【正文】 ................................................................................18 單片機(jī)中斷優(yōu)先級(jí)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)與仿真 ....................................................................................21 D/A、 A/D 轉(zhuǎn)換的應(yīng)用 .........................................................................................................................25 ． 1 單片機(jī)與 DAC0832接口的設(shè)計(jì)與仿真 ..................................................................................25 圖 411 DAC0832 接口電路 ...................................................................................................................26 遼寧科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 2 頁(yè) ADC0808 接口 的設(shè)計(jì)與仿真 ......................................................................................28 定時(shí)器的設(shè)計(jì)與仿真 ...........................................................................................................................32 串行口實(shí)驗(yàn)和仿真 ................................................................................................................................37 行列式鍵盤(pán)的設(shè)計(jì)與仿真 ...................................................................................................................39 5 綜合 試驗(yàn)項(xiàng)目的開(kāi)發(fā) ............................................................................. 42 基于 AT89C51 的的 60秒倒計(jì)時(shí)裝置的設(shè)計(jì)與仿真 ......................................................................42 基于單片機(jī)密碼鎖的設(shè)計(jì)和仿真 ......................................................................................................45 5． 3交通燈的設(shè)計(jì)與仿真 .........................................................................................................................57 結(jié) 論 ................................................................................................. 66 致 謝 ................................................................................................. 67 參考文獻(xiàn) ................................................................................................. 68 附錄 A ..................................................................................................... 69 附錄 B ..................................................................................................... 73 附錄 C ..................................................................................................... 77 1 緒 論 單片機(jī)背景及教學(xué)意義 1970 年微處理器研制成功之后，隨著就出現(xiàn)了單片機(jī)（即單片的微型計(jì)算機(jī)）。 1971 年美國(guó)的 INTEL 公司生產(chǎn)的 4 位單片機(jī) 4004 和 1972 年生產(chǎn)的雛形8 位單片機(jī) 8008，特別是 1976 年 9 月 INTEL 公司的 MCS48 單片機(jī)問(wèn)世以來(lái)，在短短的十幾年間，經(jīng)歷了多次更新?lián)Q代，其發(fā)展速度大約每?jī)?、三年要更新一代，集成度增加一倍，功能翻一番。單片機(jī)發(fā)展速度之快、應(yīng)用范圍之廣已達(dá)到 遼寧科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 3 頁(yè) 了驚人的地步，它已滲透到生產(chǎn)和生活的各個(gè)領(lǐng)域，應(yīng)用非常廣泛。盡管目前單片機(jī)的品種很多，但其中最具典型性的當(dāng)屬 INTEL公司的 MCS51系列單片機(jī)系列。 MCS51是在 MCS48的基礎(chǔ)上于 80年代初發(fā)展起來(lái)的，雖然它仍然是 8位單片機(jī)，但其功能有很大的增強(qiáng)。此外它還具有品種全、兼容性強(qiáng)、軟硬件資料豐富等特點(diǎn)。因此 51系列單片機(jī)應(yīng)用非常廣泛，成為繼 MCS48之后最重要的單片機(jī)品種。直到現(xiàn)在， MCS51仍不失為單片機(jī)中的主流機(jī)型， MCS51系列單片機(jī)主要包括 803 8051和 8751等產(chǎn)品，具有結(jié)構(gòu)緊湊 、邏輯位操作功能豐富和直接面向控制的指令系統(tǒng)等優(yōu)勢(shì)，堪稱(chēng)一代“名機(jī)”。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展， 51系列單片機(jī)的處理速度更快，性能更優(yōu)越，在工業(yè)控制領(lǐng)域上占據(jù)十分重要的地位?，F(xiàn)在片機(jī)的應(yīng)用日益廣泛深入，諸如在智能儀表、家用電器和軍事設(shè)備的智能化以及實(shí)時(shí)過(guò)程控制等方面，單片機(jī)都扮演著非常重要的角色。單片機(jī)的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)具有廣闊的前景，估計(jì)近 10年內(nèi) 8位的單片機(jī)將仍是主流機(jī)型，其設(shè)計(jì)也是嵌入式產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)。所以，單片機(jī)的學(xué)習(xí)十分必要。 目前單片機(jī)技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域正得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用， 大多數(shù)院校都有單片機(jī)實(shí)驗(yàn)室，單片機(jī) 種類(lèi)繁多，用單片機(jī)開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品差異很大技術(shù)發(fā)展快，用單片機(jī)實(shí)驗(yàn)箱進(jìn)行教學(xué)硬件電路上受到很大程度上的限制。 Proteus的出 現(xiàn)恰好解決了這個(gè)矛盾，可以將它與 Keil C51結(jié)合隨時(shí)搭建一個(gè)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，并實(shí)現(xiàn)仿真，不僅能為學(xué)生提供豐富的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，而且能充分利用學(xué)校機(jī)房現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)設(shè)備，減少硬件設(shè)備維護(hù)的工作量。 通過(guò)單片機(jī)技術(shù)、課堂實(shí)驗(yàn)箱實(shí)驗(yàn)、 Proteus仿真實(shí)驗(yàn)這三方面共同作用可以幫助學(xué)生更好的理解單片機(jī)技術(shù)的知識(shí)點(diǎn)，提高單片機(jī)產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)能力扎扎實(shí)實(shí)學(xué)好單片機(jī)技術(shù)這門(mén)課程。 PROTEUS 在單片機(jī) 教學(xué)中的應(yīng)用 單片機(jī)課程的實(shí)踐性很強(qiáng)，實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的教學(xué)應(yīng)引起高度重視。而單片機(jī)課程的課內(nèi)實(shí)驗(yàn)學(xué) 時(shí)有限，使用實(shí)驗(yàn)箱僅停留在演示性及驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的層次。為了解決這個(gè)問(wèn)題，可以應(yīng)用 Proteus所提 供的元器件模型和外設(shè)模型按照實(shí)驗(yàn)內(nèi)容來(lái)設(shè)計(jì)原理圖，再利用儀器儀表的輸入輸出效果對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行檢測(cè)。這樣，學(xué)生一方面了解了單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)硬件電路結(jié)構(gòu)，鍛煉了編程技術(shù)，也學(xué)習(xí)了儀器儀表的使用，提高了設(shè)計(jì)水平。 遼寧科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 4 頁(yè) 用 Proteus 在單片機(jī)課程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用 在課程設(shè)計(jì)中，要求學(xué)生先應(yīng)用 Proteus設(shè)計(jì)仿真，在設(shè)計(jì)硬件電路 時(shí)最好能考慮實(shí)驗(yàn)箱的資源狀況，以使仿真的結(jié)果可在實(shí)驗(yàn)箱上實(shí)現(xiàn)。等編程調(diào)試通過(guò)后可以移植到實(shí)驗(yàn)箱上實(shí)現(xiàn)，驗(yàn)證實(shí)物效果。在進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)，也可以讓學(xué)生根據(jù)愛(ài)好和掌握知識(shí)的程度自由選擇設(shè)計(jì)題目，培養(yǎng)學(xué)生的自主創(chuàng)新意識(shí)。教師與學(xué)生共同探討方案的可行性之后，由學(xué)生在 Proteus中設(shè)計(jì)硬件電路，編制程序并調(diào)試。等仿真成功之后，再購(gòu)買(mǎi)元器件進(jìn)行電路焊接、系統(tǒng)調(diào)試和程序固化，最終每組獨(dú)立完成一件作品。這種方法可以節(jié)省因方案不正確所造成硬件投入的浪費(fèi)，并且在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)元器件的損耗問(wèn)題。而使學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰烷_(kāi)發(fā)能力都得 到較大提高。 2 Proteus 的簡(jiǎn)介 Proteus ISIS 簡(jiǎn)介 Proteus ISIS 是英國(guó) Labcenter 公司開(kāi)發(fā)的電路分析與實(shí)物仿真軟件，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： ．實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)仿真和 SPICE 電路仿真結(jié)合 具有模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真、單片機(jī)及其外圍電路組成的系統(tǒng)的仿真、 RS232 動(dòng)態(tài)仿真、 I2C 調(diào)試器、 SPI 調(diào)試器、鍵盤(pán)和 LCD 系統(tǒng)仿真的功能；有各種虛擬儀器，如示波器、邏輯分析儀、信號(hào)發(fā)生器等。 ．支持主流單片機(jī)系統(tǒng) 的仿真 目前支持的單片機(jī)類(lèi)型有： 68000 系列、 8051 系列、 AVR 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。 ．提供軟件調(diào)試功能 在硬件仿真系統(tǒng)中也具有全速、單步、設(shè)置斷點(diǎn)等調(diào)試功能。同是，還可 遼寧科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 5 頁(yè) 以觀(guān)察各個(gè)變量、寄存器等的當(dāng)前狀態(tài)，因此在該軟件仿真系統(tǒng)中也具有這些功能。同時(shí)，還支持第三方的軟件編譯和調(diào)試環(huán)境，如 Keil C51μ vision2 等軟件。 ．具有強(qiáng)大的原理圖繪制功能 用 Proteus 軟件虛擬單片機(jī)實(shí)驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn) (1) 內(nèi)容全 面 實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容包括軟件部分的匯編、 C51 等語(yǔ)言的調(diào)試過(guò)程，也包括硬件接口電路的大部分類(lèi)型。對(duì)同一類(lèi)功能的接口電路，可以采用不同的硬件來(lái)搭建完成，可以擴(kuò)展學(xué)生的思路和提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。 (2) 硬件投入少，經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)明顯 Proteus 所提供的軟件庫(kù)中，大部分可以直接用于接口電路的搭建，同時(shí)該軟件所提供的儀表，不管在數(shù)量還是在質(zhì)量上都是可靠和經(jīng)濟(jì)的。如果在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中投入這樣的真實(shí)儀器儀表，僅儀表的維護(hù)來(lái)講，其工作量也是比較大的。因此采用軟件的方式進(jìn)行教學(xué)，其經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)是比較明顯的。 (3) 學(xué)生可自行實(shí)驗(yàn)，鍛煉 解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力 采用仿真軟件后，對(duì)于實(shí)際工程問(wèn)題的研究，可以先在軟件環(huán)境中模擬通過(guò)，在進(jìn)行硬件投入。這樣處理，不僅省時(shí)省力，還可以節(jié)省因方案不正確所造成的硬件投入的浪費(fèi)。 (4) 實(shí)驗(yàn)過(guò)程中損耗小，基本沒(méi)有元器件的損耗問(wèn)題 在傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，都涉及到因操作不當(dāng)而造成的元器件和儀器儀表的損毀，也涉及到儀器儀表等工作時(shí)所造成的能源消耗。采用 Proteus 仿真軟件，則不存在上述的問(wèn)題 (5) 與工程實(shí)踐最為接近，可以了解實(shí)際問(wèn)題的解決過(guò)程 在 Proteus 中做一個(gè)工程項(xiàng)目，并將其最后移植到一個(gè)具體的 硬件電路中，讓學(xué)生了解將仿真軟件和具體的工程實(shí)踐如何結(jié)合起來(lái)，利于學(xué)生對(duì)工程實(shí)踐過(guò)程的了解和學(xué)習(xí)。 (6) 大量的范例，可供學(xué)生參考處理 在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，存在對(duì)以有資源的借鑒和引用處理，而該仿真系統(tǒng)所提供 遼寧科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 6 頁(yè) 的比較完善的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)范例，可供學(xué)生參考和借鑒。 安裝完 PROTEUS 后，運(yùn)行 ISIS Profeeional,會(huì)出現(xiàn)如圖 21 所示。下面分別對(duì)窗口內(nèi)個(gè)部分進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。 圖 21Proteus 操作窗口 工具欄介紹 ISIS 菜單欄 菜單欄包括文件（ F） 、查看（ V） 、編輯（ E） 、工具（ T） 、設(shè)計(jì)（ D） 、繪圖（ G） 、源代碼（ S）、調(diào)試（ B） 、庫(kù) （ L） 、模板（ M） 、系統(tǒng)（ Y） 、 幫助（ H） ，如圖 所示。 圖 2 菜單欄 遼寧科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 7 頁(yè) US ISIS 主工具欄 主工具欄包括 File 欄、 View 工具欄、 Edit 工具欄和 Design 工具欄等。 每個(gè)工具欄的打開(kāi)與關(guān)閉，以通過(guò) View(查看 )|工具 … 命令進(jìn)行設(shè)置。