PROTEUS仿真論文參考模板

1、Proteus仿真論文題目：動(dòng)態(tài)數(shù)碼管時(shí)鐘仿真 院 系 內(nèi)蒙古大學(xué)鄂爾多斯學(xué)院 專業(yè)名稱 自動(dòng)化 學(xué)生姓名 吳啟民 學(xué) 號 0135124180 2016年6月30日0 / 24摘要 AT89C52是一個(gè)低電壓，高性能CMOS8位單片機(jī)，在proteus仿真中，單片機(jī)采用定時(shí)器中斷方法，制作一個(gè)簡易時(shí)鐘，要求用定時(shí)器實(shí)現(xiàn)精確定時(shí)，使用數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示，完成時(shí)鐘的秒走時(shí)顯示。本課程設(shè)計(jì)是利用兩位共陰極數(shù)碼管顯示數(shù)字59，然后每隔1s順序-1，減到00時(shí)，再循環(huán)從59-00。關(guān)鍵詞 單片機(jī) 仿真 數(shù)碼管目 錄1、緒論11.1背景介紹11.2 AT89C52單片機(jī)11.3 Proteus使用介紹31.

2、4 動(dòng)態(tài)數(shù)碼管設(shè)計(jì)任務(wù)與要求42、硬件設(shè)計(jì)52.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)52.2 數(shù)碼管顯示部分52.3 數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)部分63、軟件設(shè)計(jì)73.1 仿真原理圖83.2 仿真參數(shù)設(shè)置83.3 仿真結(jié)果94. 總結(jié)105.參考文獻(xiàn)116.附錄13附錄1 程序代碼131、緒論1.1背景介紹隨著半導(dǎo)體技術(shù)的飛速發(fā)展，以及移動(dòng)通信、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)在嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，單片機(jī)從4位、8位、16位到32位，其發(fā)展歷程一直受到廣大電子愛好者的極大關(guān)注。單片機(jī)功能越來越強(qiáng)大，價(jià)格卻不斷下降的優(yōu)勢無疑成為嵌入式系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)的首選，同時(shí)單片機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大也使得更多人加入到基于單片機(jī)系統(tǒng)的開發(fā)行列中，推動(dòng)著單片機(jī)技

3、術(shù)的創(chuàng)新進(jìn)步。然而傳統(tǒng)的單片機(jī)系統(tǒng)開發(fā)除了需要購置諸如仿真器、編程器、示波器等價(jià)格不菲的電子設(shè)備外，開發(fā)過程也較繁瑣。來自英國Labcenter Electronics公司的Proteus軟件很好地詮釋了利用現(xiàn)代EDA工具方便快捷開發(fā)單片機(jī)系統(tǒng)的優(yōu)勢。它包括PROTEUS VSM（Virtual System Modelling）、PROTEUS PCB DESIGN兩大組成部分，在PC機(jī)上就能實(shí)現(xiàn)原理圖電路設(shè)計(jì)、電路分析與仿真、單片機(jī)代碼級調(diào)試與仿真、系統(tǒng)測試與功能驗(yàn)證以及形成PCB文件的完整嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研發(fā)過程。本文講述PROTEUS VSM單片機(jī)系統(tǒng)的PROTEUS設(shè)計(jì)與仿真功能，圖

4、1-2為基于PROTEUS仿真軟件的單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程，它極大地簡化了設(shè)計(jì)工作，得到眾多設(shè)計(jì)師的青睞1.2 AT89C52單片機(jī) 下圖分別為PDIP封裝的AT89C52引腳圖和實(shí)物圖圖1.1 引腳圖 圖1.2 實(shí)物圖AT89C52是一個(gè)低電壓，高性能CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)含8k bytes的可反復(fù)擦寫的Flash只讀程序存儲(chǔ)器和256 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲(chǔ)單元，AT89C52單片機(jī)在電子行業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。AT89C52有40個(gè)引腳，32個(gè)外部雙

5、向輸入/輸出(I/O)端口，同時(shí)內(nèi)含2個(gè)外中斷口，3個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,2個(gè)全雙工串行通信口，2 個(gè)讀寫口線，AT89C52可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程，也可以在線編程。其將通用的微處理器和Flash存儲(chǔ)器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫的 Flash存儲(chǔ)器可有效地降低開發(fā)成本。AT89C52有PDIP、PQFP/TQFP及PLCC等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。本課程設(shè)計(jì)中使用的是PDIP封裝的AT89C52單片機(jī)。1.3 Proteus使用介紹 如圖1.3為Proteus7.0的工作界面圖 圖1.3Proteus軟件是英國Lab Center Electronics公司出版的EDA工具

6、軟件。它不僅具有其它EDA工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機(jī)及外圍器件。它是目前比較好的仿真單片機(jī)及外圍器件的工具。雖然目前國內(nèi)推廣剛起步，但已受到單片機(jī)愛好者、從事單片機(jī)教學(xué)的教師、致力于單片機(jī)開發(fā)應(yīng)用的科技工作者的青睞。Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真軟件)，從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機(jī)與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到PCB設(shè)計(jì)，真正實(shí)現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì)。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、PCB設(shè)計(jì)軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計(jì)平臺(tái)，其處理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，

7、2010年又增加了Cortex和DSP系列處理器，并持續(xù)增加其他系列處理器模型。在編譯方面，它也支持IAR、Keil和MATLAB等多種編譯器。 Proteus軟件具有其它EDA工具軟件（例：multisim）的功能。這些功能是：1原理布圖2PCB自動(dòng)或人工布線3SPICE電路仿真革命性的特點(diǎn)1互動(dòng)的電路仿真用戶甚至可以實(shí)時(shí)采用諸如RAM，ROM，鍵盤，馬達(dá)，LED，LCD，AD/DA，部分SPI器件，部分IIC器件。2仿真處理器及其外圍電路可以仿真51系列、AVR、PIC、ARM、等常用主流單片機(jī)。還可以直接在基于原理圖的虛擬原型上編程，再配合顯示及輸出，能看到運(yùn)行后輸入輸出的效果。配合系統(tǒng)

8、配置的虛擬邏輯分析儀、示波器等，Proteus建立了完備的電子設(shè)計(jì)開發(fā)環(huán)境. 在學(xué)習(xí)單片機(jī)的過程中Proteus軟件可以很好地代替開發(fā)板進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，可以使學(xué)生比較靈活多樣化的學(xué)習(xí)單片機(jī)。1.4 動(dòng)態(tài)數(shù)碼管設(shè)計(jì)任務(wù)與要求課程設(shè)計(jì)功能：單片機(jī)采用定時(shí)器中斷方法，制作一個(gè)簡易時(shí)鐘，要求用定時(shí)器實(shí)現(xiàn)精確定時(shí)，使用數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示，完成時(shí)鐘的秒走時(shí)顯示。本課程設(shè)計(jì)是利用兩位共陰極數(shù)碼管顯示數(shù)字59，然后每隔1s順序-1，減到00時(shí)，再循環(huán)從59-00.2、硬件設(shè)計(jì)2.1 單片機(jī)最小系統(tǒng) 圖2.1單片機(jī)的最小系統(tǒng)是指使單片機(jī)能運(yùn)行程序、正常工作的最簡單電路系統(tǒng)，是保證單片正常啟動(dòng)、開始工作的必須電路，缺一

9、不可。單片機(jī)最小系統(tǒng)一般由單片機(jī)、程序存儲(chǔ)器、時(shí)鐘電路和復(fù)位電路組成，它是單片機(jī)開發(fā)板中的核心部分。 時(shí)鐘電路：其核心部分是晶振，晶振的作用是為系統(tǒng)提供基本的時(shí)鐘信號。簡單地說，沒有晶振，就沒有時(shí)鐘周期，沒有時(shí)鐘周期，就無法執(zhí)行程序代碼，單片機(jī)就無法工作。這里選用12MHZ晶振，便于產(chǎn)生精確的uS級時(shí)歇,方便定時(shí)操作。 復(fù)位電路：當(dāng)單片機(jī)系統(tǒng)在運(yùn)行中，受到環(huán)境干擾出現(xiàn)程序跑飛的時(shí)候，按下復(fù)位按鈕內(nèi)部的程序自動(dòng)從頭開始執(zhí)行（這里不加也可以）。2.2 數(shù)碼管顯示部分 如圖2.2所示 圖2.2數(shù)碼管有共陰極數(shù)碼管和共陽極數(shù)碼管兩種（這里選用兩位共陰極數(shù)碼管），如圖2.2（b）所示，根據(jù)數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)方

10、式的不同，可以分為靜態(tài)式和動(dòng)態(tài)式兩類，這里只介紹動(dòng)態(tài)方式。 動(dòng)態(tài)顯示：將所有數(shù)碼管的8個(gè)顯示筆劃a,b,c,d,e,f,g,dp的同名端連在一起，另外為每個(gè)數(shù)碼管的公共極COM增加位選通控制電路，位選通由各自獨(dú)立的I/O線控制，當(dāng)單片機(jī)輸出字形碼時(shí)，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個(gè)數(shù)碼管會(huì)顯示出字形，取決于單片機(jī)對位選通COM端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開，該位就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會(huì)亮。通過分時(shí)輪流控制各個(gè)數(shù)碼管的的COM端，就使各個(gè)數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)。在輪流顯示過程中，每位數(shù)碼管的點(diǎn)亮?xí)r間為12ms，由于人的視覺暫留現(xiàn)象及

11、發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，盡管實(shí)際上各位數(shù)碼管并非同時(shí)點(diǎn)亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示據(jù)，不會(huì)有閃爍感，動(dòng)態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的，能夠節(jié)省大量的I/O端口，而且功耗更低。2.3 數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)部分這里使用74HC573來控制數(shù)碼管的顯示，如圖2.3所示 74HC573是擁有八路輸出的透明鎖存器，輸出為三態(tài)門，是一種高性能硅柵CMOS器件。當(dāng)鎖存使能端LE為高時(shí)，這些器件的鎖存對于數(shù)據(jù)是透明的（也就是說輸出同步）。當(dāng)鎖存使能變低時(shí)，符合建立時(shí)間和保持時(shí)間的數(shù)據(jù)會(huì)被鎖存。它是數(shù)碼管顯示時(shí)通常是采用段選、片選共用同一組并口的驅(qū)動(dòng)方式。驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管需要兩個(gè)信號，一個(gè)是段選信號，

12、一個(gè)是片選信號。段選信號是固定的8個(gè)（對于普通7段數(shù)碼管），而片選信號數(shù)量是與數(shù)碼管位數(shù)相同的。對于8位數(shù)碼管的動(dòng)態(tài)掃描來說，片選信號要8根線，這樣僅僅驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管就占用了2組共16個(gè)IO口，非常浪費(fèi)使用573鎖存器后，只占用8+2=10個(gè)IO口，其中2個(gè)用于控制鎖存器使能，另外8個(gè)輸出信號。先關(guān)閉控制片選信號的573芯片的鎖存功能，然后單片機(jī)輸出片選信號，隨后開啟鎖存，此時(shí)無論573的輸入端如何變化，輸出端都是不變的，也就是原來輸入的信號被鎖住了。然后，再關(guān)閉控制段選的573的鎖存功能，輸出段選信號，再鎖存，這樣就巧妙的實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)線的復(fù)用，讓一組IO口既輸出段選又輸出片選3、軟件設(shè)計(jì)3.1 仿

13、真原理圖如圖3.1所示圖3.1由51單片機(jī)P0口接上拉電阻通過鎖存器74HC573控制共陰極數(shù)碼管段選，P1口控制數(shù)碼管位選，P21控制74HC573使能端。3.2 仿真參數(shù)設(shè)置如下列表格3.2所示元器件編號元器件名稱元器件參數(shù)說明U1AT89C52AT89C52單片機(jī)U274HC573三態(tài)鎖存器RP1排阻10K上拉排阻DSP共陰極共陰極紅色顯示C1/C2/C3電容30pF,30pF,10uF負(fù)載等R1電阻10K接地S按鈕復(fù)位電路用表3.2兩位共陰極數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描顯示實(shí)驗(yàn)電路元器件及參數(shù)值3.3 仿真結(jié)果如圖3.3 圖3.3經(jīng)過多次試驗(yàn)，調(diào)試后現(xiàn)象正常，實(shí)現(xiàn)功能為：數(shù)碼管從59秒開始-1，減到

14、0后，重新開始從59循環(huán)-1.4. 總結(jié)通過這次課程設(shè)計(jì)，我真的學(xué)到了很多，接觸到了平時(shí)難以接觸或者常常忽視的東西。在編輯好程序后，我在用Proteus仿真之前用擁有相同性質(zhì)和原理的開發(fā)箱檢驗(yàn)過，結(jié)果正常，可是在我用Proteus進(jìn)行仿真時(shí)，發(fā)現(xiàn)延時(shí)較長數(shù)碼管會(huì)一個(gè)一個(gè)數(shù)碼管的顯示，情況不正常;縮短延時(shí)時(shí)間后，數(shù)碼管卻顯示的是亂碼，圍繞這個(gè)問題我調(diào)試了原理圖，程序都換過，可就是行不通，后來通過查閱資料才知道原來軟件仿真與硬件試驗(yàn)是有一定差別的，這里一定要進(jìn)行延時(shí)，消隱才可以，終于經(jīng)過一個(gè)多星期的奮戰(zhàn)順利完成了本次課程設(shè)計(jì)。在此，我非常的感謝我的指導(dǎo)老師，感謝他在整個(gè)課程設(shè)計(jì)中給予我的無私幫助，

15、同時(shí)也感謝同學(xué)在使用proteus軟件時(shí)給予的幫助，正是由于老師和同學(xué)的熱心幫助，我才知道自己的不足，才知道怎么才能及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并更好的去解決問題，相信通過這次課程設(shè)計(jì)中，在今后的學(xué)習(xí)，我會(huì)更加注重理論知識與實(shí)踐的結(jié)合，團(tuán)隊(duì)合作等。5.參考文獻(xiàn)1 吳杰.基于ISP 技術(shù)的電子公告牌系統(tǒng)J.科技資訊2008.NO.14：83-87.2 萬光毅.單片機(jī)實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐教程M.北京航空航天大學(xué)出版社.2005.1.3 張毅剛.單片機(jī)原理及應(yīng)用M.高等教育出版社.2003:160-190.4 馬忠梅.單片機(jī)的C 語言應(yīng)用程序設(shè)計(jì)M.北京：北京航空航天大學(xué)出版社.20065 周潤景.基于Proteus的電路與

16、單片機(jī)仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真M.北京航空航天大學(xué)出版社. 2005.6 金炯泰,金奎煥. 如何使用KEIL8051C編譯器M . 北京航空航天大學(xué)出版社.2002.6.附錄附錄1 程序代碼#include#define uint unsigned int#define uchar unsigned charsbit LE=P20;/定義使能端uchar num,shi,ge,t0;bit flag;uchar code table =0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f;void display();void delay(uint z) /延時(shí)函數(shù)uint i,j;for(i=z;i0;i-)for(j=50;j0;j-);void main()num=60;TMOD=0x01;TH0=(65536-50000)/256;/定時(shí)器賦初值TL0=(65536-50000)%256;EA=1;ET0=1;TR0=1;while(1)if(flag=1)flag=0;num-;if(num=-1) num=59;shi=num/10;ge=num%10;display(); void timer0() in