基于Proteus的單片機(jī)實(shí)時(shí)時(shí)鐘的仿真設(shè)計(jì)

摘要：Proteus是目前最先進(jìn)的單片機(jī)CPU和外圍電路仿真工具之一。本文介紹了單片機(jī)仿真軟件Proteus的特點(diǎn),并結(jié)合實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路的實(shí)例詳細(xì)介紹了使用Proteus進(jìn)行電路設(shè)計(jì)與仿真的過(guò)程及方法,旨在為單片機(jī)愛(ài)好者和技術(shù)人員提供了一個(gè)很好的學(xué)習(xí)平臺(tái)。

　　單片機(jī)技術(shù)應(yīng)用于各行各業(yè),是一種實(shí)用的智能型控制技術(shù),單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展極大地推動(dòng)了電子、通信、計(jì)算機(jī)、機(jī)電一體化等行業(yè)的快速發(fā)展,成為當(dāng)前教學(xué)和科研的熱門技術(shù)。本文詳細(xì)介紹一種新型的單片機(jī)仿真軟件Proteus,利用它可以實(shí)現(xiàn)單片機(jī)教學(xué)中很多面向端口、外圍設(shè)備擴(kuò)展控制型實(shí)驗(yàn)的仿真,提高教學(xué)效果,進(jìn)一步縮短教學(xué)與工程實(shí)際的距離。

　　1Proteus簡(jiǎn)介

　　ProteusISIS是英國(guó)Lacenterelec-tronics公司開(kāi)發(fā)的電路分析與實(shí)物仿真軟件,應(yīng)用范圍十分廣泛,涉及PCB制版、Spice電路仿真、單片機(jī)仿真以及對(duì)ARM7/LPC2000的仿真。Proteus主要由ARESISIS兩大模塊構(gòu)成,ARES主要用于印刷電路板(PCB)的設(shè)計(jì)及其電路仿真,ISIS主要用于原理圖的設(shè)計(jì)并仿真。它運(yùn)行于Windows操作系統(tǒng)上,可以仿真、分析(SPICE)各種模擬器件和集成電路,該軟件的特點(diǎn)是：①實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)仿真和SPICE電路仿真相結(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)的仿真；有各種虛擬儀器,如示波器、邏輯分析儀、信號(hào)發(fā)生器等。②支持主流單片機(jī)系統(tǒng)的仿真。目前支持的單片機(jī)類型有：68000系列、8051系列、AVR系列、ARM系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列以及各種外圍芯片。③提供軟件調(diào)試功能。該軟件仿真系統(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)；同時(shí)支持第三方的軟件編譯和調(diào)試環(huán)境,如KeilC51uVision2等軟件。④具有強(qiáng)大的原理圖繪制功能?？傊?該軟件是一款集單片機(jī)和SPICE分析于一身的仿真軟件,功能極其強(qiáng)大。

　　下面以單片機(jī)實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路為例,介紹使用Proteus進(jìn)行單片機(jī)實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)與仿真的過(guò)程。

　　2硬件電路圖的設(shè)計(jì)

　　該實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路的硬件主要由AT89C51單片機(jī)、時(shí)鐘芯片DS1302、數(shù)碼管顯示驅(qū)動(dòng)芯片MAX7219等元器件組成。實(shí)時(shí)時(shí)鐘電原理圖如圖1所示。

　　運(yùn)行ProteusISIS后出現(xiàn)程序主窗口界面,鼠標(biāo)左鍵單擊窗口左側(cè)的元器件工具欄的Component按鈕,接著再點(diǎn)擊窗口左側(cè)的元器件選擇區(qū)的PickDivices.按鈕,彈出的PickDevices窗口,再在Category欄里點(diǎn)擊MicroprocessorICs項(xiàng)后,在Results欄里會(huì)出現(xiàn)各種類型的CPU器件,找到AT89C51后雙擊,AT89C51就被添加到當(dāng)前窗口左側(cè)的元器件列表區(qū)了。用同樣的方法依次把DS1302、MAX7219、數(shù)碼管、晶振以及多個(gè)電阻、電容也添加到器件列表區(qū)里。然后再依次點(diǎn)擊列表區(qū)里的器件,單擊左鍵把他們放到繪圖區(qū),右鍵選中元件,并編輯其屬性,合理布局后,進(jìn)行連線。所有導(dǎo)線畫完后,添加上電源和接地符號(hào),原理圖的繪制就完成了,保存設(shè)計(jì)文件于C:ProgramFileLacenterElectronicsProteus7Professionalclock文件夾,文件名為clock.DSN。

　　3軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

　　本實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路的軟件的主要功能包括時(shí)鐘芯片DS1302的設(shè)置和時(shí)間的讀取,數(shù)碼管顯示驅(qū)動(dòng)芯片MAX7219驅(qū)動(dòng)時(shí)間顯示等。軟件采用匯編語(yǔ)言編寫,在WAVE3.2集成調(diào)試軟件中編輯完成后,以文件名DS1302.asm存盤并編譯生成16進(jìn)制目標(biāo)文件DS1302.hex。同樣保存到C:ProgramFileLacenterElectronicsProteus7Professionalclock文件夾中。

　　4系統(tǒng)的仿真分析

電路原理圖在ISIS里設(shè)計(jì)完成,并將系統(tǒng)軟件編譯成.hex文件后,下面就可以進(jìn)行實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路的虛擬仿真了。在ISIS的原理圖中,右鍵單擊AT89C51將其選中,然后單擊左鍵打開(kāi)AT89C51的EditComponent對(duì)話框,在ProgramFile選項(xiàng)中選擇文件DS1302.hex,單擊OK按鈕完成仿真設(shè)置。點(diǎn)擊ISIS下方仿真按鈕的運(yùn)行按鈕,系統(tǒng)開(kāi)始運(yùn)行,實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前時(shí)間。

　　5結(jié)語(yǔ)

　　通過(guò)本文的Proteus軟件實(shí)現(xiàn)單片機(jī)實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路仿真設(shè)計(jì)的實(shí)例,可以得出將Proteus軟件引入單片機(jī)課程中進(jìn)行輔助教學(xué),是教學(xué)方法的一種改革,是虛擬仿真技術(shù)和計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)相結(jié)合的綜合運(yùn)用,有利于促進(jìn)課程和教學(xué)改革,更有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新素質(zhì)和創(chuàng)造能力；同時(shí)Proteus不斷完善的功能和強(qiáng)大的仿真能力被越來(lái)越多的設(shè)計(jì)人員所喜愛(ài),生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽活動(dòng)中也逐步得到了推廣。