【正文】 國(guó) Labcenter electronics 公司出版的 EDA 工具軟件。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。它是目前最好的仿真單片機(jī)及外圍器件的工具。雖然目前國(guó)內(nèi)推廣剛起步，但已受到單片機(jī)愛(ài)好者、從事單片機(jī)教學(xué)的教師、致力于單片機(jī)開(kāi)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2 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 模型支持 805 HC1 PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC3AVR、 ARM、 8086 和 MSP430 等， 2020 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 MPLAB 等多種編譯器。 在 Proteus 繪制好原理圖后，調(diào)入已編譯好的目標(biāo)代碼文件： *.HEX，可以在 Proteus 的原理圖中看到模擬的實(shí)物運(yùn)行狀態(tài)和過(guò)程。 Keil u Vision 簡(jiǎn)介 Keil 軟件是美國(guó) Keil Software 公司出品的 51 系列兼容單片機(jī)匯編或 C語(yǔ)言軟件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，在功能上、結(jié)構(gòu)上、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì)。 Keil 軟件是目前 最流行開(kāi)發(fā) MCS51 系列單片機(jī)的軟件，它提供了包括 C編譯器、宏匯編、連接器、庫(kù)管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開(kāi)發(fā)方案，通過(guò)一個(gè)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境（ u Vision）將這些部分組合在一起。 2 系統(tǒng)應(yīng)用的硬件介紹 本次課設(shè)用到的主要的 硬件有 3 種： AT89C51 單片機(jī)， A/D 轉(zhuǎn)換模塊， LED顯示模塊。下面對(duì)這三部分硬件進(jìn)行詳細(xì)地介紹。 AT89C51 單片機(jī) AT89C51 性能 AT89C51 是美國(guó) ATMEL 公司生產(chǎn)的低電壓，高性能 CMOS 8 位單片機(jī)，片內(nèi)含有 4KB 的可 反復(fù)擦寫的只讀程序存儲(chǔ)器和 128 字節(jié)的隨機(jī)存儲(chǔ)器。該器件采用ATMEL 高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51 指令集和輸出管腳相兼容，由于將多功能 8 位 CPU 和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中， ATMEL 的AT89C51 是一種高效微控制器，它為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。 AT89C51 功能性能 :與 MCS51 成品指令系統(tǒng)完全兼容； 4KB 可編程閃速存儲(chǔ)器；壽命： 1000 次寫 /擦循環(huán) ； 數(shù)據(jù)保留時(shí)間： 10 年；全靜態(tài)工作： 024MHz；三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定； 128*8B 內(nèi)部 RAM； 32個(gè)可編程 I/O 口線； 2個(gè) 16 位定時(shí) /計(jì)數(shù)器； 5 個(gè)中斷源；可編程串行 UART 通道；片內(nèi)震蕩器和掉電模式。 3 AT89C51 各引腳功能 AT89C51 提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 4KB 的 Flash 閃速存儲(chǔ)器， 128B 內(nèi)部 RAM， 32個(gè) I/O 口線，兩個(gè) 16位定時(shí) /計(jì)數(shù)器，一個(gè) 5 向量?jī)杉?jí)中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)震蕩器及時(shí)鐘電路，同時(shí)， AT89C51 可降至 0Hz 靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式?？臻e方式停止 CPU 的工作，但允許 RAM，定時(shí) /計(jì)數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作，掉電方式保 存 RAM 中的內(nèi)容，但震蕩器停止工作并禁止其他所有工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位。 AT89C51 采用 PDIP封裝形式，引腳配置如圖 1所示。 圖 1 AT89C51 的引腳圖 AT89C51 芯片的各引腳功能為： P0 口：這組引腳共有 8條， 為最低位。這 8 個(gè)引腳有兩種不同的功能，分別適用于不同的情況，第一種情況是 89C51 不帶外存儲(chǔ)器， P0 口可以為通用I/O 口使用， 用于傳送 CPU 的輸入 /輸出數(shù)據(jù)，這時(shí)輸出數(shù)據(jù)可以得到鎖存，不需要外接專用鎖存器，輸入數(shù)據(jù)可以得到緩沖，增加了數(shù)據(jù)輸入的 可靠性；第二種情況是 89C51 帶片外存儲(chǔ)器， 在 CPU 訪問(wèn)片外存儲(chǔ)器時(shí)先傳送片外存儲(chǔ)器的低 8 位地址，然后傳送 CPU 對(duì)片外存儲(chǔ)器的讀 /寫數(shù)據(jù)。 P0口為開(kāi)漏輸出，在作為通用 I/O 使用時(shí)，需要在外部用電阻上拉。 P1 口：這 8 個(gè)引腳和 P0 口的 8 個(gè)引腳類似， 為最高位， 為最低位，當(dāng) P1 口作為通用 I/O 口使用時(shí)， 的功能和 P0 口的第一功能相同，也用于傳送用戶的輸入和輸出數(shù)據(jù)。 P2 口：這組引腳的第一功能與上述兩組引腳的第一功能相同即它可以作為通用 I/O 口使用，它的第一功能和 P0口引腳的第二功能相配合，用于輸出片外4 存儲(chǔ)器的高 8位地址，共同選中片外存儲(chǔ)器單元，但并不是像 P0 口那樣傳送存儲(chǔ)器的讀 /寫數(shù)據(jù)。 P3 口：這組引腳的第一功能和其余三個(gè)端口的第一功能相同，第二功能為控制功能，每個(gè)引腳并不完全相同，如下表 1 所示。 表 1 P3 口各位的第二功能 P3 口各位 第二功能 RXT（串行口輸入） TXD（串行口輸出） /INT0（外部中斷 0 輸入） /INT1(外部中斷 1 輸入 ) T0（定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 0 的外部輸入） T1（定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 1 的外部輸入） /WR（片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫允許） /RD（片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀允許） Vcc 為 +5V 電源線， Vss 接地。 ALE：地址鎖存允許線，配合 P0口的第二功能使用，在訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，89C51 的 CPU 在 引腳線去傳送隨后而來(lái)的片外存儲(chǔ)器讀 /寫數(shù)據(jù)。在不訪問(wèn)片外存儲(chǔ)器時(shí)， 89C51 自動(dòng)在 ALE 線上輸出頻率為 1/6 震蕩器頻率的脈沖序列。該脈沖序列可以作為外部時(shí)鐘源或定時(shí)脈沖使用。 /EA:片外存儲(chǔ)器訪問(wèn)選擇線，可以控制 89C51 使用片內(nèi) ROM 或使用片外 ROM, 若 /EA=1，則允許使用片內(nèi) ROM, 若 /EA=0，則只使用片外 ROM。 /PSEN：片外 ROM 的選通線，在訪問(wèn)片外 ROM 時(shí)， 89C51 自動(dòng)在 /PSEN 線上產(chǎn)生一個(gè)負(fù)脈沖，作為片外 ROM 芯片的讀選通信號(hào)。 RST：復(fù)位線，可以使 89C51 處于復(fù)位 (即初始化 )工作狀態(tài)。通常 89C51 復(fù)位有自動(dòng)上電復(fù)位和人工按鍵復(fù)位兩種。 XTAL1 和 XTAL2：片內(nèi)震蕩電路輸入線，這兩個(gè)端子用來(lái)外接石英晶體和微調(diào)電容，即用來(lái)連接 89C51 片內(nèi) OSC(震蕩器 )的定時(shí)反饋回路。 A/D 轉(zhuǎn)換模塊 現(xiàn) 實(shí)世界的物理量都是模擬量，能把模擬量轉(zhuǎn)化成數(shù)字量的器件稱為模 /數(shù)轉(zhuǎn)換器（ A/D 轉(zhuǎn)換器）， A/D 轉(zhuǎn)換器是單片機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的關(guān)鍵接口電路，按照5 各種 A/D 芯片的轉(zhuǎn)化原理可分為逐次逼近型，雙重積分型等等。雙積分式 A/D轉(zhuǎn)換器具有抗干擾能力強(qiáng)、轉(zhuǎn)換精度高、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)。與雙積分相比，逐次逼近式 A/D轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換速度更快，而且精度更高，比如 ADC083 ADC080 ADC0809等，它們通常具有 8路模擬選通開(kāi)關(guān)及地址譯碼、鎖存電路等，它們可以與單片機(jī)系統(tǒng)連接，將數(shù)字量送到單片機(jī)進(jìn)行分析和顯示。一個(gè) n 位的逐次逼近 型 A/D轉(zhuǎn)換器只需要比較 n 次，轉(zhuǎn)換時(shí)間只取決于位數(shù)和時(shí)鐘周期，逐次逼近型 A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換速度快，因而在實(shí)際中廣泛使用。 逐次逼近型 A/D 轉(zhuǎn)換器原理 逐次逼近型 A/D 轉(zhuǎn)換器是由一個(gè)比較器、 A/D 轉(zhuǎn)換器、存儲(chǔ)器及控制電路組成。它利用內(nèi)部的寄存器從高位到低位依次開(kāi)始逐位試探比較。其原理框圖如圖2所示。 圖 圖 2 逐次逼近式 A/D 轉(zhuǎn)換器原理圖 轉(zhuǎn)換過(guò)程如下： 開(kāi)始時(shí)，寄存器各位清零，轉(zhuǎn)換時(shí)，先將最高位置 1，把數(shù)據(jù)送入 A/D 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換結(jié)果與輸入的模擬量比較，如果轉(zhuǎn)換的模擬量比輸入的 模擬量小，則 1 保留，如果轉(zhuǎn)換的模擬量比輸入的模擬量大，則 1不保留，然后從第二位依次重復(fù)上述過(guò)程直至最低位，最后寄存器中的內(nèi)容就是輸入模擬量對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)字量。 ADC0832 的主要特性 ADC0832 是 NS(National Semiconductor)公司生產(chǎn)的串行接口 8位 A/D 轉(zhuǎn)換器，通過(guò)三線接口與單片機(jī)連接，功耗低，性能價(jià)格比較高，適宜在袖珍式的智能儀器儀表中使用。 ADC0832 為 8 位分辨率 A/D 轉(zhuǎn)換芯片，其最高分辨可達(dá) 256級(jí)，可以適應(yīng)一般的模擬量轉(zhuǎn)換要求。芯片具有雙數(shù)據(jù)輸出可作為數(shù) 據(jù)校驗(yàn)，以6 減少數(shù)據(jù)誤差，轉(zhuǎn)換速度快且穩(wěn)定性能強(qiáng)。獨(dú)立的芯片使能輸入，使多器件連接