)）

14、，由P2 口直接提供高8位地址A15A8, P0 口經(jīng)地址鎖存器提供低8位地址A7 A0。（2）數(shù)據(jù)總線（Data Bus，DB ： MCS-51系列單片機(jī)總共有8根數(shù)據(jù)線D7D0全 由P0 口提供。由于P0 口是分時(shí)復(fù)用總線，分時(shí)輸送低8位地址（通過(guò)地址鎖存器鎖存） 和高8位數(shù)據(jù)信息。（3）控制總線（Control Bus,CB：控制總線由P3 口的第二功能 WR （P3.6）、RD （P3.7） 和3根獨(dú)立的控制線EA、ALE PSEN組成。3.1.4震蕩特性XTAL1和 XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振 蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時(shí)鐘

15、源驅(qū)動(dòng)器件，XTAL2應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過(guò)一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無(wú)任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度3.1.5芯片擦除AT89C51設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選 的掉電模式。在閑置模式下，CPU停止工作。但RAM定時(shí)器，計(jì)數(shù)器，串口和中斷系 統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保存RAM勺內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能， 直到下一個(gè)硬件復(fù)位為止。3.2硬件電路設(shè)計(jì)3.2.1振蕩電路為彩燈循環(huán)系統(tǒng)提供穩(wěn)定頻率波在由多片單片機(jī)組成的系統(tǒng)中，為了各單片機(jī)之間時(shí)鐘信號(hào)的同步，弓I入唯一的外部脈沖信號(hào)作為各單片機(jī)的振蕩脈沖

16、。這時(shí)外部的脈沖 信號(hào)是經(jīng)單片機(jī)89C51的XTAL2引腳注入的；在MC&51單片機(jī)片內(nèi)有一個(gè)高增益的反 相放大器，反相放大器的輸入端為 XTAL1,輸出端為XTAL2在芯片的外部通過(guò)這兩個(gè) 引腳跨接晶體振蕩器和微調(diào)電容 C1、C2形成反饋電路，可構(gòu)成穩(wěn)定的自激振蕩器，振 蕩頻率范圍通常是1.212MHz晶體振蕩頻率高，則系統(tǒng)的時(shí)鐘頻率也高，單片機(jī)的運(yùn) 行速度也就快。圖3-4震蕩電路晶體振蕩器的振蕩信號(hào)從XTAL2端送入內(nèi)部時(shí)鐘電路，它將該振蕩信號(hào)二分頻，產(chǎn) 生一個(gè)兩相時(shí)鐘信號(hào)P1和P2供單片機(jī)使用。時(shí)鐘信號(hào)的周期稱為狀態(tài)時(shí)間 S,它是振 蕩周期的2倍，P1信號(hào)在每個(gè)狀態(tài)的前半周期有效

17、，在每個(gè)狀態(tài)的后半周期 P2信號(hào)有 效。CPU就是以兩相時(shí)鐘P1和P2為基本節(jié)拍協(xié)調(diào)單片機(jī)各部分有效工作的。 MCS-51單片機(jī)時(shí)鐘電路示意圖如圖3-5所示二分頻狀態(tài)時(shí)鐘ALE機(jī)器周期圖3-5 AT89C51單片機(jī)時(shí)鐘振蕩電路示意圖振蕩電路產(chǎn)生的振蕩脈沖并不直接使用，而是經(jīng)分頻后再為系統(tǒng)所用。振蕩脈沖在 片內(nèi)通過(guò)一個(gè)時(shí)鐘發(fā)生電路二分頻后才作為系統(tǒng)的時(shí)鐘信號(hào)。片內(nèi)時(shí)鐘發(fā)生電路實(shí)質(zhì)上是一個(gè)二分頻的觸發(fā)器，其輸入來(lái)自振蕩器，輸出為二相時(shí)鐘信號(hào)，即狀態(tài)時(shí)鐘信號(hào)， 其頻率為fosc/2;狀態(tài)時(shí)鐘三分頻后為ALE信號(hào)，其頻率為fosc/6;狀態(tài)時(shí)鐘六分頻后為 機(jī)器周期，其頻率為fosc/12。在圖3-4中

18、，使用晶體振蕩器時(shí)，C1、C2取值30± 10pF;使用陶瓷振蕩器時(shí)，C1、 C2取值40± 10pF。C1、C2的取值雖然沒(méi)有嚴(yán)格的要求，但電容的大小影響振蕩電路的 穩(wěn)定性和快速性，通常取值2030pF。在設(shè)計(jì)印制電路板時(shí)，晶振和電容等應(yīng)盡可能靠 近芯片，以減少分布電容，保證振蕩器振蕩的穩(wěn)定性。也可以由外部時(shí)鐘電路向片內(nèi)輸入脈沖信號(hào)作為單片機(jī)的振蕩脈沖。這時(shí)外部脈沖信號(hào)是經(jīng)XTAL1引腳引入的，而XTAL2引腳懸空或接地。對(duì)外部信號(hào)的占空比沒(méi)有要求, 但高低電平持續(xù)的時(shí)間不應(yīng)小于 20ns。這種方式常用于多塊芯片同時(shí)工作，便于同步。 其外部脈沖接入方式如圖3-6所示。外沐

19、脈10第3章硬件設(shè)計(jì)#第3章硬件設(shè)計(jì)圖3-6 AT89C51單片機(jī)外部時(shí)鐘輸入接線圖所謂時(shí)序，是指在指令執(zhí)行過(guò)程中，CPU的控制器所發(fā)出的一系列特定的控制信號(hào) 在時(shí)間上的先后關(guān)系。CPU發(fā)出的控制信號(hào)有兩類：一類是用于單片機(jī)內(nèi)部的，用戶不 能直接接觸此類信號(hào)，不必對(duì)它作過(guò)多了解；另一類是通過(guò)控制總線送到片外的，人們 通常以時(shí)序圖的形式來(lái)表示相關(guān)信號(hào)的波形及出現(xiàn)的先后次序。為了說(shuō)明信號(hào)的時(shí)間關(guān)系，需要定義時(shí)序單位。89C51的時(shí)序單位共有四個(gè)，從小到大依次是拍節(jié)、狀態(tài)、機(jī) 器周期和指令周期。如圖3-7所示。#第3章硬件設(shè)計(jì)#第3章硬件設(shè)計(jì)3.2.2 LED電路顯示圖3-8 LED電路圖#第3章硬

20、件設(shè)計(jì)如圖3-8所示，P1 口控制LED燈 D1D5勺顯示，P2 口控制LED燈D6D13的顯示。 限流電阻為220歐姆。3.2.3復(fù)位電路當(dāng)要對(duì)晶片重置時(shí)，只要按開關(guān)就能完成 LED和開關(guān)的重置。復(fù)位是單片機(jī)的初始 化操作，其主要功能是把PC初始化為0000H使單片機(jī)從0000H單元開始執(zhí)行程序。單 片機(jī)的RST管腳為主機(jī)提供了一個(gè)外部復(fù)位信號(hào)輸入口。復(fù)位信號(hào)是高電平有效，高電 平有效的持續(xù)時(shí)間為2個(gè)機(jī)器周期以上。單片機(jī)的復(fù)位方式可由手動(dòng)復(fù)位完成。RST引腳是復(fù)位信號(hào)輸入端，復(fù)位信號(hào)為高電平有效，其有效時(shí)間應(yīng)持續(xù)24個(gè)周期 以上才能完成復(fù)位操作，若使用 6MHZ晶振，則持續(xù)4微秒以上才能完成

21、復(fù)位操作。CPU在第二個(gè)機(jī)器周期內(nèi)執(zhí)行復(fù)位操作，以后每個(gè)機(jī)器周期重復(fù)一次，直至RST端電平變低。在單片機(jī)復(fù)位期間，ALE和PSEN言號(hào)都不產(chǎn)生。復(fù)位操作將對(duì)部分專用寄存 器產(chǎn)生影響，復(fù)位后，這些內(nèi)部寄存器狀態(tài)如表 3-1.表3-1部分專用寄存器復(fù)位狀態(tài)寄存器值寄存器值PC0000HACC00HB00HPSW00HSP07HDPTR0000HP0P3OFEHIPXXX0000IE0XX0000TMOD00HTCON00HTL0， TL100HTH0，TH100HSCON00HSBUF不定PCON0XX0000上電瞬間由于電容C上無(wú)儲(chǔ)能，其端電壓近似為零，RST獲得高電平，隨著電容器 C的充電，R

22、ST引腳上的高電平將逐漸下降，當(dāng) RST引腳上的電壓小于某一數(shù)值后，單 片機(jī)就脫離復(fù)位狀態(tài)，進(jìn)入正常工作模式，只要高電平能保持復(fù)位所需要的時(shí)間（約兩 個(gè)機(jī)器周期），單片機(jī)就能實(shí)現(xiàn)復(fù)位。11第4章軟件設(shè)計(jì)第四章、軟件設(shè)計(jì)4.1程序流程圖圖4-1程序流程圖4.2主程序設(shè)計(jì)#in clude<reg51.h>#defi ne uchar un sig ned char#defi ne uint un sig ned intuchar tab = 0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f, 0x7f,0xbf,0xdf,0xef,0xf7,0xfb,0

23、xfd,0xfe;void mai n()uchar i,j;for(i=0;i<=14;i+)if(i<=4)P仁tabi; delay(500);if(i>4&&i!=14)P仁 Oxff;P2=tabi-5;delay(500);if(i=14)for(j=0;j<2;j+) P仁0;P2=0;delay(500);P1= 0XFF;P2=0XFF;delay(500);4.3延時(shí)程序設(shè)計(jì)void delay( uint i)uchar t;while(i-)for(t=0;t<120;t+);13第5章 使用proteus軟件調(diào)試仿真說(shuō)明五

24、、使用proteus軟件調(diào)試仿真說(shuō)明5.1 Proteus 的介紹Proteus 軟件由ISIS和ARES兩部分構(gòu)成，其中ISIS是一款便捷的電子系統(tǒng)原 理設(shè)計(jì)和仿真平臺(tái)軟件，ARES是一款高級(jí)的PCB布線編輯軟件。Proteus是目前最好的 模擬單片機(jī)外圍器件的工具，與其他單片機(jī)仿真軟件不同的是，它不僅能仿真單片機(jī)CPU 的工作情況，也能仿真單片機(jī)外圍電路或沒(méi)有單片機(jī)參與的其他電路的工作情況。因此 在仿真和調(diào)試程序時(shí)，關(guān)心的不再是某些語(yǔ)句執(zhí)行時(shí)單片機(jī)寄存器和存儲(chǔ)器內(nèi)容的改 變，而是從工程的角度直接看程序運(yùn)行和電路工作的過(guò)程和結(jié)果。對(duì)于這樣的仿真實(shí)驗(yàn)，從某種意義上講，解決了實(shí)驗(yàn)和工程應(yīng)用間脫節(jié)

25、的矛盾。5.2 Proteus 的特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)仿真和 SPICE電路仿真的結(jié)合。具有模擬電路仿真、數(shù)字電路 仿真、單片機(jī)及其外圍電路組成的系統(tǒng)仿真、RS232動(dòng)態(tài)仿真、I2C調(diào)試器、SPI調(diào)試器、 鍵盤和LCD系統(tǒng)仿真等功能；有各種虛擬儀器，如示波器、邏輯分析儀、信號(hào)發(fā)生器等。 具有強(qiáng)大的原理圖繪制功能。提供軟件調(diào)試功能。在硬件仿真系統(tǒng)中具有全速、單步、 設(shè)置斷點(diǎn)等調(diào)試功能，同時(shí)可以觀察各個(gè)變量、寄存器等的當(dāng)前狀態(tài)，因此在該軟件仿 真系統(tǒng)中，也必須具有這些功能；同時(shí)支持第三方的軟件編譯和調(diào)試環(huán)境，如Keil C51uVision2等軟件。5.3 Proteus的使用方法如圖5-1所示，點(diǎn)狀

26、的柵格區(qū)域?yàn)榫庉嫶翱冢笊戏綖轭A(yù)覽窗口，左下方為元器件 列表區(qū)，即對(duì)象選擇器編輯窗口用于放置元器件，進(jìn)行連線，繪制原理圖。預(yù)覽窗口可 以顯示全部原理圖。在預(yù)覽窗口中，有兩個(gè)框，藍(lán)框表示當(dāng)前頁(yè)的邊界，綠框表示當(dāng)前 編輯窗口顯示的區(qū)域。當(dāng)從對(duì)象選擇器中選中一個(gè)新的對(duì)象時(shí)，預(yù)覽窗口可以預(yù)覽選中 的對(duì)象。在預(yù)覽窗口上單擊，Proteus ISIS 將會(huì)以單擊位置為中心刷新編輯窗口。圖 5-1proteus 界面5.4電路原理圖的設(shè)計(jì)方法原理圖的具體設(shè)計(jì)步驟如下：1. 新建設(shè)計(jì)文檔。在進(jìn)入原理圖設(shè)計(jì)之前，首先要構(gòu)思好原理圖，即必須知道所 設(shè)計(jì)的項(xiàng)目需要哪些電路來(lái)完成，用何種模板；然后在 Proteus

27、ISIS 編輯環(huán)境中畫出 電路原理圖。2. 設(shè)置工作環(huán)境。根據(jù)實(shí)際電路的復(fù)雜程度來(lái)設(shè)置圖紙的大小等。在電路圖設(shè)計(jì) 的整個(gè)過(guò)程中，圖紙的大小可以不斷地調(diào)整。設(shè)置合適的圖紙大小是完成原理圖設(shè)計(jì)的 第一步。3. 放置元器件。首先從添加元器件對(duì)話框中選取需要添加的元器件，將其布置到 圖紙的合適位置，并對(duì)元器件的名稱、標(biāo)注進(jìn)行設(shè)定；再根據(jù)元器件之間的走線等聯(lián)系 對(duì)元器件在工作平面上的位置進(jìn)行調(diào)整和修改，使得原理圖美觀、易懂。4. 對(duì)原理圖進(jìn)行布線。根據(jù)實(shí)際電路的需要，利用Proteus ISIS 編輯環(huán)境所提供的各種工具、命令進(jìn)行布線，將工作平面上的元器件用導(dǎo)線連接起來(lái)，構(gòu)成一幅完整的 電路原理圖。5.

28、 建立網(wǎng)絡(luò)表。在完成上述步驟之后，即可看到一張完整的電路圖，但要完成印 制版電路的設(shè)計(jì)，還需要生成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)表文件。網(wǎng)絡(luò)表是印制版電路與電路原理圖之間 的紐帶。6. 原理圖的電氣規(guī)則檢查。當(dāng)完成原理圖布線后，利用Proteus ISIS編輯環(huán)境所提供的電氣規(guī)則檢查命令對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行檢查，并根據(jù)系統(tǒng)提示的錯(cuò)誤檢查報(bào)告修改原理圖。7. 調(diào)整。如果原理圖已通過(guò)電氣規(guī)則檢查，那么原理圖的設(shè)計(jì)就完成了，但是對(duì) 于一般電路設(shè)計(jì)而言，尤其是較大的項(xiàng)目，通常需要對(duì)電路進(jìn)行多次修改才能通過(guò)電氣 規(guī)則檢查。8. 存盤和輸出報(bào)表。Proteus ISIS 提供了多種報(bào)表輸出格式，同時(shí)可以對(duì)設(shè)計(jì)好 的原理圖和報(bào)表進(jìn)行存盤和輸出打印。如圖5-2電路原理圖設(shè)計(jì)流程圖所示5-2電路原理圖設(shè)計(jì)流程圖5.5仿真過(guò)程Proteus Isis仿真時(shí)，單片機(jī)需要加載程序，加載程序?yàn)?HEX文件。本設(shè)計(jì)利用 proteus，在proteus中雙擊芯片將keil軟件生成的HEX文件加載到芯片中，然后用鼠 標(biāo)點(diǎn)擊0K.，然后就可以開始仿真了。