基于PROTEUS的多功能數(shù)字電子鐘的設(shè)計(jì)_圖文

1、 基于PROTEUS的多功能數(shù)字電子鐘的設(shè)計(jì)張浩然數(shù)理與信息工程學(xué)院2006年6月前言單片機(jī)技術(shù)是現(xiàn)代電子工程領(lǐng)域一門迅速發(fā)展的技術(shù),它的應(yīng)用已經(jīng)滲透到各種嵌入式系統(tǒng)中?？梢院敛豢鋸埖卣f:掌握單片機(jī)技術(shù)是電子信息類專業(yè)學(xué)生就業(yè)的一個(gè)重要條件。同時(shí)單片機(jī)技術(shù)又是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科,課程設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)和實(shí)施,在很大程度上決定了學(xué)生對單片機(jī)技術(shù)的掌握程度。為了更好地完成課程設(shè)計(jì)這一重要教學(xué)環(huán)節(jié),我們采用Proteus軟件與Keil軟件整合構(gòu)建單片機(jī)虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。學(xué)生首先在PC上利用Proteus 軟件自己搭建硬件電路,并利用系統(tǒng)提供的功能完成電路分析、系統(tǒng)調(diào)試和輸出顯示的硬件設(shè)計(jì)部分;同時(shí)在K

2、eil軟件中編制程序,進(jìn)行相應(yīng)的編譯和仿真,完成系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)部分。當(dāng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作完成后,學(xué)生可以在PC上看到最終的運(yùn)行效果。最后再通過proteus設(shè)計(jì)PCB,再完成真正硬件的調(diào)試。采用以上方案具有以下優(yōu)勢:有利于促進(jìn)課程和教學(xué)改革,更有利于人才的培養(yǎng);從經(jīng)濟(jì)性、可移植性、可推廣性角度講,建立這樣的課程設(shè)計(jì)平臺(tái)是非常有意義的;利用仿真系統(tǒng),可以節(jié)約開發(fā)時(shí)間和開發(fā)成本;利用仿真系統(tǒng),具有很大的靈活性和可擴(kuò)展性。第一章概述Proteus ISIS是英國Labcenter公司開發(fā)的電路分析與實(shí)物仿真軟件。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

3、特點(diǎn)是: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、RS232動(dòng)態(tài)仿真、I2C調(diào)試器、SPI調(diào)試器、鍵盤和LCD系統(tǒng)仿真的功能;有各種虛擬儀器,如示波器、邏輯分析儀、信號(hào)發(fā)生器等。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、A VR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。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

4、方的軟件編譯和調(diào)試環(huán)境,如Keil C51 uVision2等軟件。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。本章介紹Proteus ISIS軟件的工作環(huán)境和一些基本操作。一、進(jìn)入Proteus ISIS雙擊桌面上的ISIS 6 Professional圖標(biāo)或者單擊屏幕左下方的“開始”“程序”“Proteus 6 Professional”“ISIS 6 Professional”,出現(xiàn)如圖1-1所示屏幕,表明進(jìn)入Proteus ISIS集成環(huán)境。 圖1-1 啟動(dòng)時(shí)的屏幕二、工作界面Proteus ISIS的工作界面是一種標(biāo)準(zhǔn)的Wind

5、ows界面,如圖1-2所示。包括:標(biāo)題欄、主菜單、標(biāo)準(zhǔn)工具欄、繪圖工具欄、狀態(tài)欄、對象選擇按鈕、預(yù)覽對象方位控制按鈕、仿真進(jìn)程控制按鈕、預(yù)覽窗口、對象選擇器窗口、圖形編輯窗口。 圖1-2 Proteus ISIS的工作界面第二章幾個(gè)基本例子例1-基本電路:交流電供電1.- 點(diǎn)擊Pick Devices按鈕,(該按鈕位于工作區(qū)左邊的面板中,就是那個(gè)P按鈕,這是會(huì)打開標(biāo)題為Pick Devices的對話框。 2.- 在Category列表框中 (位于左邊 找到Simulator Primitives,這是會(huì)在Results中列出該類的所有元件(如果該類有太多元件,你利用Sub-Category列表

6、框過濾,ALTERNATOR就是我們要找的交流電電源。 ALTERNATOR。 4.- 同樣的方法添加LAMP,在Category->Optoelectronics->LAMP。 5.- 單擊Pick Devices對話框的OK按鈕結(jié)束添加元件。6.- 在The Object Selector(元件列表框單擊選擇ALTERNATOR。 7.- 接著在位于主窗口左下角的角度調(diào)整工具條中設(shè)置在原理圖窗口中ALTERNATOR 的方向(這一步也可以在放置元件后再設(shè)置。第一按鈕是順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90度,第二個(gè)按鈕是逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90度,第三個(gè)按鈕是水平翻轉(zhuǎn),第四的按鈕是垂直翻轉(zhuǎn),中間的那個(gè)可輸入0,

7、 +/-90, +/-180, +/-270。 8.- 放置ALTERNATOR到原理圖窗口中,方法很簡單:完成步驟7后,在原理圖窗口中單擊左鍵即可。 9.- 用同樣的方法放置LAMP。 10.- 配置元件參數(shù)。a.- 在原理圖窗口中先右擊再左擊ALTERNATOR,出現(xiàn)Edit Component對話框,按下面參數(shù)進(jìn)行設(shè)置(第一、二個(gè)參數(shù)與仿真無關(guān),起到標(biāo)識(shí)作用。 b.- 單擊 OK完成。c.- 同樣方法設(shè)置LAMP的參數(shù)。 11.- 連接元件:a.- 重新調(diào)整元件的角度。在步驟7時(shí)我們已經(jīng)調(diào)整過了,但如果仍然不太符合要求,你可以重新調(diào)整,方法:在原理圖窗口中右擊該元件,再在角度調(diào)整工具條中

8、設(shè)置。b.- 把鼠標(biāo)移到ALTERNATOR的一個(gè)引腳末端,這時(shí)鼠標(biāo)變成×字型,單擊左鍵一下并移動(dòng)鼠標(biāo),會(huì)出現(xiàn)一條線,你可以再在原理圖的其他地方單擊左鍵幾下以確定連接線的形狀,最后在LAMP的一個(gè)引腳末端單擊左鍵一下就完成一條連接線。其實(shí),你只要在需要連接的兩個(gè)元件的引腳處分別單擊左鍵一下,Proteus會(huì)自動(dòng)完成這條連接線。c.- 修改連接線。如果連錯(cuò)了,你就在該連接線上雙擊右鍵就把它給刪除掉了。如果要修改走線的形狀,你可以在連接線上單擊右鍵再在某一個(gè)位置上按住左鍵拖動(dòng),滿意后再在原理圖的空的地方單擊一下右鍵。最終結(jié)果: 12.- 開始仿真,找到主窗口底部的仿真工具條,單擊左邊第一

9、個(gè)按鈕。 13.- 原理圖的放縮操作,你可以用放縮工具條來完成。說明一下:a.以當(dāng)前點(diǎn)擊的位置為屏幕中心顯示b.以屏幕中心對應(yīng)的位置為中心向四周放大c.以屏幕中心對應(yīng)的位置為中心向四周縮小d.顯示整個(gè)原理圖e.顯示選擇的區(qū)域 14.- 配置Set Animation Options,這樣使你的仿真結(jié)果更加形象。方法:到System菜單看一下,那里有一個(gè)Set Animation Options選項(xiàng),單擊它出現(xiàn)以下對話框 左邊的我們一般不用修改,我們要改的是右邊的Animation Options,Show Wire Voltage by Colour?元件間的連接線的顏色會(huì)隨電壓變化Show

10、Wire Current with Arrows? 元件間的連接線上顯示電流方向15.- 這個(gè)例子最后的工作就保存文件了。例2-基本電路:電池、可調(diào)電阻、直流電流表、直流電壓表1.- 新建一個(gè)文檔2.- 使用Pick Devices添加以下元件(方法見例1- BATTERY - LAMP - POT-LIN這里介紹一個(gè)更快捷的方法,就是使用Pick Devices的搜索功能(前提是你知道要找的元件的名字至少知道名字的前幾個(gè)字母,該功能位于Pick Devices 對話框的左上角。3.- 搭好以下電路 POT-LIN的電阻值設(shè)為200BATTERY的電壓值設(shè)為123.- 添加直流電流表和直流電壓

11、表a.- 找到這個(gè)工具條,紅色圈的那個(gè)就是INSTRUMENTS(儀表元件了。 b.- 單擊這個(gè)按鈕,會(huì)在The Object Selector(元件列表框列出所有儀表,其中的DC AMMETER和DC VOLTMETER是我們要用到的,選中DC AMMETER并在原理圖的適當(dāng)位置單擊左鍵,這樣DC AMMETER就被放置到原理圖中了。同理放置DCVOLTMETER。最終電路: c.- 設(shè)置DC AMMETER和DC VOLTMETER,DC AMMETER和DC VOLTMETER不會(huì)根據(jù)電路的實(shí)際電流、電壓值來自動(dòng)改變量程(比如DC AMMETER默認(rèn)的單位是A,它能測量的最小電流值是0.

12、01A,如實(shí)際電路的電流值為9mA,那它就顯示為0.00A,需要手動(dòng)修改。操作跟修改一般元件一樣。 Display Range 有三個(gè)值A(chǔ)、mA、uAe.- 仿真結(jié)果。在仿真過程中,你可以點(diǎn)擊可調(diào)電阻POT-LIN上方的兩個(gè)紅色箭頭來調(diào)節(jié)電阻值,這時(shí)LAMP的亮度也隨之改變,DC AMMETER和DC VOLTMETER的顯示值也隨之改變。注意到了沒有?!這個(gè)圖好像有點(diǎn)特別,對了!它就是例1后面介紹Set Animation Options中選擇Show Wire Voltage by Colour?和Show Wire Current with Arrows?后的效果。 例子3-邏輯測試添加

13、以下元件:A-INPUT = LOGICSTATEB-INPUT = LOGICSTATEQ-OUTPUT = LOGICPROBE(BIGAND = AND 例4.- 使用ADC、示波器和仿真表格. 1.-添加以下元件:ADC0808 555POT-LIN LED-BLUE 電阻添加GROUND、POWER 單擊紅色的那個(gè)按鈕,在元件列表中會(huì)有GROUND、POWER 添加示波器單擊綠色的那個(gè)按鈕,在元件列表中會(huì)有OSCILLOSCOPE添加仿真圖表單擊藍(lán)色的那個(gè)按鈕,在元件列表中會(huì)有ANALOGUE放置仿真圖表的方法:選中ANALOGUE后,在原理圖中單擊左鍵,并按住左鍵拖動(dòng),這是你會(huì)看到

14、一個(gè)虛線方框,釋放左鍵后就可以看到ANALOGUE了。2. -按照上圖連接好元件3. -設(shè)置參數(shù),這里主要介紹一下示波器和仿真表格的設(shè)置a. 示波器設(shè)置,示波器需要運(yùn)行仿真后才可以對其參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì) 它有兩個(gè)輸入通道,它的設(shè)置與真實(shí)數(shù)字示波器的差不多。左邊黑色的方框用于顯示波形,其中綠色的線條就是代表某一通道的波形,默認(rèn)它只顯示通道1的波形,要切換為通道2需要使用右上角的方形按鈕,這個(gè)按鈕有兩種狀態(tài),一個(gè)是CH1另一個(gè)是CH2,你可以通過單擊它實(shí)現(xiàn)通道間互相切換。這個(gè)按鈕下方還有一個(gè)方形按鈕,這個(gè)方形按鈕有三種狀態(tài),一個(gè)是僅顯示一個(gè)通道、一個(gè)是同時(shí)顯示兩個(gè)通道(Dual、另一個(gè)是顯示兩個(gè)通道之差

15、(X-Y。明顯,要實(shí)現(xiàn)通道間互相切換必須使這個(gè)按鈕處于第一種狀態(tài)。還要注意的是,如果同時(shí)顯示兩個(gè)通道的波形,還需要改變其中一個(gè)的Y-POS,因?yàn)槟J(rèn)它們的Y-POS是一樣的,它們的波形會(huì)重疊在一起。b.設(shè)置仿真圖表,使用仿真圖表前,我們要在需要觀測的信號(hào)線上添加一個(gè)探針,有電壓、電流兩種探針 紫色的那兩個(gè)就是探針了,本例使用電壓探針,要觀測的信號(hào)是555輸出的波形,找到這條連接線,點(diǎn)擊了電壓探針符號(hào)后再在這條連接線的某一個(gè)位置上單擊一下左鍵,這樣就添加了一個(gè)電壓探針,接著為這探針起個(gè)名字(A(方法跟設(shè)置一般元件屬性方法的類似?，F(xiàn)在要將這個(gè)電壓探針跟仿真圖表關(guān)聯(lián)起來,菜單Graph中有一個(gè)叫Ad

16、d Trace的子菜單,單擊它會(huì)出現(xiàn) 由圖可見,仿真圖表可以連接四個(gè)探針,也就可以看到四個(gè)波形。本例我們只用一個(gè)探針,單擊Probe P1下拉列表,你會(huì)看到(A,選中它后,單擊OK就完成連接工作了。接著是配置仿真表格ANALOGUE,默認(rèn)ANALOGUE的仿真時(shí)間是0S -1S,這個(gè)時(shí)間對本例來說實(shí)在太長了,我們需要0S-2mS就夠了。還是菜單Graph,它里面有Edit Graph的子菜單, 在Stop time 中輸入2m,單擊OK完成。開始仿真ANALOGUE了,到菜單Graph,單擊Simulate Graph,等待仿真完成后就會(huì)看到下圖了 第三章基于單片機(jī)的仿真例子單片機(jī)電路設(shè)計(jì)如圖

17、所示。電路的核心是單片機(jī)A T89C51。單片機(jī)的P1口八個(gè)引腳接LED顯示器的段選碼(a、b、c、d、e、f、g、dp的引腳上,單片機(jī)的P2口六個(gè)引腳接LED 顯示器的位選碼(1、2、3、4、5、6的引腳上,電阻起限流作用,總線使電路圖變得簡潔。程序設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)LED顯示器的選通并顯示字符。 電路圖的繪制 1、將所需元器件加入到對象選擇器窗口。Picking Components into the Schematic單擊對象選擇器按鈕,如圖所示 彈出“Pick Devices”頁面,在“Keywords”輸入AT89C51,系統(tǒng)在對象庫中進(jìn)行搜索查找,并將搜索結(jié)果顯示在“Results”中,如圖

18、所示。 在“Results”欄中的列表項(xiàng)中,雙擊“AT89C51”,則可將“A T89C51”添加至對象選擇器窗口。接著在“Keywords”欄中重新輸入7SEG,如圖所示。雙擊“7SEG-MPX6-CA-BLUE”,則可將“7SEG-MPX6-CA-BLUE”(6位共陽7段LED顯示器添加至對象選擇器窗口。 最后,在“Keywords”欄中重新輸入RES,選中“Match Whole Words”,如圖所示。在“Results”欄中獲得與RES完全匹配的搜索結(jié)果。雙擊“RES”,則可將“RES”(電阻添加至對象選擇器窗口。單擊“OK”按鈕,結(jié)束對象選擇。 經(jīng)過以上操作,在對象選擇器窗口中,已

19、有了7SEG-MPX6-CA-BLUE、AT89C51、RES三個(gè)元器件對象,若單擊A T89C51,在預(yù)覽窗口中,見到AT89C51的實(shí)物圖,如圖所示;若單擊RES或7SEG-MPX6-CA-BLUE,在預(yù)覽窗口中,見到RES和7SEG-MPX6-CA-BLUE的實(shí)物圖,如圖所示。此時(shí),我們已注意到在繪圖工具欄中的元器件按鈕處于選中狀態(tài)。 2、放置元器件至圖形編輯窗口Placing Components onto the Schematic 在對象選擇器窗口中,選中7SEG-MPX6-CA-BLUE,將鼠標(biāo)置于圖形編輯窗口該對象的欲放位置、單擊鼠標(biāo)左鍵,該對象被完成放置。同理,將AT89C5

20、1和RES 放置到圖形編輯窗口中。如圖所示。若對象位置需要移動(dòng),將鼠標(biāo)移到該對象上,單擊鼠標(biāo)右鍵,此時(shí)我們已經(jīng)注意到,該對象的顏色已變至紅色,表明該對象已被選中,按下鼠標(biāo)左鍵,拖動(dòng)鼠標(biāo),將對象移至新位置后,松開鼠標(biāo),完成移動(dòng)操作。 由于電阻R1R8的型號(hào)和電阻值均相同,因此可利用復(fù)制功能作圖。將鼠標(biāo)移到R1,單擊鼠標(biāo)右鍵,選中R1,在標(biāo)準(zhǔn)工具欄中,單擊復(fù)制按鈕,拖動(dòng)鼠標(biāo),按下鼠標(biāo)左鍵,將對象復(fù)制到新位置,如此反復(fù),直到按下鼠標(biāo)右鍵,結(jié)束復(fù)制。此時(shí)我們已經(jīng)注意到,電阻名的標(biāo)識(shí),系統(tǒng)自動(dòng)加以區(qū)分。3、放置總線至圖形編輯窗口單擊繪圖工具欄中的總線按鈕,使之處于選中狀態(tài)。將鼠標(biāo)置于圖形編輯窗口,單擊鼠

21、標(biāo)左鍵,確定總線的起始位置;移動(dòng)鼠標(biāo),屏幕出現(xiàn)粉紅色細(xì)直線,找到總線的終了位置,單擊鼠標(biāo)左鍵,再單擊鼠標(biāo)右鍵,以表示確認(rèn)并結(jié)束畫總線操作。此后,粉紅色細(xì)直線被藍(lán)色的粗直線所替代,如圖所示。 4、元器件之間的連線Wiring Up Components on the SchematicProteus的智能化可以在你想要畫線的時(shí)候進(jìn)行自動(dòng)檢測。下面,我們來操作將電阻R1的右端連接到LED顯示器的A端。當(dāng)鼠標(biāo)的指針靠近R1右端的連接點(diǎn)時(shí),跟著鼠標(biāo)的指針就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)“×”號(hào),表明找到了R1的連接點(diǎn),單擊鼠標(biāo)左鍵,移動(dòng)鼠標(biāo)(不用拖動(dòng)鼠標(biāo),將鼠標(biāo)的指針靠近LED顯示器的A端的連接點(diǎn)時(shí),跟著鼠標(biāo)的

22、指針就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)“×”號(hào),表明找到了LED顯示器的連接點(diǎn),同時(shí)屏幕上出現(xiàn)了粉紅色的連接,單擊鼠標(biāo)左鍵,粉紅色的連接線變成了深綠色,同時(shí),線形由直線自動(dòng)變成了90º的折線,這是因?yàn)槲覀冞x中了線路自動(dòng)路徑功能。Proteus具有線路自動(dòng)路徑功能(簡稱W AR,當(dāng)選中兩個(gè)連接點(diǎn)后,W AR將選擇一個(gè)合適的路徑連線。W AR可通過使用標(biāo)準(zhǔn)工具欄里的“WAR”命令按鈕來關(guān)閉或打開,也可以在菜單欄的“Tools”下找到這個(gè)圖標(biāo)。同理,我們可以完成其它連線。在此過程的任何時(shí)刻,都可以按ESC鍵或者單擊鼠標(biāo)的右鍵來放棄畫線。 5、元器件與總線的連線畫總線的時(shí)候?yàn)榱撕鸵话愕膶?dǎo)線區(qū)分,我們一般

23、喜歡畫斜線來表示分支線。此時(shí)我們需要自己決定走線路徑,只需在想要拐點(diǎn)處單擊鼠標(biāo)左鍵即可,如圖所示。6、給與總線連接的導(dǎo)線貼標(biāo)簽PART LABELS單擊繪圖工具欄中的導(dǎo)線標(biāo)簽按鈕,使之處于選中狀態(tài)。將鼠標(biāo)置于圖形編輯窗口的欲標(biāo)標(biāo)簽的導(dǎo)線上,跟著鼠標(biāo)的指針就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)“×”號(hào),如圖所示。 表明找到了可以標(biāo)注的導(dǎo)線,單擊鼠標(biāo)左鍵,彈出編輯導(dǎo)線標(biāo)簽窗口,如圖所示。在“string”欄中,輸入標(biāo)簽名稱(如a,單擊“OK”按鈕,結(jié)束對該導(dǎo)線的標(biāo)簽標(biāo)定。同理,可以標(biāo)注其它導(dǎo)線的標(biāo)簽,如圖所示。注意,在標(biāo)定導(dǎo)線標(biāo)簽的過程中,相互接通的導(dǎo)線必須標(biāo)注相同的標(biāo)簽名。 至此,完成了整個(gè)電路圖的繪制。Kei

24、l C與Proteus連接調(diào)試1、假若KeilC與Proteus均已正確安裝在C:Program Files的目錄里;2、安裝Keil C與Proteus的連接插件vdmagdi.exe;3、進(jìn)入KeilC Vision2開發(fā)集成環(huán)境,創(chuàng)建一個(gè)新項(xiàng)目(Project,并為該項(xiàng)目選定合適的單片機(jī)CPU器件(如:Atmel公司的AT89C51。并為該項(xiàng)目加入KeilC源程序。源程序如下:#define LEDS 6#include "reg51.h"/led燈選通信號(hào)unsigned char code Select=0x01,0x02,0x04,0x08,0x10,0x20;

25、unsigned char code LED_CODES= 0xc0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,/0-40x92,0x82,0xF8,0x80,0x90,/5-90x88,0x83,0xC6,0xA1,0x86,/A,b,C,d,E0x8E,0xFF,0x0C,0x89,0x7F,0xBF/F,空格,P,H,.,- ;void main(char i=0;long int j;while(1P2=0;P1=LED_CODESi;P2=Selecti;for(j=3000;j>0;j-; /該LED模型靠脈沖點(diǎn)亮,第i位靠脈沖點(diǎn)亮后,會(huì)自動(dòng)熄來頭。/修改循環(huán)次數(shù),改變點(diǎn)亮下一

26、位之前的延時(shí),可得到不同的顯示效果。i+;if(i>5 i=0;4、單擊“Project菜單/Options for Target”選項(xiàng)或者點(diǎn)擊工具欄的“option for ta rget”按鈕,彈出窗口,點(diǎn)擊“Debug”按鈕,出現(xiàn)如圖所示頁面。 在出現(xiàn)的對話框里在右欄上部的下拉菜單里選中“Proteus VSM Driver”。并且還要點(diǎn)擊一下“Use”前面表明選中的小圓點(diǎn)。再點(diǎn)擊“Setting”按鈕,設(shè)置通信接口,在“Host”后面添上“127.0.0.1”,如果使用的不是同一臺(tái)電腦,則需要在這里添上另一臺(tái)電腦的IP地址(另一臺(tái)電腦也應(yīng)安裝Proteus。在“Port”后面添加

27、“8000”。設(shè)置好的情形如圖所示,點(diǎn)擊“OK”按鈕即可。最后將工程編譯,進(jìn)入調(diào)試狀態(tài),并運(yùn)行。 5、Proteus的設(shè)置進(jìn)入Proteus的ISIS,鼠標(biāo)左鍵點(diǎn)擊菜單“Debug”,選中“use romote debuger monitor”,如圖所示。此后,便可實(shí)現(xiàn)KeilC與Proteus連接調(diào)試。6、KeilC與Proteus連接仿真調(diào)試單擊仿真運(yùn)行開始按鈕,我們能清楚地觀察到每一個(gè)引腳的電頻變化,紅色代表高電頻,藍(lán)色代表低電頻。在LED顯示器上,循環(huán)顯示0、1、2、3、4、5。 第四章用ISIS和ARES設(shè)計(jì)PCB1.在ISIS中完成原理圖 元件:1N4148BC547CAP-ELE

28、C3EZ8V2D53EZ5V1D5RESCONN-D9PIC16F877加入POWER和GROUND,PIC16F877有兩個(gè)隱藏的引腳VDD和VSS,因此必須將POWER的string屬性設(shè)為VDD,GROUND的string屬性設(shè)為VSS。2.修改封裝,在ISIS中添加元件時(shí),已經(jīng)自動(dòng)為該元件配置了一個(gè)封裝(有部分元件要手動(dòng)添加封裝。但這個(gè)封裝并不一定很適合你的設(shè)計(jì),因此你需要重新添加合適的封裝。下面以CAP-ELEC為例說明。打開CAP-ELEC的屬性對話框 單擊?的按鈕,打開封裝選擇對話框(前提是你已經(jīng)安裝了ARES 選擇一個(gè)合適的,單擊OK完成。調(diào)整好所有元件的封裝后,到菜單Tool

29、s -> Netlist Compiler,接著打開NetlistCompiler設(shè)置對話框,上面的設(shè)置保持默認(rèn)就行了,單擊OK生成網(wǎng)表文件。緊接的工作就是將網(wǎng)表文件導(dǎo)入到ARES。到菜單Tools -> Netlist to ARES,這樣就會(huì)打開ARES(你也可以利用工具欄的相應(yīng)按鈕來完成這一操作。下面是ARES工作界面 可以看到右邊的工作區(qū)是空的,而我們要使用的全部被放在左邊的元件列表中。在放置元件前,我們必須要畫一個(gè)版框,之后所有的元件將在版框內(nèi)布線。我們用2D Graphics Box 工具繪制版框, 繪制前,我們要先給它設(shè)置顏色,因?yàn)檫@個(gè)是邊框,所以我們應(yīng)該選黃色(Bo

30、ard Edge,該設(shè)置工具位于主窗口底部。 在工作區(qū)點(diǎn)擊后,按住左鍵不放,拖出一個(gè)適當(dāng)大小的矩形,釋放左鍵,我們就繪制好了版框。如果以后想修改這個(gè)版框,你需要再次單擊2D Graphics Box中的矩形符號(hào),在版框的邊框上單擊右鍵,這是會(huì)出現(xiàn)控制點(diǎn),拖動(dòng)控制點(diǎn)就可以調(diào)整版框的大小了。我們要通過單擊如下圖標(biāo)回到元件放置視圖 接著我們要把元件放到版框內(nèi),為了得到一個(gè)合適的顯示比例,我們按一下F8將得到下面的效果(這一步不是必需的。 我們開始放置元件了。在使用自動(dòng)放置所有元件這一個(gè)工具前,我們最好把具有標(biāo)志性的元件先手工放置,比如本例的串口連接頭J1。先在元件列表中選中J1,把它放到版框內(nèi)(方法

31、跟ISIS中放置元件的一樣,效果如下圖: 放置其他元件,我們要使用自動(dòng)放置所有元件這個(gè)工具,這個(gè)工具的位置見下圖: 打開下面對話框,在這里我們不修改上面的設(shè)置,單擊OK 得到下面的效果 我們把元件放整齊點(diǎn),效果如下: 下面我們開始布線,找到下圖的圖標(biāo) 單擊它,打開下面對話框 單擊Set Strategies按鈕,設(shè)置布線策略(規(guī)則,打開下圖所示對話框,我們按照下圖分別設(shè)置Power和SIGNAL,(單面板,線寬T30 自動(dòng)布線的效果 下圖所示的圖標(biāo),這樣那些連接線就可以被修改了。 修改后的效果。 添加4個(gè)焊盤,單擊如下圖標(biāo) 在列表中選一個(gè)合適的 最終效果 第五章基于51單片機(jī)的數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)任務(wù)

32、書一、任務(wù)設(shè)計(jì)一款電子鐘。二、設(shè)計(jì)要求(一合格要求:用PROTEUS畫出原理圖和PCB圖,并完成下列任務(wù):用4只LED數(shù)碼管輸出顯示時(shí)和分。可通過按鍵設(shè)置鬧鐘功能,且停鬧無須手工操作?？赏ㄟ^按鍵設(shè)置分校時(shí)。(4 寫出詳細(xì)的設(shè)計(jì)報(bào)告。(5 給出電路的原理圖、PCB圖和源程序。(二優(yōu)秀要求:根據(jù)PCB圖制作PCB板,并焊接元件調(diào)試數(shù)字電子鐘目前市場上提供的無論是機(jī)械鐘還是石英鐘在晚上無照明的情況下都是不可見的。要知道當(dāng)前的時(shí)間,必須先開燈,故較為不便。現(xiàn)在市場上也出現(xiàn)了一些電子鐘,它以六只LED數(shù)碼管來顯示時(shí)分秒,與傳統(tǒng)的以指針顯示秒的方式不同,違背了人們傳統(tǒng)的習(xí)慣與理念,而且這類電子鐘一般是采用

33、大型顯示器件,適用于銀行、車站等公共場所,且外觀設(shè)計(jì)欠美觀,很少進(jìn)入百姓家庭。此外,無論是機(jī)械鐘、石英鐘還是電子鐘,都存在著共同的問題:時(shí)間誤差。針對以上存在的問題,我們設(shè)計(jì)了一款采用LED顯示器件顯示的電子時(shí)鐘,有效克服了時(shí)鐘存在的誤差問題。1 系統(tǒng)主要功能電子鐘的主要功能有:整點(diǎn)報(bào)時(shí);四只LED數(shù)碼管顯示當(dāng)前時(shí)分;并且具有鬧鐘功能。2 系統(tǒng)的硬件構(gòu)成及功能電腦鐘的原理框圖如圖1所示。它由以下幾個(gè)部件組成:單片機(jī)89C2051、電源、時(shí)分顯示部件。時(shí)分顯示采用動(dòng)態(tài)掃描,以降低對單片機(jī)端口數(shù)的要求,同時(shí)也降低系統(tǒng)的功耗。時(shí)分顯示模塊以及顯示驅(qū)動(dòng)都通過89C2051的I/O口控制。電源部分:電源

34、部分有二部分組成。一部分是由220V的市電通過變壓、整流穩(wěn)壓來得到+5V電壓,維持系統(tǒng)的正常工作。 圖1 電子鐘系統(tǒng)原理框圖2.1 AT89C2051單片機(jī)及其引腳說明AT89C2051單片機(jī)是51系列單片機(jī)的一個(gè)成員,是8051單片機(jī)的簡化版。內(nèi)部自帶2K字節(jié)可編程FLASH存儲(chǔ)器的低電壓、高性能COMS八位微處理器,與Intel MCS-51系列單片機(jī)的指令和輸出管腳相兼容。由于將多功能八位CPU 和閃速存儲(chǔ)器結(jié)合在單個(gè)芯片中,因此,AT89C2051構(gòu)成的單片機(jī)系統(tǒng)是具有結(jié)構(gòu)最簡單、造價(jià)最低廉、效率最高的微控制系統(tǒng),省去了外部的RAM、ROM 和接口器件,減少了硬件開銷,節(jié)省了成本,提高

35、了系統(tǒng)的性價(jià)比。AT89C2051是一個(gè)有20個(gè)引腳的芯片,引腳配置如圖3所示。與8051相比,AT89C2051減少了兩個(gè)對外端口(即P0、P2口,使它最大可能地減少了對外引腳下,因而芯片尺寸有所減小。 圖2 AT89C2051引腳配置AT89C2051芯片的20個(gè)引腳功能為:VCC 電源電壓。GND 接地。RST 復(fù)位輸入。當(dāng)RST變?yōu)楦唠娖讲⒈３?個(gè)機(jī)器周期時(shí),所有I/O引腳復(fù)位至“1”。XTAL1 反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。XTAL2 來自反向振蕩放大器的輸出。P1口 8位雙向I/O口。引腳P1.2P1.7提供內(nèi)部上拉,當(dāng)作為輸入并被外部下拉為低電平時(shí),它們將輸出電

36、流,這是因內(nèi)部上拉的緣故。P1.0和P1.1需要外部上拉,可用作片內(nèi)精確模擬比較器的正向輸入(AIN0和反向輸入(AIN1,P1口輸出緩沖器能接收20mA電流,并能直接驅(qū)動(dòng)LED顯示器;P1口引腳寫入“1”后,可用作輸入。在閃速編程與編程校驗(yàn)期間,P1口也可接收編碼數(shù)據(jù)。P3口引腳P3.0P3.5與P3.7為7個(gè)帶內(nèi)部上拉的雙向I/0引腳。P3.6在內(nèi)部已與片內(nèi)比較器輸出相連,不能作為通用I/O引腳訪問。P3口的輸出緩沖器能接收20mA的灌電流;P3口寫入“1”后,內(nèi)部上拉,可用輸入。P3口也可用作特殊功能口,其功能見表1。P3口同時(shí)也可為閃速存儲(chǔ)器編程和編程校驗(yàn)接收控制信號(hào)。2.2 時(shí)分顯示

37、部件由于系統(tǒng)要顯示的內(nèi)容較簡單,顯示量不多,所以選用數(shù)碼管既方便又經(jīng)濟(jì)。LED有共陰極和共陽極兩種。如圖7所示。二極管的陰極連接在一起,通常此公共陰極接地,而共陽極則將發(fā)光二極管的陽極連接在一起,接入+5V的電壓。一位顯示器由8個(gè)發(fā)光二極管組成,其中7個(gè)發(fā)光二極管構(gòu)成字型“8”的各個(gè)筆劃(段ag,另一個(gè)小數(shù)點(diǎn)為dp發(fā)光二極管。當(dāng)在某段發(fā)光二極管施加一定的正向電壓時(shí),該段筆劃即亮;不加電壓則暗。為了保護(hù)各段LED不被損壞,需外加限流電阻。 圖3 LED數(shù)碼管結(jié)構(gòu)原理圖眾所周知,LED顯示數(shù)碼管通常由硬件7段譯碼集成電路,完成從數(shù)字到顯示碼的譯碼驅(qū)動(dòng)。本系統(tǒng)采用軟件譯碼,以減小體積,降低成本和功耗

38、,軟件譯碼的另一優(yōu)勢還在于比硬件譯碼有更大的靈活性。所謂軟件譯碼,即由單片機(jī)軟件完成從數(shù)字到顯示碼的轉(zhuǎn)換。從LED數(shù)碼管結(jié)構(gòu)原理可知,為了顯示字符,要為LED顯示數(shù)碼管提供顯示段碼,組成一個(gè)“8”字形字符的7段,再加上1個(gè)小數(shù)點(diǎn)位,共計(jì)8段,因此提供給LED數(shù)碼管的顯示段碼為1個(gè)字節(jié)。各段碼位與顯示段的對應(yīng)關(guān)系如表1。表1 各段碼位的對應(yīng)關(guān)系 需說明的是當(dāng)用數(shù)據(jù)口連接LED數(shù)碼管adp引腳時(shí),不同的連接方法,各段碼位與顯示段有不同的對應(yīng)關(guān)系。通常數(shù)據(jù)口的D0位與a段連接,D1位與b段連接,D7位與dp段連接,如表1所示,表2為用于LED數(shù)碼管顯示的十六進(jìn)制數(shù)和空白字符與P的顯示段碼。表2 LE

39、D顯示段碼 注:(1本表所列各字符的顯示段碼均為小數(shù)點(diǎn)不亮的情況。(2“空白”字符即沒有任何顯示。根據(jù)AT89C2051單片機(jī)灌電流能力強(qiáng),拉電流能力弱的特點(diǎn),我們選用共陽數(shù)碼管。將AT89C2051的P1.0P1.7分別與共陽數(shù)碼管的ag及dp相連,高電平的位對應(yīng)的LED數(shù)碼管的段暗,低電平的位對應(yīng)的LED數(shù)碼管的段亮,這樣,當(dāng)P0口輸出不同的段碼,就可以控制數(shù)碼管顯示不同的字符。例如:當(dāng)P0口輸出的段碼為1100 0000,數(shù)碼管顯示的字符為0。數(shù)碼管顯示器有二種工作方式,即靜態(tài)顯示方式和動(dòng)態(tài)掃描顯示方式。為節(jié)省端口及降低功耗,本系統(tǒng)采用動(dòng)態(tài)掃描顯示方式。動(dòng)態(tài)掃描顯示方式需解決多位LED數(shù)

40、碼管的“段控”和“位控”問題,本電路的“段控”(即要顯示的段碼的控制通過P0口實(shí)現(xiàn);而每一位的公共端,即LED數(shù)碼管的“位控”,則由P3口控制。這種連接方式由于多位字段線連在一起,因此,要想顯示不同的內(nèi)容,必然要采取輪流顯示的方式,即在某一瞬間,只讓其中的某一位的字位線處于選通狀態(tài),其它各位的字位線處于斷開狀態(tài),同時(shí)字段線上輸出這一位相應(yīng)要顯示字符的字段碼。在這一瞬時(shí),只有這一位在顯示,其他幾位則暗。在本系統(tǒng)中,字位線的選通與否是通過PNP三極管的導(dǎo)通與截止來控制,即三極管處于“開關(guān)”狀態(tài)。系統(tǒng)的時(shí)分顯示部件由4只7段共陽LED數(shù)碼管構(gòu)成,前兩只用于時(shí)的顯示,后兩只用于分的顯示。值得一提的是,

41、在設(shè)計(jì)中需要實(shí)現(xiàn)時(shí)與分之間的兩個(gè)閃爍點(diǎn),為此,將第三只LED數(shù)碼管倒置擺放,這樣就形成了兩個(gè)很自然的閃爍點(diǎn)。與此同時(shí),為了能使兩點(diǎn)顯示能夠形象的表示時(shí)鐘“秒”的變化,設(shè)計(jì)時(shí),將兩個(gè)點(diǎn)由P1.7單獨(dú)控制,每隔一秒使P1.7發(fā)送一個(gè)正脈沖,從而實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)點(diǎn)的閃爍顯示,閃爍周期為一秒。3 系統(tǒng)的軟件構(gòu)成及功能本系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)主要可分為主程序和定時(shí)器中斷程序兩大模塊。在程序過程中,加入了抗干擾措施。下面對部分模塊作介紹。3.1 系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì)主程序的功能是完成系統(tǒng)的初始化,程序流程如圖4所示。3.2 中斷程序設(shè)計(jì)中斷程序(如圖5所示完成時(shí)間計(jì)數(shù),時(shí)間調(diào)整,誤差消除等功能。中斷采用AT89C2051內(nèi)部T0中斷實(shí)現(xiàn),定時(shí)時(shí)間為125ms,當(dāng)時(shí)間到達(dá)125ms×8,即1分鐘時(shí),分計(jì)數(shù)緩沖器MINBUFFER增加1,到達(dá)1小時(shí),則時(shí)計(jì)數(shù)緩沖器HOURBUFFER增加1,并將分、時(shí)的個(gè)位、十位放入顯示緩沖器。當(dāng)分計(jì)數(shù)緩沖器和時(shí)計(jì)數(shù)緩沖器分別到達(dá)60m