毕业论文基于AT89S51和ADC0809简易数字电压表的设计.docx

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1、毕业论文基于AT89S51和ADC0809简易数字电压表的设计桂林电子科技大学微机综合设计报告 - 1 - 桂 林 电 子 科 技 大 学 微 机 综 合 设 计 设 计 报 告 指导老师 学 生 黎金辉 学 号 0700150313 桂林电子科技大学微机综合设计报告 - 2 - 桂林电子科技大学机电工程学院 微机综合设计设计报告 一、设计题目 二、设计内容与要求 三、设计目的意义 四、系统硬件电路图 五、程序流程图与源程序 六、系统功能分析与说明 七、设计体会 八、参考文献 桂林电子科技大学微机综合设计报告 - 3 - 基于AT89S51的简易数字电压表的设计 摘要本课题是利用单片机设计一个

2、数字电压表能够测量05V之间的直流电压值四位数码管显示使用的元器件数目较少。外界电压模拟量输入到A/D转换部分的输入端通过ADC0809转换变为数字信号输送给单片机。然后由单片机给数码管数字信号控制其发光从而显示数字。此外本文还讨论了设计过程中的所用的软件硬件环境调试所出现的问题等。 关键词单片机 AT89S51数字电压表 ADC0809,四位数码管 Abstract: This topic is the use of microcontroller design a digital voltmeter, capable of measuring between 0-5V DC voltage

3、, four digital display, the use of fewer components. External analog voltage input to the A / D conversion part of the input of the conversion into a digital signal through the ADC0809, transmission to the microcontroller. And then by the microcontroller to the digital control digital signal, contro

4、l the light, so the displayed number. In addition, the article also discusses the design process of software used in the hardware environment, debugging the problems and so on. Key words: SCM; AT89S51; digital voltmeter; ADC0809, four digital 桂林电子科技大学微机综合设计报告 - 4 - 一、设计题目 基于AT89S51的简易数字电压表的设计。 二、设计内

5、容与要求 用AT89S51单片机和ADC0809组成一个数字电压表要求能够测量05V的直流电压值并用四位数码管显示并要求所用元器件最少。 三、设计目的意义 1.通过亲身的设计应用电路将所用的理论知识应用到实践中增强实践动手能力进而促进理论知识的强化。 2.通过数字电压表的设计系统掌握51单片机的应用。掌握A/D转换的原理及软件编程及硬件设计的方法掌握根据课题的要求提出选择设计方案查找所需元器设计并搭建硬件电路编程写入EPROM并进行调试等。 桂林电子科技大学微机综合设计报告 - 5 - 四、系统硬件电路图 4.1 系统原理框图 选择AT89S51作为单片机芯片选用四位8段共阴极LED数码管实现

6、电压显示利用ADC0809作为数模转换芯片。将数据采集接口电路输入电压传入ADC0809数模转换元件经转换后通过D0至D7与单片机P0口连接把转换完的模拟信号以数字信号的信号的形式传给单片机信号经过单片机处理从LED数码显示管显示。P2口接数码管位选P1接数码管实现数据的动态显示如图4.1所示。 4.2 AT89S51的结构 在本次课题设计中我们选择了AT89S51芯片。AT89S51是一个低功耗高性能CMOS 8位单片机片内含4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术

7、制造兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元功能强大的微型计算机的AT89S51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。 4.2.1 AT89S51内部结构概述 ? 三级程序存储器保密锁定 ? 128*8位内部RAM ? 32条可编程I/O线 ? 两个16位定时器/计数器 ? 6个中断源 ? 可编程串行通道 ? 低功耗的闲置和掉电模式 ? 片内振荡器和时钟电路 AT89S51 P1 P0 P3 P2 AD0809D0D7 IN0IN7 VREF+ VREF- CLK OE ST、ALE 四位数码管 位选段选 控制线 数

8、据 待测电压 图4.1 系统原理框图 桂林电子科技大学微机综合设计报告 - 6 - 4.2.2 CPU结构 CPU 是单片机的核心部件。它由运算器和控制器等部件组成。 1. 运算器 运算器以完成二进制的算术/逻辑运算部件ALU为核心。它可以对半字节4、单字节等数据进行操作。例如能完成加、减、乘、除、加1、减1、BCD码十进制调整、比较等算术运算完成与、或、异或、求反、循环等逻操作操作结果的状态信息送至状态寄存器。 运算器还包含有一个布尔处理器用以处理位操作。它以进位标志位C为累加器可执行置位、复位、取反、位判断转移可在进位标志位与其他可位寻址的位之间进行位数据传诵等操作还可以完成进位标志位与其

9、他可位寻址的位之间进行逻辑与、或操作。 2.程序计数器PC PC是一个16位的计数器用于存放一条要执行的指令地址寻址范围为64kBPC有自动加1功能即完成了一条指令的执行后其内容自动加1。 3.指令寄存器 指令寄存器用于存放指令代码。CPU执行指令时由程序存储器中读取的指令代码送如指令寄存器经指令译码器译码后由定时有控制电路发出相应的控制信号完成指令功能。 4.2.3 存储器和特殊功能寄存器 1. 存储器Memory是计算机系统中的记忆设备用来存放程序和数据。计算机中的全部信息包括输入的原始数据、计算机程序、中间运行结果和最终运行结果都保存在存储器中。它根据控制器指定的位置存入和取出信息。 2

10、.特殊功能寄存器 图4.2 单片机(AT89S51)引脚及外观 桂林电子科技大学微机综合设计报告 - 7 - 特殊功能寄存器SFR的地址范围为80HFFH。在MCS51中除程序计数器PC和四个工作寄存器区外其余21个特殊功能寄存器都在这SFR块中。其中5个是双字节寄存器它们共占用了26个字节。各特殊功能寄存器的符号和地址见附表2。其中带号的可位寻址。特殊功能寄存器反映了8051的状态实际上是8051的状态字及控制字寄存器。用于CPU PSW便是典型一例。这些特殊功能寄存器大体上分为两类一类与芯片的引脚有关另一类作片内功能的控制用。与芯片引脚有关的特殊功能寄存器是P0P3它们实际上是4个八位锁存

11、器每个I/O口一个每个锁存器附加有相应的输出驱动器和输入缓冲器就构成了一个并行口。MCS51共有P0P3四个这样的并行口可提供32根I/O线每根线都是双向的并且大都有第二功能。其余用于芯片控制的寄存器中累加器A、标志寄存器PSW、数据指针DPTR等的功能前已提及。 4.2.4 P0-P3口结构 P0口功能 P0口具有两种功能第一P0口可以作为通用I/O接口使用P0.7P0.0用于传送CPU的输入/输出数据。输出数据时可以得到锁存不需外接专用锁存器输入数据可以得到缓冲。第二P0.7P0.0在CPU访问片外存储器时用于传送片外存储器de低8位地址然后传送CPU对片外存储器的读写 P1口 功能 P1

12、口的功能和P0口de第一功能相同仅用于传递I/O输入/输出数据。 P2口的功能 P2口的第一功能和上述两组引脚的第一功能相同即它可以作为通用I/O使用。它的第二功能和P0口引脚的第二功能相配合作为地址总线用于输出片外存储器的高8位地址。 P3口功能 P3口有两个功能第一功能与其余三个端口的第一功能相同第二功能作控制用每个引脚都不同。 表4.1 P3口第二功能 引脚名称 功能 P3.0 RXD 串行数据接收口 P3.1 TXD 串行数据发送口 P3.2 INT0 外中断0输入 P3.3 INT1 外中断1输入 P3.4 T0 计数器0计数输入 P3.5 T1 计数器1计数输入 P3.6 WR 外

13、部RAM写选通信号 P3.7 RD 外部RAM读选通信号 桂林电子科技大学微机综合设计报告 - 8 - 4.2.5 时钟电路和复位电路 1.时钟电路 单片机的时钟一般需要多相时钟所以时钟电路由振荡器和分频器组成。 MCS-51内部有一个用于构成振荡器的可控高增益反向放大器。两个引脚XTAL1和XTAL2分别是该放大器的输入端和输出端。在片外跨接一晶振和两个匹配电容C1、C2如图2.5所示。就构成一个自激振荡器。振荡频率根据实际要求的工作速度从几百千赫至24MHz可适当选取某一频率。匹配电容C1、C2要根据石英晶体振荡器的要求选取。 当晶振频率为12MHz时,C1C2一般选30pF左右。图2.5

14、中PD是电源控制寄存器PCON.1的掉电方式位正常工作方式PD=0。当PD=1时单片机进入掉电工作方式是一种节能工作方式。上述电路是靠MCS-51单片机内部电路产生振荡的。也可以由外部振荡器或时钟直接驱动MCS-51。 2.复位电路 复位是单片机的初始化操作。其功能主要是将程序计数器(PC)初始化为0000H使单片机从0000H单元开始执行程序并将特殊功能寄存器赋一些特定值。复位是使单片机退出低功耗工作方式而进入正常状态一种操作。复位是上电的第一个操作然后程序从0000H开始执行。在运行中外界干扰等因素可能会使单片机的程序陷入死循环状态或“跑飞”。要使其进入正常状态唯一办法是将单片机复位以重新

15、启动。 复位后程序计数器(PC)及各特殊功能寄存器(SFR)的值如表4.2所示。 图4.3 复位电路的内部及外部方式 桂林电子科技大学微机综合设计报告 - 9 - 表4.2 程序计数器及各特殊功能寄存器的复位值 寄存器 复位状态 寄存器 复位状态 PC 0000H TH1 00H ACC 00H P0P3 FFH PSW 00H IP xx000000B SP 07H IE 0xx00000B DPTR 0000H TMOD 00H TCON 00H SCON 00H TL0 00H SBUF 不定 TH0 00H PCON 0xxx0000B TL1 00H RST引脚是复位端高电平有效。在

16、该引脚输入至少连续两个机器周期以上的高电平单片机复位。RST引脚内部有一个斯密特ST触发器(图2.10)以对输入信号整形保证内部复位电路的可靠所以外部输入信号不一定要求是数字波形。使用时一般在此引脚与VSS引脚之间接一个8.2k的下拉电阻与VCC引脚之间接一个约10F的电解电容即可保证上电自动复位。 上电或手动复位要求电源接通后单片机自动复位并且在单片机运行期间用开关操作也能使单片机复位。上电后由于电容C3的充电和反相门的作用使RST持续一段时间的高电平。当单片机已在运行当中时按下复位键K后松开也能使RST为一段时间的高电平从而实现上电或手动复位的操作。 图4.4自动和手动复位电路图 桂林电子

17、科技大学微机综合设计报告 - 10 - 4.3器件的比较与选择 4.3.1显示器 本次设计中有显示模块而常用的显示器件比较多有数码管LED点阵1602液晶12864液晶等。 1. 数码管是最常用的一种显示器件它是由几个发光二极管组成的8字段显示器件其特点是价格非常的便宜使用也非常的方便显示效果非常的清楚。小电流下可以驱动每光发光响应时间极短体积小重量轻抗冲击性能好寿命长。但数码管只能是显示09的数据。不能够显示字符。这也是数码管的不足之处。 2. LED点阵显示器件是由好多个发光二极管组成的。具有高亮度功耗低视角大寿命长耐湿冷热等特点LED点阵显示器件可以显示数字英文字符中文字符等。 3. 1

18、602液晶是工业字符型液晶能够同时显示16*2即32个字符。1602液晶模块内部的字符发生存储器已经存储了160个不同的点阵字符图形这些字这些字符有阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号、和日文假名等每一个字符都有一个固定的代码。使用时直接编写软件程序按一定的时序驱动即可。它的特点是显示字迹清楚价格相对便宜。 4. 12864液晶也是一种工业字符型液晶它不仅能够显示1602液晶所可以显示的字符数字等信息而且还可以显示8*4个中文汉字和一些简单的图片显示信息也非常的清楚。使用时也直接编写软件程序按一定的时序驱动即可。不过它的价格比1602液晶贵了很多。 综合上述根据本设计的要求和价格的考虑选择

19、数码管显示器。 单位数码管如图4.4所示四位共阴极数码管如图4.5所示。 图4.4 单位数码管 abcdegGNDfdpGNDabcefgddpabcdefgdpdpgfedcba5Vab 共阴极 共阳极 桂林电子科技大学微机综合设计报告 - 11 - 4.3.2模数A/D芯片 A/D转换器是模拟量输入通道中的一个环节单片机通过A/D转换器把输入模拟量变成数字量再处理。A/D转换的常用方法有计数式A/D转换逐次逼近型A/D转换双积分式A/D转换 V/F变换型A/D转换。在这些转换方式中记数式A/D转换线路比较简单但转换速度较慢所以现在很少应用。双积分式A/D转换精度高多用于数据采集及精度要求比

20、较高的场合如5G1443331/2位AD755541/2位或51/2位等但速度更慢。随着大规模集成电路的发展目前不同厂家已经生产出了多种型号的A/D转换器以满足不同应用场合的需要。如果按照转换原理划分主要有3种类型即双积分式A/D转换器、逐次逼近式A/D转换器和并行式A/D转换器。目前最常用的是双积分和逐次逼近式。 (1)A/D芯片的比较 双积分式A/D转换器具有抗干扰能力强、转换精度高、价格便宜等优点比如ICL71XX系列等它们通常带有自动较零、七段码输出等功能。与双积分相比逐次逼近式A/D转换的转换速度更快而且精度更高比如ADC0808、ADC0809等它们通常具有8路模拟选通开关及地址译

21、码、锁存电路等它们可以与单片机系统连接将数字量送单片机进行分析和显示。 1. AD0809是8位逐次逼近型A/D转换器它是由一个8路的模拟开关、一个地址锁存译码器、一个A/D 转换器和一个三态输出锁存器组成。多路开关可选通8个模拟通道允许8 路模拟量分时输入共用A/D 转换器进行转换。些A/D转换器是的特点是8位精度属于并行口如果输入的模拟量变化大快必须在输入之前增加采样电路。 2. AD0832也是8位逐次逼近型A/D转换器可支持致命伤个单端输入通道和一个差分输入通道。它易于和微处理器接口或独立使用可满量程工作可用地址逻辑多路器选通各输入通道。 3. TLC2543C是12位开关电容逐次逼近

22、A/D转换每个器件有三个控制输入端片选输入/输出时钟以及地址输入端。它可以从主机高速传输转换数据。它有高速的转换通用图4.5 四位共阴极数码管 桂林电子科技大学微机综合设计报告 - 12 - 的控制能力具有简化比率转换刻度以及模拟电路与逻辑电路和电源噪声隔离耐高温等特点。 综合上述逐次逼近型A/D转换既照顾了转换速度有具有一定的精度这里选用的是逐次逼近型的A/D转换芯片ADC0809。 图4.6 ADC0809引脚图 图4.6 ADC0809内部结构 桂林电子科技大学微机综合设计报告 - 13 - 2ADC0809 的工作原理 1.IN0IN78 条模拟量输入通道 ADC0809 对输入模拟量

23、要求信号单极性电压范围是05V若信号太小必须进行放大输入的模拟量在转换过程中应该保持不变如若模拟量变化太快则需在输入前增加采样保持电路。 地址输入和控制线4条。ALE 为地址锁存允许输入线高电平有效。当ALE线为高电平时地址锁存与译码器将A BC 三条地址线的地址信号进行锁存经译码后被选中的通道的模拟量进转换器进行转换。AB 和C 为地址输入线用于选通IN0IN7 上的一路模拟量输入。通道选择表如表4.3所示。 2.数字量输出及控制线11 条 ST 为转换启动信号。当ST 上跳沿时所有内部寄存器清零下跳沿时开始进行A/D 转换在转换期间ST 应保持低电平。EOC 为转换结束信号。当EOC 为高

24、电平时表明转换结束否则表明正在进行A/D 转换。OE为输出允许信号用于控制三条输出锁存器向单片机输出转换得到的数据。OE1输出转换得到的数据OE0输出数据线呈高阻状态。D7D0 为数字量输出线。 CLK为时钟输入信号线。因ADC0809的内部没有时钟电路所需时钟信号必须由外界提供通常使用频率为500KHZ VREFVREF为参考电压输入。 3. ADC0809 应用说明 ADC0809 内部带有输出锁存器可以与AT89S51 单片机直接相连。 初始化时使ST 和OE信号全为低电平。 送要转换的哪一通道的地址到ABC 端口上。 在ST 端给出一个至少有100ns 宽的正脉冲信号。 是否转换完毕我

25、们根据EOC 信号来判断。 当EOC变为高电平时这时给OE 为高电平转换的数据就输出给单片机了。 表4.3 ADC0809通道选择表 桂林电子科技大学微机综合设计报告 - 14 - AD0809的启动方式为脉冲启动方式启动信号START启动后开始转换EOC 信号在 START 的下降沿10us后才变为无效的低电平。这要求查询程序待EOC无效后再开始查询 转换完成后EOC 输出高电平再由OE 变为高电平来输出转换数据。我们在设计程序时 可以利用EOC 信号来通知单片机查询法或中断法读入已转换的数据也可以在启动 AD0809 后经适当的延时再读入已转换的数据。AT89S51的输出频为晶振频的1/6

26、2MHZAT89S1 与SUN7474连接经与7474的ST脚提供AD0809 的工作时钟。AD0809 的工作频范围为10KHZ-1280KHZ,当频率范围为500KHZ 时其转换速度为128us。 4.4 系统硬件及仿真图 4.4.1 系统仿真图 桂林电子科技大学微机综合设计报告 - 15 - 4.4.2 系统原理图 桂林电子科技大学微机综合设计报告 - 16 - 4.4.3 系统PCB图 桂林电子科技大学微机综合设计报告 - 17 - 4.5 相关软件简介 4.5.1 Protel99 Protel99SE是应用于Windows9X/2000/NT操作系统下的EDA设计软件采用设计库管理

27、模式可以进行联网设计具有很强的数据交换能力和开放性及3D模拟功能是一个32位的设计软件可以完成电路原理图设计印制电路板设计和可编程逻辑器件设计等工作可以设计32个信号层16个电源-地层和16个机加工层。 1Protel 99 SE的系统组成 按照系统功能来划分Protel99se主要包含以下俩大部分和6个功能模块。 1.电路工程设计部分 电路原理设计部分Advanced Schematic 99电路原理图设计部分包括电路图编辑器简称SCH编辑器、电路图零件库编辑器简称Schlib编辑器和各种文本编辑器。本系统的主要功能是绘制、修改和编辑电路原理图更新和修改电路图零件库查看和编辑有关电路图和零件

28、库的各种报表。 印刷电路板设计系统Advanced PCB 99印刷电路板设计系统包括印刷电路板编辑器简称PCB编辑器、零件封装编辑器简称PCBLib编辑器和电路板组件管理器。本系统的主要功能是绘制、修改和编辑电路板更新和修改零件封装管理电路板组件。 自动布线系统Advanced Route 99本系统包含一个基于形状Shape-based的无栅格自动布线器用于印刷电路板的自动布线以实现PCB设计的自动化。 2电路仿真与PLD部分 电路模拟仿真系统Advanced SIM 99电路模拟仿真系统包含一个数字/模拟信号仿真器可提供连续的数字信号和模拟信号以便对电路原理图进行信号模拟仿真从而验证其正

29、确性和可行性。 可编程逻辑设计系统Advanced PLD 99可编程逻辑设计系统包含一个有语法功能的文本编辑器和一个波形编辑器Waveform。本系统的主要功能是对逻辑电路进行分析、综合观察信号的波形。利用PLD系统可以最大限度的精简逻辑部件使数字电路设计达到最简化。 高级信号完整性分析系统Advanced Integrity 99信号完整性分析系统提供了一个精确的信号完整性模拟器可用来分析PCB设计、检查电路设计参数、实验超调量、阻抗和信号谐波要求等。 3Protel 99 SE的功能特性 开放式集成化的设计管理体系 超强功能的、修改与编辑功能 强大的设计自动化功能 4.5.2 Keil

30、Keil C51是美国Keil Software公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统与汇编相比C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势因而易学易用。用过汇编语言后再使用C来开发体会更加深刻。 桂林电子科技大学微机综合设计报告 - 18 - 单片机开发中除必要的硬件外同样离不开软件我们写的汇编语言源程序要变为CPU可以执行的机器码有两种方法一种是手工汇编另一种是机器汇编目前已极少使用手工汇编的方法了。机器汇编是通过汇编软件将源程序变为机器码用于MCS-51单片机的汇编软件有早期的A51随着单片机开发技术的不断发展从普遍使用汇编语言到逐渐使用高级语言开发单片机的开发软件也在

31、不断发展Keil软件是目前最流行开发MCS-51系列单片机的软件这从近年来各仿真机厂商纷纷宣布全面支持Keil即可看出。Keil提供了包括C编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案通过一个集成开发环境uVision将这些部分组合在一起。运行Keil软件需要Pentium或以上的CPU16MB或更多RAM、20M以上空闲的硬盘空间、WIN98、NT、WIN2000、WINXP等操作系统。掌握这一软件的使用对于使用51系列单片机的爱好者来说是十分必要的如果你使用C语言编程那么Keil几乎就是你的不二之选目前在国内你只能买到该软件、而你买的仿真机也很可能只支持该软

32、件即使不使用C语言而仅用汇编语言编程其方便易用的集成环境、强大的软件仿真调试工具也会令你事半功倍。 (1)系统概述 Keil C51软件提供丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具全Windows界面。另外重要的一点只要看一下编译后生成的汇编代码就能体会到Keil C51生成的目标代码效率非常之高多数语句生成的汇编代码很紧凑容易理解。在开发大型软件时更能体现高级语言的优势。下面详细介绍Keil C51开发系统各部分功能和使用。 (2)Keil C51单片机软件开发系统的整体结构 C51工具包的整体结构其中uVision与Ishell分别是C51 for Windows和for Dos的集成开发

33、环境(IDE)可以完成编辑、编译、连接、调试、仿真等整个开发流程。开发人员可用IDE本身或其它编辑器编辑C或汇编源文件。然后分别由C51及C51编译器编译生成目标文件(.OBJ)。目标文件可由LIB51创建生成库文件也可以与库文件一起经L51连接定位生成绝对目标文件(.ABS)。ABS文件由OH51转换成标准的Hex文件以供调试器dScope51或tScope51使用进行源代码级调试也可由仿真器使用直接对目标板进行调试也可以直接写入程序存贮器如EPROM中。 使用独立的Keil仿真器时注意事项: * 仿真器标配11.0592MHz的晶振但用户可以在仿真器上的晶振插孔中换插其他频率的晶振。 *

34、仿真器上的复位按钮只复位仿真芯片不复位目标系统。 * 仿真芯片的31脚/EA已接至高电平所以仿真时只能使用片内ROM不能使用片外ROM但仿真器外引插针中的31脚并不与仿真芯片的31脚相连故该仿真器仍可插入到扩展有外部ROM其CPU的/EA引脚接至低电平的目标系统中使用。 (3) Keil优点 Keil C51生成的目标代码效率非常之高多数语句生成的汇编代码很紧凑容易理解。在开发大型软件时更能体现高级语言的优势。 4.5.3 Protues Protues软件是英国Labcenter electronics公司出版的EDA工具软件该软件中国总代理为广州风标电子技术有限公司。它不仅具有其它EDA工

35、具软件的仿真功能还能仿真桂林电子科技大学微机综合设计报告 - 19 - 单片机及外围器件。它是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具。虽然目前国内推广刚起步但已受到单片机爱好者、从事单片机教学的教师、致力于单片机开发应用的科技工作者的青睐。Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真软件)从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真一键切换到PCB设计真正实现了从概念到产品的完整设计。是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台其处理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP43

36、0等XX年即将增加Cortex和DSP系列处理器并持续增加其他系列处理器模型。在编译方面它也支持IAR、Keil和MPLAB等多种编译器。 (1)功能特点 Protues软件具有其它EDA工具软件例multisim的功能。这些功能是 1.原理布图 2.PCB自动或人工布线 3.SPICE电路仿真 (2)革命性的特点 1.互动的电路仿真 用户甚至可以实时采用诸如RAMROM键盘马达LEDLCDAD/DA部分SPI器件部分IIC器件。 2.仿真处理器及其外围电路 可以仿真51系列、AVR、PIC、ARM、等常用主流单片机。还可以直接在基于原理图的虚拟原型上编程再配合显示及输出能看到运行后输入输出的

37、效果。配合系统配置的虚拟逻辑分析仪、示波器等Protues建立了完备的电子设计开发环境。 (3)四大功能模块 1.智能原理图设计ISIS 丰富的器件库超过27000种元器件可方便地创建新元件 智能的器件搜索通过模糊搜索可以快速定位所需要的器件 智能化的连线功能自动连线功能使连接导线简单快捷大大缩短绘图时间 支持总线结构使用总线器件和总线布线使电路设计简明清晰 可输出高质量图纸通过个性化设置可以生成印刷质量的BMP图纸可以方便地供WORD、POWERPOINT等多种文档使用。 2.完善的电路仿真功能Prospice ProSPICE混合仿真基于工业标准SPICE3F5实现数字/模拟电路的混合仿真

38、 超过27000个仿真器件可以通过内部原型或使用厂家的SPICE文件自行设计仿真器件Labcenter也在不断地发布新的仿真器件还可导入第三方发布的仿真器件 多样的激励源包括直流、正弦、脉冲、分段线性脉冲、音频使用wav文件、指数信号、单频FM、数字时钟和码流还支持文件形式的信号输入 丰富的虚拟仪器13种虚拟仪器面板操作逼真如示波器、逻辑分析仪、信号发生器、直流电压/电流表、交流电压/电流表、数字图案发生器、频率计/计数器、逻辑探头、虚拟终端、SPI调试器、I2C调试器等 桂林电子科技大学微机综合设计报告 - 20 - 生动的仿真显示用色点显示引脚的数字电平导线以不同颜色表示其对地电压大小结合

39、动态器件如电机、显示器件、按钮的使用可以使仿真更加直观、生动 高级图形仿真功能ASF基于图标的分析可以精确分析电路的多项指标包括工作点、瞬态特性、频率特性、传输特性、噪声、失真、傅立叶频谱分析等还可以进行一致性分析 3.独特的单片机协同仿真功能VSM 支持主流的CPU类型如ARM7、8051/52、AVR、PIC10/12、PIC16、PIC18、PIC24、dsPIC33、HC11、BasicStamp、8086、MSP430等CPU类型随着版本升级还在继续增加如即将支持CORTEX、DSP处理器 支持通用外设模型如字符LCD模块、图形LCD模块、LED点阵、LED七段显示模块、键盘/按键、

40、直流/步进/伺服电机、RS232虚拟终端、电子温度计等等其COMPIMCOM口物理接口模型还可以使仿真电路通过PC机串口和外部电路实现双向异步串行通信 实时仿真支持UART/USART/EUSARTs仿真、中断仿真、SPI/I2C仿真、MSSP仿真、PSP仿真、RTC仿真、ADC仿真、CCP/ECCP仿真 编译及调试支持单片机汇编语言的编辑/编译/源码级仿真内带8051、AVR、PIC的汇编编译器也可以与第三方集成编译环境如IAR、Keil和Hitech结合进行高级语言的源码级仿真和调试 4.实用的PCB设计平台 原理图到PCB的快速通道 原理图设计完成后一键便可进入ARES的PCB设计环境实

41、现从概念到产品的完整设计 先进的自动布局/布线功能支持器件的自动/人工布局支持无网格自动布线或人工布线支持引脚交换/门交换功能使PCB设计更为合理 完整的PCB设计功能最多可设计16个铜箔层2个丝印层4个机械层含板边灵活的布线策略供用户设置自动设计规则检查3D 可视化预览 多种输出格式的支持可以输出多种格式文件包括Gerber文件的导入或导出便利与其它PCB设计工具的互转如protel和PCB板的设计和加工。 (3)Protues提供了丰富的资源 1.Protues可提供的仿真元器件资源仿真数字和模拟、交流和直流等数千种元器件有30多个元件库。 2.Protues可提供的仿真仪表资源 示波器、

42、逻辑分析仪、虚拟终端、SPI调试器、I2C调试器、信号发生器、模式发生器、交直流电压表、交直流电流表。理论上同一种仪器可以在一个电路中随意的调用。 3.除了现实存在的仪器外Protues还提供了一个图形显示功能可以将线路上变化的信号以图形的方式实时地显示出来其作用与示波器相似但功能更多。这些虚拟仪器仪表具有理想的参数指标例如极高的输入阻抗、极低的输出阻抗。这些都尽可能减少了仪器对测量结果的影响。 4.Protues可提供的调试手段 Protues提供了比较丰富的测试信号用于电路的测试。这些测试信号包括模拟信号和数字信号。 (4)软件仿真 桂林电子科技大学微机综合设计报告 - 21 - 支持当前

43、的主流单片机如51系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列、68000系列等。 1.提供软件调试功能 2.提供丰富的外围接口器件及其仿真 RAMROM键盘马达LEDLCDAD/DA部分SPI器件部分IIC器件。这样很接近实际。在训练学生时可以选择不同的方案这样更利于培养学生。 3.提供丰富的虚拟仪器 利用虚拟仪器在仿真过程中可以测量外围电路的特性培养学生实际硬件的调试能力。 4.具有强大的原理图绘制功能 (5)电路功能仿真 在PROTUES绘制好原理图后调入已编译好的目标代码文件*.HEX可以在PROTUES的原理图中看到模拟的实物运行状态和过程。 PROTUES 是单片机课堂教学的先进助手。PROTUES不仅可将许多单片机实例功能形象化也可将许多单