基于Proteus的51單片機實(shí)時(shí)時(shí)鐘的仿真設計

　　單片機技術(shù)應用于各行各業(yè),是一種實(shí)用的智能型控制技術(shù),單片機技術(shù)的發(fā)展極大地推動(dòng)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(xué)和科研的熱門(mén)技術(shù)。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(shí)現單片機教學(xué)中很多面向端口、外圍設備擴展控制型實(shí)驗的仿真,提高教學(xué)效果,進(jìn)一步縮短教學(xué)與工程實(shí)際的距離。

　　1Proteus簡(jiǎn)介

　　ProteusISIS是英國Lacenterelec-tronics公司開(kāi)發(fā)的電路分析與實(shí)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(diǎn)是：①實(shí)現了單片機仿真和SPICE電路仿真相結合。具有模擬電路仿真、數字電路仿真、單片機及其外圍電路組成的系統的仿真；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的仿真。目前支持的單片機類(lèi)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提供軟件調試功能。該軟件仿真系統中具有全速、單步、設置斷點(diǎn)等調試功能,同時(shí)可以觀(guān)察各個(gè)變量、寄存器等的當前狀態(tài)；同時(shí)支持第三方的軟件編譯和調試環(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(shí)時(shí)時(shí)鐘電路為例,介紹使用Proteus進(jìn)行單片機實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路設計與仿真的過(guò)程。

　　2硬件電路圖的設計

　　該實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路的硬件主要由AT89C51單片機、時(shí)鐘芯片DS1302、數碼管顯示驅動(dòng)芯片MAX7219等元器件組成。實(shí)時(shí)時(shí)鐘電原理圖如圖1所示。

　　運行ProteusISIS后出現程序主窗口界面,鼠標左鍵單擊窗口左側的元器件工具欄的Component按鈕,接著(zhù)再點(diǎn)擊窗口左側的元器件選擇區的PickDivices.按鈕,彈出的PickDevices窗口,再在Category欄里點(diǎn)擊MicroprocessorICs項后,在Results欄里會(huì )出現各種類(lèi)型的CPU器件,找到AT89C51后雙擊,AT89C51就被添加到當前窗口左側的元器件列表區了。用同樣的方法依次把DS1302、MAX7219、數碼管、晶振以及多個(gè)電阻、電容也添加到器件列表區里。然后再依次點(diǎn)擊列表區里的器件,單擊左鍵把他們放到繪圖區,右鍵選中元件,并編輯其屬性,合理布局后,進(jìn)行連線(xiàn)。所有導線(xiàn)畫(huà)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(shí)現

　　本實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路的軟件的主要功能包括時(shí)鐘芯片DS1302的設置和時(shí)間的讀取,數碼管顯示驅動(dòng)芯片MAX7219驅動(dòng)時(shí)間顯示等。軟件采用匯編語(yǔ)言編寫(xiě),在WAVE3.2集成調試軟件中編輯完成后,以文件名DS1302.asm存盤(pán)并編譯生成16進(jìn)制目標文件DS1302.hex。同樣保存到C:ProgramFileLacenterElectronicsProteus7Professionalclock文件夾中。

　　4系統的仿真分析

電路原理圖在ISIS里設計完成,并將系統軟件編譯成.hex文件后,下面就可以進(jìn)行實(shí)時(shí)時(shí)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(kāi)AT89C51的EditComponent對話(huà)框,在ProgramFile選項中選擇文件DS1302.hex,單擊OK按鈕完成仿真設置。點(diǎn)擊ISIS下方仿真按鈕的運行按鈕,系統開(kāi)始運行,實(shí)時(shí)顯示當前時(shí)間。

　　5結語(yǔ)

　　通過(guò)本文的Proteus軟件實(shí)現單片機實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路仿真設計的實(shí)例,可以得出將Proteus軟件引入單片機課程中進(jìn)行輔助教學(xué),是教學(xué)方法的一種改革,是虛擬仿真技術(shù)和計算機多媒體技術(shù)相結合的綜合運用,有利于促進(jìn)課程和教學(xué)改革,更有利于培養學(xué)生的創(chuàng )新素質(zhì)和創(chuàng )造能力；同時(shí)Proteus不斷完善的功能和強大的仿真能力被越來(lái)越多的設計人員所喜愛(ài),生電子設計競賽活動(dòng)中也逐步得到了推廣。