【正文】 可以生成PCB，功能及其強大。 它運行于 Windows 操作系統(tǒng)上，可以仿真集成電路，簡單介紹該軟件的特點如下： ① 具有強大的原理圖繪制功能。 ② 支持主流單片機系統(tǒng)的仿真。目前支持的單片機類型有： 68000 系列、 8051 系列、 AVR 系列、 HC11 系列、 PIC12 系列、 PIC16 系列、 PIC18 系列、 Z80 系列以及各種外圍芯片如 LCD、 DS18B20。 ③ 實現(xiàn)了單片機仿真和 SPICE 電路仿真相結合。在元件庫中有各種虛擬儀器，如示波器、邏輯分析儀、信號發(fā)生器等。具有模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真、單片機及其外圍電路組成的系統(tǒng)的仿真、 RS232 動態(tài)仿真、 I2C 調試器、 SPI 調試器、鍵盤和 LCD系統(tǒng)仿真的功能。 ④ 提供軟件調試功能。在硬件仿真系統(tǒng)中具有全速、單步、設置斷點等調試功能，同時可以觀察各個變量、寄存器等的當前狀態(tài)，在該軟件仿真系統(tǒng)中同時支持第三方的軟件編譯和調試環(huán)境，如 Keil C51 uVision2 等軟件。 Proteus ISIS 的工作界面是一種標準的 Windows 界面，如圖 21 所示。包括：標題欄、主菜單、標準工具欄、繪圖工具欄、狀態(tài)欄、對象選擇按鈕、預覽對象方位控制按鈕、仿真進程控制按鈕、圖形編輯窗口、對象選擇器窗口、預覽窗口。 圖 21 Proteus界面 6 其中各部分的功能簡單介紹如下： ① 原理圖編輯窗口 （ The Editing Window）：用來繪制電路原理圖。藍色方框內為可編輯區(qū)，畫元件時要放置到里面。這個窗口沒有滾動條，可通過拖動預覽窗口的綠色方框來改變原理圖的可視范圍。 ② 預覽窗口（ The Overview Window）：它可顯示兩個內容，在元件列表 中選擇一個元件時，可以顯示該元件的預覽圖；鼠標焦點落在原理圖編輯窗口時，會顯示整張原理圖的縮略圖，并會顯示一個綠色的方框，綠色的方框里面的內容就是當前原理圖窗口中顯示的內容。 ③ 模型選擇工具欄 （ Mode Selector Toolbar）： 主要模型（ Main Modes）： 1* 選擇元件（ ponents） 2* 放置連接點 3* 放置標簽（用總線時會用到） 4* 放置文本 5* 繪制總線 6* 放置子電路 7* 即時編輯元件參數(shù) ④ 配件（ Gadgets）： 1* 終端接口（ terminals）：有 VCC、地、輸出、輸入等接口 2* 器件引腳：用于繪制各種引腳 3* 仿真圖表（ graph）：用于各種分析，如 Noise Analysis 4* 錄音機 5* 信號發(fā)生器（ generators） 6* 電壓探針：使用仿真圖表時要用到 7* 電流探針：使用仿真圖表時要用到 8* 虛擬儀表：有示波器等 2D圖形（ 2D Graphics）： 1* 畫各種直線 2* 畫各種方框 3* 畫各種圓 4* 畫各種圓弧 5* 畫各種多邊形 6* 畫各種文本 7* 畫符號 8* 畫原點 等 ⑤ 元件列表（ The Object Selector）：用于挑選元件（ ponents）、 終端接口（ terminals）、 信號發(fā)生器（ generators）、 仿真圖表（ graph）等。當選擇 “元件（ ponents） ”，單擊 “P”按鈕會打開挑選元件對話框，選擇了一個元件后（單擊了 “OK”后），該元件會在元件列表中顯示，以后要用到該元件時，只需在元件列表中選擇即可。 ⑥ 方向工具欄（ Orientation Toolbar）： 旋轉： 旋轉角度只能是 90的整數(shù)倍。 7 翻轉： 完成水平翻轉和 垂直翻轉。 使用時先右鍵單擊元件，再點擊（左擊）相應的旋轉圖標。 ⑦ 仿真工具欄 仿真控制按鈕 1* 運行 2* 單步運行 3* 暫停 4* 停止 通過單步運行可以查看程序的執(zhí)行情況。 編程軟件 Keil 目前流行的 51 系列單片機開發(fā)軟件是德國 Keil 公司推出的 Keil C51 軟件，它是一個基于 32 位 Windows 環(huán)境的應用程序，支持 C 語言和匯編語言編程，其 以上的版本將編譯和仿真軟件統(tǒng)一為 μVision（通常稱為 μV2）。 Keil 提供 C 編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強大 的仿真調試器等的完整開發(fā)方案，界面如圖 22 所示。該軟件由以下幾部分組成： μVision IDE 集成開發(fā)環(huán)境、 C51 編譯器、 A51 匯編器、 LIB51庫管理器、 BL51 連接 /定位器、 OH51 目標文件生成器以及 Monitor5 RTX51 實時操作系統(tǒng)。 圖 22 Keil界面 keil μvision2 編寫程序一般步驟如下： 新建工程 新建源程序文件，可以是 C 語言或匯編語言等 把源程序添加到工程中 編譯并生成 Hex 文件 繪制原理圖及編寫程序過程見第三章、第四章，本章不再敘述。 8 第 3 章 系統(tǒng)硬件結構設計 系統(tǒng)硬件組成 系統(tǒng)硬件設備由以下幾部分組成： ⑴ 單片機：本系統(tǒng)選用 AT89C51, 它的片內有集成的存儲器 , 無需外接存儲器 ， 使程序寫入更加方便。 ⑵ 溫度測量電路： 采用美國公司生產的單總線數(shù)字式溫度傳感器 , 由于是單總線結構，具有結構簡單 , 不需要外接電路 ,可用一根數(shù)據(jù)線既供電又傳輸數(shù)據(jù) , 并且具有體積小 ,分辨率高 ,轉換快等優(yōu)點。 ⑶ 鍵盤設定電路：輸入設定的溫度 , 必須依靠鍵盤 , 這里利用單片機的 P2口連接矩陣式鍵盤 , 采用掃描方式讀鍵值， 以實現(xiàn)溫度設定。 ⑷ 溫度顯示電路： 采用 LCD顯示器，電路比較簡單，且在軟件設計上也相對簡單，具有低功耗功能，能夠滿足設計最優(yōu)的要求。 為使顯示器能正常顯示、穩(wěn)定工作 , 單片機的 P0口作為數(shù)據(jù)輸出接口， P1口作為控制字輸入端口 。 ⑸ 報警電路： 在系統(tǒng)溫度達到上下限報警溫度時選擇發(fā)光二極管和蜂鳴器來實現(xiàn)這一功能。發(fā)光二極管工作時需要電流 , 設計時考慮了相應的控制電路。 Proteus 原理圖設計 本設計采用 AT89C51 作為控制系統(tǒng)， DS18B20 溫度傳感器采集、轉換溫度，顯示器 LM016L 顯示溫度，用 proteus 畫的原 理圖如圖 31 所示： 圖 31 原理圖 9 電路圖的繪制過程如下： 將所需元器件添加到對象選擇器窗口。 單擊對象選擇器按鈕 ，如圖 32 所示。 圖 32 選擇元件 彈出“ Pick Devices”頁面，在“ Keywords”輸入 AT89C51，系統(tǒng)在對象庫中進行搜索查找，并將搜索結果顯示在“ Results”中，如圖 33 所示。 圖 33 查找元件 在“ Results”欄中的列表項中，雙擊“ AT89C51”，則可將“ AT89C51”添加至對象選擇器窗口。同理，添加 LM016L、 DS18B LED、 DS1302 等其他涉及的元器件至對象選擇器窗口。如圖 34 所示。 圖 34 對象選擇器窗口 10 放置元器件至圖形編輯窗口 在對象選擇器窗口中，選中 AT89C51，將鼠標置于圖形編輯窗口該對象的欲放位置、單擊鼠標左鍵，該對象放置完成。若對象位置需要移動，將鼠標移到該對象上，單擊鼠標右鍵，該對象的顏色變至紅色，表明該對象已被選中，按下鼠標左鍵，拖動鼠標，將對象移至新位置后，松開鼠標，完成移動操作。同理放置其他元器件，如圖 35 所示。 圖 35 放置元件 元器件之間的連線 Proteus 具有線路自動路徑功能 (簡稱 WAR)，當選中兩個連接點后， WAR 將選擇一個合適的路徑連線。 WAR 可通過使用標準工具欄里的“ WAR”命令按鈕 來關閉或打開，也可以在菜單欄的“ Tools”下找到這個圖標。例如，在 LCD 紅色引腳處引出起點，連接到單片機對應引腳。如圖 36 所示。 同理，可以完成其它連線。在此過程的任何時刻，都可以按 ESC 鍵或者單擊鼠標的右鍵來放棄畫線。 圖 36 連線 11 給總線或應連接而不便連接的導線貼標簽 單擊繪圖工具欄中的導線標簽按鈕 ，使之處于選中狀態(tài)。將鼠標置于圖形編輯窗口的欲標 標簽的導線上，跟著鼠標的指針就會出現(xiàn)一個“”號，如圖 37 所示。表明找到了可以標注的導線，單擊鼠標左鍵，彈出編輯導線標簽窗口，如圖 38 所示。 圖 37 貼標簽 圖 38 編輯標號 在“ string”欄中，輸入標簽名稱 (如 P10)，單擊“ OK”按鈕，結束對該導線的標簽標定。如圖 39 所示。同理，可以標注其它導線的標簽。 圖 39 編輯好的標簽 加入電源、接地 單擊工具欄中按鈕 ， 出現(xiàn)如圖 310 后選擇 POWER 或 GROND，將電源 或接地符號放置在相應引腳上。如圖 311 所示。 圖 310 選擇電源或地 12 圖 311 放置電源或地 在繪制過程中如需刪除元器件或導線、標簽等，用右鍵雙擊需要刪除的對象即可。 至此，電路圖基本繪制完成。根據(jù)實際要求可不斷修改。 硬件電路結構 主控制芯片 AT89C51 原理及其說明 AT89C51 是美國 ATMEL 公司生產的低電壓、高性能 CMOS 8 位單片機，片內含 4k bytes 的可反復擦寫的只讀程序存儲器（ PEROM）和 128 bytes 的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（ RAM），器 件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲技術生產，兼容標準 MCS51指令系統(tǒng)，片內置通用 8 位中央處理器（ CPU）和 FLASH 存儲單元，功能強大，可靈活應用于各種控制領域。 主要性能參數(shù)： ? 與 MCS51 產品指令系統(tǒng)完全兼容 ? 4K 字節(jié)可重復擦寫 FLASH 閃速存儲器 ? 1000 次擦寫周期 ? 全靜態(tài)操作： 0Hz— 24MHz ? 三級加密程序存儲器 ? 128*8 字節(jié)內部 RAM ? 32 個可編程 I/O 口線 ? 2 個 16 位定時 /計數(shù)器 ? 6 個中斷源 ? 可編程串行 UART 通道 ? 低功耗空閑和掉電模式 引腳功能： VCC(40)：電源電壓 GND(20)：接地 P0 口 (3239)： P0 口是一個 8 位雙向 I/O 接口，也即地址 /數(shù)據(jù)總線復用口。作為輸出口用時，每位以吸收電流的方式驅動 8 個 TTL 邏輯門電路，對端口 P0 寫 “ 1” 時，可作為高阻抗輸入端用。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時 ,這組口線分時轉換地址 (低 8 位 )和數(shù) 13 據(jù)總線復用。 P1 口 (18)： P1 是一個帶內部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 的輸出緩沖級可驅動（吸收或輸出電流） 4 個 TTL 邏輯門電路，對端口寫 “ 1” 通過內部的上拉電阻把端口拉到高電平時，此時可作輸入口。作為輸入口使用時，因為內部存在上拉 電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流。 和 還可以分別作為定時 /計數(shù)器 2 的外部計數(shù)輸入 (） 和輸入 ()。 P2 口 (2128)： P2 是一個帶有內部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 的輸出緩沖級可驅動（吸收或輸出電流） 4 個 TTL 邏輯門電路，對端口 P2 寫 “ 1” ，通過內部的上拉電阻把端口拉到高電平時，此時可作輸入口。作為輸入口使用時，因為內部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流。在訪問外部程序存儲器或 16 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器時 ， P2 口送出高 8 位地址 數(shù)據(jù)。在訪問 8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器時，P2 口輸出 P2 鎖存器的內容。 P3 口 (1017)： P3 是一組帶有內部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P3 口輸出緩沖級可驅動（吸收或輸出電流） 4 個 TTL 邏輯門電路，對端口 P3 寫 “ 1” 時，它們被內部上拉電阻拉高并可作為輸入端口，此時，被外部拉低的 P3 口將用上拉電阻輸出電流。 P3 口除了作為一般的 I/O 口線外，更重要的用途是它的第二功能，如表 31 所示： 表 31 P3口的第二功能 端口引腳 第二功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） INT0（外中斷 0） INT1（外中斷 1） T0（定時 /計數(shù)器 0） T1（定時 /計數(shù)器 1） WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫通道） RD（外部數(shù)