Proteus是目前最先進的單片機CPU和外圍電路仿真工具之一,。本文介紹了單片機仿真軟件Proteus的特點,并結(jié)合實時時鐘電路的實例詳細介紹了使用Proteus進行電路設計與仿真的過程及方法,旨在為單片機愛好者和技術人員提供了一個很好的學習平臺。
單片機技術應用于各行各業(yè),是一種實用的智能型控制技術,單片機技術的發(fā)展極大地推動了電子,、通信,、計算機、機電一體化等行業(yè)的快速發(fā)展,成為當前教學和科研的熱門技術,。本文詳細介紹一種新型的單片機仿真軟件Proteus,利用它可以實現(xiàn)單片機教學中很多面向端口,、外圍設備擴展控制型實驗的仿真,提高教學效果,進一步縮短教學與工程實際的距離。
1Proteus簡介
ProteusISIS是英國Lacenterelec-tronics公司開發(fā)的電路分析與實物仿真軟件,應用范圍十分廣泛,涉及PCB制版,、Spice電路仿真,、單片機仿真以及對ARM7/LPC2000的仿真。Proteus主要由ARESISIS兩大模塊構成,ARES主要用于印刷電路板(PCB)的設計及其電路仿真,ISIS主要用于原理圖的設計并仿真,。它運行于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,該軟件的特點是：①實現(xiàn)了單片機仿真和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,、信號發(fā)生器等。②支持主流單片機系統(tǒng)的仿真,。目前支持的單片機類型有：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、設置斷點等調(diào)試功能,同時可以觀察各個變量,、寄存器等的當前狀態(tài),；同時支持第三方的軟件編譯和調(diào)試環(huán)境,如KeilC51uVision2等軟件。④具有強大的原理圖繪制功能,?？傊?該軟件是一款集單片機和SPICE分析于一身的仿真軟件,功能極其強大。
下面以單片機實時時鐘電路為例,介紹使用Proteus進行單片機實時時鐘電路設計與仿真的過程,。
2硬件電路圖的設計
該實時時鐘電路的硬件主要由AT89C51單片機,、時鐘芯片DS1302、數(shù)碼管顯示驅(qū)動芯片MAX7219等元器件組成,。實時時鐘電原理圖如圖1所示,。
運行ProteusISIS后出現(xiàn)程序主窗口界面,鼠標左鍵單擊窗口左側(cè)的元器件工具欄的Component按鈕,接著再點擊窗口左側(cè)的元器件選擇區(qū)的PickDivices.按鈕,彈出的PickDevices窗口,再在Category欄里點擊MicroprocessorICs項后,在 Results欄里會出現(xiàn)各種類型的CPU器件,找到AT89C51后雙擊,AT89C51就被添加到當前窗口左側(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、晶振以及多個電阻,、電容也添加到器件列表區(qū)里,。然后再依次點擊列表區(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,進行連線。所有導線畫完后,添加上電源和接地符號,原理圖的繪制就完成了,保存設計文件于 C:ProgramFileLacenterElectronicsProteus7Professionalclock文件夾,文件名為 clock.DSN,。
3軟件設計與實現(xiàn)
本實時時鐘電路的軟件的主要功能包括時鐘芯片DS1302的設置和時間的讀取,數(shù)碼管顯示驅(qū)動芯片MAX7219驅(qū)動時間顯示等,。軟件采用匯編語言編寫,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進制目標文件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里設計完成,并將系統(tǒng)軟件編譯成.hex文件后,下面就可以進行實時時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AT89C51的EditComponent對話框,在ProgramFile選項中選擇文件 DS1302.hex,單擊OK按鈕完成仿真設置,。點擊ISIS下方仿真按鈕的運行按鈕,系統(tǒng)開始運行,實時顯示當前時間,。
5結(jié)語
通過本文的Proteus軟件實現(xiàn)單片機實時時鐘電路仿真設計的實例,可以得出將Proteus軟件引入單片機課程中進行輔助教學,是教學方法的一種改革,是虛擬仿真技術和計算機多媒體技術相結(jié)合的綜合運用,有利于促進課程和教學改革,更有利于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新素質(zhì)和創(chuàng)造能力；同時Proteus 不斷完善的功能和強大的仿真能力被越來越多的設計人員所喜愛,生電子設計競賽活動中也逐步得到了推廣,。