单片机论文.docx

摘   要
单片机作为嵌入式系统的核心器件,广泛应用于仪器仪表,家用电器,医用设备的智能化管理和过程控制等领域。其系统设计包括硬件电路设计、软件设计和系统调试三个过程。其中硬件电路设计要进行电路板制作、元器件焊接并且反复调试,开发板成本高,开发周期长。特别是对于大量的初学者而言,还可能由于设计的经验的不足导致系统无法正常工作甚至损坏。将Proteus作为单片机系统仿真工具,可以很好地解决这个问题,使用 Proteus 进行系统虚拟开发、仿真设计,成功之后再制作电路板,会缩短开发周期,提高设计效率,降低开发成本,这些因素对于产品设计非常重要。本文以一个典型的单片机应用设计为例,使用 Proteus这一强大的EDA工具作为开发的主要支撑环境,描述了系统从设计、仿真到实际制作的过程。
关键词:单片机嵌入式仿真 Proteus
1 绪论
项目背景分析
单片机作为嵌入式系统的核心器件,其系统设计包括硬件电路设计和程序设计两个方面,软件调试一般必须在电路板制作完成、元器件焊接完毕之后进行,而且电路板的制作、元器件的安装、焊接费时费力。如果采用单片机系统仿真软件 Proteus,则不用制作具体的电路板也能够完成以上工作。使用 Proteus进行系统开发成功之后再进行实际制作,可以提高开发效率、降低开发成本、提高开发速度,而这些因素对于企业来讲是非常重要的。
技术发展趋势
现代科技的发展,促进了计算机技术在软件和硬件上的飞速发展,利用计算机软件的仿真技术,可以充分地仿真诸如电路的工作等实际的工程问题。目前,嵌入式系统已经广泛地渗透到科学研究、工程设计、军事技术、各类产业和商业文化艺术以及人们的日常生活等方方面面中。由于社会对掌握嵌入式技术人才的大量需求,使得嵌入式软硬件工程师成为未来几年内最为热门的职业之一,相当一部分高校已开设嵌入式系统的相关课程。
嵌入式系统是理论与实践结合密切的课程。但对于嵌入式系统开发的爱好者而言,往往没有足够的资金购买昂贵的开发板来进行开发,这时可以选择通过软件仿真来学****嵌入式系统开发。Proteus是目前最好的能够虚拟嵌入式系统开发中常用的处理器和外围器件的EDA工具。
Proteus与其它单片机仿真软件不同的是,它不仅能仿真单片机CPU的工作情况,也能仿真单片机外围电路或没有单片机参与的其它电路的工作情况。因此在仿真和程序调试时,关心的不再是某些语句执行时单片机寄存器和存储器内容的改变,而是从工程的角度直接看程序运行和电路工作的过程和结果。对于这样的仿真实验,从某种意义上讲,是弥补了实验和工程应用间脱节的矛盾和现象。
2 Proteus软件
Proteus 简介
Proteus软件是英国Labcenter Electronics公司开发EDA工具软件,在全球得到了广泛应用。 Proteus软件功能强大,它集电路设计、制版及仿真等多种功能于一身,不仅能够对电工、电子技术学科涉及的电路进行设计与分析,还能对微处理器进行设计与仿真,并且功能齐全, 界面多彩,是近年来备受电子设计爱好者青睐的一种新型电子线路设计与仿真软件。Proteus 是一个基于ProSPIC混合模型仿真器,完整的嵌入式系统软硬件设计仿真平台,它包含ISIS和ARES应用软件,其中ISIS是智能原理图输入系统,系统设计与仿真的基本平台;ARES是高级PCB布线编辑软件。
其主要特点如下:
( 1 )可以仿真、分析各种模拟器件和集成电路,支持许多型号的单片机仿真以及各种外围芯片,并且能像其它的EDA软件那样进行电路分析,如模拟分析、数字分析、混合信号分析、频率分析等;
( 2 ) 提供了虚拟示波器、逻辑分析仪、信号发生器、计数器、电表、虚拟终端等虚拟仪器仪表供选择用;
( 3 ) 能够进行SCH原理图与PCB印制板电路图的设计;
( 4 ) 能够无缝整合其它优秀的第三方单片机开发工具如KeilμVision,并进行联调,以使达到更好的仿真效果。
Proteus应用方式
(1)运行proteus的ISIS程序后,进入该仿真软件的主界面。在工作前,要设置view菜单下的捕捉对齐和system下的颜色、图形界面大小等项目。通过工具栏中的p(从库中选择元件命令)命令,在pick devices窗口中选择电路所需的元件,放置元件并调整其相对位置,元件参数设置,元器件间连线,编写程序;在source菜单Define code generationtools菜单命令下,选择程序编译的工具、路径、扩展名等项目;在source菜单的Add/remove source files命令下,加入单片机硬件电路的对应程序;通过debug菜单的相应命令仿真程序和电路的运行情况。
(2)Proteus软件所提供