Proteus與Arduino的整合在單片機系統開(kāi)發(fā)中的應用

　　1.引言

　　Arduino是一款便捷靈活、方便上手的開(kāi)源電子原型平臺，具有接口豐富、編程環(huán)境簡(jiǎn)便、自由度大與可拓展性強等優(yōu)點(diǎn).它基于A(yíng)VR平臺，對AVR庫進(jìn)行了二次編譯封裝，將復雜的單片機底層代碼封裝成簡(jiǎn)單實(shí)用的函數，使使用者不用關(guān)心單片機編程繁瑣的細節，如寄存器、地址指針等基本不用管，從而大大降低了單片機系統開(kāi)發(fā)難度，特別適合老師、學(xué)生和一些業(yè)余愛(ài)好者使用。

　　由于Arduino使用者一般都是那些對電路知識、電子技術(shù)及單片機技術(shù)等了解不深入的初學(xué)者，如何在Arduino開(kāi)發(fā)過(guò)程中快速有效的提高他們的單片機系統開(kāi)發(fā)能力及電子電路設計能力是一個(gè)需要迫切解決的問(wèn)題。

　　Proteus的引入較好的解決了存在的問(wèn)題。

　　Proteus是一款電路分析與實(shí)物仿真軟件，它除了能進(jìn)行基本電子電路仿真外，還能直接在單片機虛擬系統上對MCU編程。Proteus虛擬開(kāi)發(fā)技術(shù)的應用，形成了一種全新的Arduino系統開(kāi)發(fā)理念，其系統開(kāi)發(fā)流程為：電路設計與仿真-電路修改與完善-繪制PCB與生成PCB三維效果圖-硬件組裝與調試，打破了傳統的系統設計模式，使Arduino使用者將系統設計缺陷暴露在設計初期，克服了因設計中不斷修改焊接電路帶來(lái)的弊端，此外PCB的三維效果圖使元件符號與實(shí)際封裝進(jìn)行形象的對接，給初學(xué)者帶來(lái)強烈的感官認識，從而加深他們對單片機系統設計的感悟。

　　2.Arduino虛擬系統設計

　　下面以四個(gè)按鍵分別控制四個(gè)不同顏色發(fā)光二極管的狀態(tài)為例子，介紹應用Proteus進(jìn)行Arduino虛擬系統設計的方法。

　　2.1 Proteus仿真電路繪制

　　在Proteus ISIS中繪制原理圖主要分如下三步：

　?。?）新建設計：在Proteus ISIS開(kāi)發(fā)環(huán)境中，點(diǎn)擊“文件-新建設計”,在打開(kāi)的對話(huà)框中選中其中一個(gè)設計模板，本文選中LandscapeA4模板，確定后即打開(kāi)一個(gè)Proteus工作區，保存該設計。

　?。?）元器件選取及放置：首先選取元件，點(diǎn)擊窗口左側的按鈕，在彈出的Pick Devices界面左上角的文本欄輸入要查找的元器件名稱(chēng)，如ATMEGA328P,選中搜索到的元件，重復操作，把系統所需的所有元器件添加到元器件列表區中；其次放置元件，依次選中元器件列表區的元器件，單擊鼠標左鍵將該器件放置到繪圖區，并進(jìn)行參數設置。

　?。?）布局與布線(xiàn)：對所有元器件進(jìn)行合理布局后，點(diǎn)擊按鈕進(jìn)行連線(xiàn)；連線(xiàn)時(shí)，當鼠標指針靠近一個(gè)對象的引腳時(shí)，鼠標可自動(dòng)捕獲該節點(diǎn)，并且出現一個(gè)以該節點(diǎn)為中心的紅色正方形，單擊鼠標左鍵進(jìn)行連線(xiàn)，單擊鼠標右鍵取消操作。

　　根據以上步驟，應用Proteus ISIS繪制的硬件原理圖如圖1所示。

　　2.2 Arduino程序設計與。hex文件獲取

　　Arduino是以單片機ATMEGA328P為核心的控制板，在進(jìn)行Proteus仿真時(shí)，只需將Arduino控制板的接口與ATMEGA328P的端口進(jìn)行一一對應即可，其中，Arduino端口與ATMEGA328P單片機的引腳對應關(guān)系如圖2所示。

　　根據圖2所示Arduino端口與單片機ATMEGA328P引腳的對應關(guān)系，應用Arduino軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境對圖1所示的硬件電路進(jìn)行程序設計，其中按鍵K1控制發(fā)光二極管LED1點(diǎn)亮及熄滅的程序代碼如下所示，同樣地，可通過(guò)修改Arduino端口來(lái)實(shí)現按鍵K2~K4分別控制發(fā)光二極管LED2~LED4狀態(tài)的功能。