基于Proteus的51單片機(jī)系統(tǒng)電路設(shè)計與仿真

滕輝++公茂法++李玉午

摘 要

本文通過對自己設(shè)計調(diào)試51單片機(jī)硬件實驗經(jīng)歷的反思，分析其中的缺點，提出一種新的設(shè)計調(diào)試方法，即以新款的EDA仿真軟件Proteus為平臺，設(shè)計出一套符合潮流需要的實驗調(diào)試系統(tǒng)。

【關(guān)鍵詞】Proteus 單片機(jī) 實驗調(diào)試系統(tǒng)

電子設(shè)計的傳統(tǒng)方法是：選取實物元器件，連接電路，加載程序，調(diào)試分析。該方法對于單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計缺乏相應(yīng)程序的即時聯(lián)調(diào)，而常用的PROTEL、ORCAD、EWB等軟件也無法滿足此要求，由此，更加凸顯了單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計周期長、開發(fā)費用高等缺點。

EDA設(shè)計的新方法是：以Proteus軟件為平臺，開發(fā)一套51系列的單片機(jī)仿真實驗系統(tǒng)。板上集成譯碼器、繼電器、雙色點陣等模塊，實驗從易到難，能夠?qū)^復(fù)雜的項目有直觀的認(rèn)識。文中涉及到的核心芯片是由ATMEL公司開發(fā)的AT89C51，并配合第三方軟件KEIL，用以改寫軟件程序，使得在設(shè)計調(diào)試的過程中可以多次使用已開發(fā)的成果。除了具備一般硬件實物板的所有功能外，開發(fā)出的虛擬實驗系統(tǒng)還具有很好的聯(lián)調(diào)聯(lián)試仿真功能。

1 PROTEUS 軟件的主要結(jié)構(gòu)

PROTEUS 是由英國 Lab center Electronics 公司開發(fā)的 EDA 工具軟件。主要由兩個程序組成：ARES 和 ISIS。前者主要用于 PCB 自動或人工布線及其電路仿真，后者主要采用原理布圖的方法繪制電路并進(jìn)行相應(yīng)的仿真。除上述基本應(yīng)用外，該軟件的革命性功能還在于它的電路虛擬仿真是互動的。

2 PROTEUS功能模塊電路以及軟件的設(shè)計

2.1 譯碼器模塊

采用AT89C51，LED-RED，RESISTOR，POWER，74LS138等元件，組成如附圖所示原理圖，實現(xiàn)單片機(jī)一組端口進(jìn)行段碼控制。

程序設(shè)計：設(shè)置輸出初值 0FEH，順次點亮與 P2 端口相連的LED燈，之外的LED燈全部熄滅；隨后，循環(huán)右移 1位輸出初值帶進(jìn)位，并移位輸出。移位輸出 8 次后，依次循環(huán)。

程序調(diào)試完成后生成.HEX 文件，加載該文件，運行 Proteus ISIS。

2.2 繼電器模塊

采用AT89C51、RTE24005F、DIODE、LAMP、PNP、RESISTOR等元件，組成如附圖所示原理圖，使繼電器動作。

程序設(shè)計： PNP晶體管的一側(cè)接在單片機(jī)的P2.4端口，當(dāng)靠近單片機(jī)側(cè)端線加低電平，使三極管接通，繼電器和指示燈正常工作。

程序調(diào)試完成后生成.HEX 文件，加載該文件，運行 Proteus ISIS。

2.3 雙色點陣模塊

采用AT89C51、74HC595、SIP8HX2等元件，組成如附圖所示原理圖，實現(xiàn)雙色點陣運行。

程序設(shè)計：采用無返回值的Ms延時函數(shù)，向單片機(jī)發(fā)送字節(jié)，并在發(fā)送n個字節(jié)后由74HC595鎖存。在74HC595級聯(lián)發(fā)送數(shù)據(jù)后，方使鎖存有效。此時，8列紅色點陣顯示心形，并加載防重影函數(shù)。以此類推，使用8列綠色點陣反向顯示同樣圖形，閃爍紅綠心形圖案。

程序調(diào)試完成后生成.HEX 文件，加載該文件，運行 Proteus ISIS。

2.4 液晶顯示屏模塊

采用AT89C51、BUTTON、RESISTANT、LCD等元件，組成如附圖所示原理圖，驅(qū)動液晶顯示屏。

程序設(shè)計：首先運行無返回值的us延時函數(shù)，爾后進(jìn)行判忙流程，忙則等待，直至寫入命令函數(shù)和數(shù)據(jù)函數(shù)。隨后執(zhí)行清屏函數(shù)，提示“press any key”。初始化函數(shù)，執(zhí)行按鍵掃描函數(shù)，使用行列反轉(zhuǎn)掃描法，并檢測有無按鍵按下。

程序調(diào)試完成后生成.HEX 文件，加載該文件，運行 Proteus ISIS。

我設(shè)計的 51 系列單片機(jī)仿真實驗系統(tǒng)只是運用了Proteus軟件功能的一個部分，其對PCI、ARM7、AVR等CPU都能進(jìn)行仿真實驗。自己所做的僅是拋磚引玉，提出電子設(shè)計的新理念—EDA仿真開發(fā)。另外，應(yīng)用EDA技術(shù)來開發(fā)電子產(chǎn)品，不僅是提高電子設(shè)計效率的需要，也是我國電子工業(yè)立于世界的需要。

3 附圖

以上為部分模塊的仿真結(jié)果，仿真時只需順次連線于單片機(jī)運行即可，整體如圖1所示：

參考文獻(xiàn)

[1]蔡美琴，張為民，沈新群著.MCS-51系列單片機(jī)系統(tǒng)及其應(yīng)用[M].北京：高等教育出版社，1992.

[2]葉建波，朱雙東著.基于Proteus的單片機(jī)電路的虛擬仿真[J].電子工程師，2008.

作者簡介

滕輝（1989-），男，山東省招遠(yuǎn)市人。現(xiàn)在讀于山東科技大學(xué)碩士。研究方向為電力系統(tǒng)及其自動化。

公茂法，現(xiàn)為山東科技大學(xué)教授。

作者單位

山東科技大學(xué) 山東省青島市 266500endprint