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直流調速器單片機應用產品的PROTEUS設計與仿真
編輯 :

哈爾濱市匯豐電子科技有限公司

時間 : 2018-06-19 15:10 瀏覽量 : 44

本文從單片機應用產品研發實例出發,介紹了如何利用PROTEUS高效、正確地完成單片機應用產品的設計與仿真。

PROTEUS是單片機系統的設計與仿真平臺

  PROTEUS是英國Labcenter electronics公司研發的多功能EDA軟件,它具有功能很強的ISIS智能原理圖輸入系統,有非常友好的人機互動窗口界面;有豐富的操作菜單與工具。在ISIS編輯區中,能方便地完成單片機系統的硬件設計、軟件設計、單片機源代碼級調試與仿真。

  PROTEUS有三十多個元器件庫,擁有數千種元器件仿真模型;有形象生動的動態器件庫、外設庫。特別是有從8051系列8位單片機直至ARM7 32位單片機的多種單片機類型庫。它們是單片機系統設計與仿真的基礎。

  PROTEUS有多達十余種的信號激勵源,十余種虛擬儀器?;褂杏美淳凡飭坑敕治齙腜ROTEUS高級圖表仿真(ASF)。它們構成了單片機系統設計與仿真的完整的虛擬實驗室。

  PROTEUS還有使用極方便的印刷電路板高級布線編輯軟件(PCB)。特別指出,PROTEUS庫中數千種仿真模型是依據生產企業提供的數據來建模的。因此,PROTEUS設計與仿真極其接近實際。

  目前,PROTEUS已成為流行的單片機系統設計與仿真平臺,應用于各種領域。筆者就利用PROTEUS完成了多種產品的開發,例如:“微電腦(單片機)防盜報警器”、“純水機微電腦控制板”、“LED漢字顯示屏”、“雙單片機控制的萬年歷倒計時牌”等。實踐證明:PROTEUS是單片機應用產品研發的靈活、高效、正確的設計與仿真平臺,它明顯提高了研發效率、縮短了研發周期,節約了研發成本。

PROTEUS改革了單片機應用產品的研發過程

  單片機系統的傳統開發過程一般可分為三步:

 ?、俚テ低吃磽忌杓?,選擇、購買元器件和接插件,安裝和電氣檢測等(簡稱硬件設計);
 
 ?、誚械テ低吵絳蟶杓?,調試、匯編編譯等(簡稱軟件設計);

 ?、鄣テ低吃諳叩魘?、檢測,實時運行直至完成(簡稱單片機系統綜合調試)。

  PROTEUS促進了單片機產品研發過程的改革,有PROTEUS參與的單片機系統開發過程一般分為四步:

 ?、僭赑ROTEUS 平臺上進行單片機系統電路設計、選擇元器件、接插件、連接電路和電氣檢測等(簡稱PROTEUS 電路設計);

 ?、讜赑ROTEUS平臺上進行單片機系統源程序設計、編輯、匯編編譯、調試,最后生成目標代碼文件(*.hex)(簡稱PROTEUS 軟件設計);

 ?、墼赑ROTEUS平臺上將目標代碼文件加載到單片機系統中,并實現單片機系統的實時交互、協同仿真(簡稱PROTEUS 仿真);

 ?、芊掄嬲泛?,安裝實際單片機系統電路,并將目標代碼文件(*.hex)下載到實際單片機中運行、調試。若出現問題,可與PROTEUS設計與仿真相互配合調試,直至運行成功(簡稱實際產品安裝、運行與調試)。筆者的實踐證明:按照PROTEUS仿真通過的設計來安裝的實際系統,只要安裝正確、元器件無誤,焊接牢靠,基本都能順利通過。

  下面以筆者研發的“雙單片機控制的萬年歷倒計時牌”(簡稱“倒計時牌”)為例,論述 PROTEUS在單片機應用產品研發中的開發過程、實際操作。該“倒計時牌”已在部分中學用來作為高考日期倒計時警示牌。為精減論述,本文省去了農歷、時溫等部分。它由兩塊AT89S51、DS1302時鐘芯片、16塊LED數碼管、3個倒計時初值設置撥碼盤等構成。圖1是它的PROTEUS設計與實時仿真片斷。右邊為雙單片機控制的電路部分。電路連接除采用直接連線外還采用了PROTEUS提供的網絡標號連接方法。左上方為顯示部分,左下方分別為設置倒計時初置的3個撥碼盤、音樂警示喇叭及3個調整開關。單片機U1、U6的晶振頻率分別設置為12MHz、6MHz。該“倒計時牌”調整方便、性能穩定、性價比高。
“倒計時牌”的PROTEUS電路設計

  這是產品研發過程的第一步。

  啟動PROTEUS后,將出現用于設計與仿真的ISIS窗口。圖2是“倒計時牌”PROTEUS設計時的ISIS界面情況。采用鼠標操作,非常方便。設計好圖紙尺寸定義好文件名后,即可按設計需要從PROTEUS庫中提取設計所需要的元器件,放置到ISIS編輯區中,進行電路連接等電路設計。設計好電路后可使用PROTEUS提供的電氣檢測工具對電路進行電氣檢測。若電路出現電氣錯誤,會彈出信息報告??篩荼ǜ媾懦縉砦?,直至成功。
 

“倒計時牌”的PROTEUS軟件設計

“倒計時牌”的PROTEUS仿真

  這是產品研發過程的第三步。

  首先要進行目標代碼加載和設置晶振頻率。將鼠標指向單片機U1,右鍵單擊,再左鍵單擊,則彈出如圖4所示的“Edit Component”對話框,在“Program File”框中輸入它的目標代碼文件“WNL01.HEX”, 在“Clock Frequency”框中輸入晶振頻率12MHz,左鍵單擊“OK”按鈕即完成操作。再將鼠標指向單片機U6,同樣操作可將它的目標代碼文件 CNTDAF.HEX加載到單片機U6中。再在“Clock Frequency”框中輸入晶振頻率6MHz。

  左鍵單擊仿真按鈕則可實現交互式、實時仿真。仿真片段如圖1所示。

  仿真中,可用鼠標分別調節三個撥碼盤設置倒記時初值(圖1中初值設置為“096”);通過分別調節“調日歷”、“調時”、“加一”3個按鈕可校正萬年歷。

  當倒記時值減至0時,則喇叭中發出警示音樂聲。

“倒計時牌”實際產品的安裝、運行與調試

  這是產品研發過程的第四步。

  “倒計時牌”交互式實時仿真通過后,可轉到PROTEUS PCB DESIGN中,根據設計要求設計PCB電路板,設計中要注意布線的科學性。購買符合設計要求的元器件、接插件。細心安裝實際的“倒計時牌”硬件電路。并將目標代碼文件WNL01.hex、CNTDAF.HEX分別下載到實際的單片機U1(AT89S51)和U6(AT89S51)中,實際通電運行。

  筆者的實踐證明:只要元器件無誤、安裝正確、焊接牢靠,基本都能順利通過。至此,勝利完成了這一單片機應用產品的研發,且省力、省財、省時。
 

結論


  實踐證明,PROTEUS是單片機應用產品靈活、高效、正確的設計與仿真平臺,改革了單片機應用產品的研發過程,為單片機應用產品研發提供了完整的虛擬實驗室。
 

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