【文章內(nèi)容簡介】 使電路設(shè)計(jì)簡明清晰。 可輸出高質(zhì)量圖紙：通過個性化設(shè)置，可以生成印刷質(zhì)量的 BMP 圖紙，可以方便地供 WORD、 POWERPOINT 等多種文檔使用。 2. 完善的電路仿真功能（ Prospice） ProSPICE 混合仿真 ： 基于工業(yè)標(biāo)準(zhǔn) SPICE3F5，實(shí)現(xiàn)數(shù)字 /模擬電路的混合仿真。 超過 27000個仿真器件：可以通過內(nèi)部原型或使用廠家的 SPICE 文件自行設(shè)計(jì)仿真器件， Labcenter 也在不斷地發(fā)布新的仿真器件，還可導(dǎo)入第三方發(fā)布的仿真器件。 7 多樣的激勵源 ： 包括直流、正弦、脈沖、分段線性脈沖、音頻（使用 wav 文件）、指數(shù)信號、單頻 FM、數(shù)字時鐘和碼流，還支持文件形式的信號輸入。 豐富的虛擬儀器： 13種虛擬儀器，面板操作逼真，如示波器、邏輯分析儀、信號發(fā)生器、直流電壓 /電流表、交流電壓 /電流表、數(shù)字圖案發(fā)生器、頻率計(jì) /計(jì)數(shù)器、邏輯探頭、虛擬終端、 SPI 調(diào)試器、 I2C 調(diào)試器等。 生動的仿真顯示 ： 用色點(diǎn)顯示引腳的數(shù)字電平，導(dǎo)線以不同顏色表示其對地電壓大小，結(jié)合動態(tài)器件（如電機(jī)、顯 示器件、按鈕）的使用可以使仿真更加直觀、生動高級圖形仿真功能（ ASF）：基于圖標(biāo)的分析可以精確分析電路的多項(xiàng)指標(biāo)，包括工作點(diǎn)、瞬態(tài)特性、頻率特性、傳輸特性、噪聲、失真、傅立葉頻譜分析等。 3. 獨(dú)特的單片機(jī)協(xié)同仿真功能（ VSM） 支持主流的 CPU 類型 ： 如 ARM 8051/5 AVR、 PIC10/1 PIC1 PIC1 PIC2dsPIC3 HC1 BasicStamp、 808 MSP430等， CPU 類型隨著版本升級還在繼續(xù)增加，如即將支持 CORTEX、 DSP 處理器。 支持通用外設(shè)模 型：如字符 LCD 模塊、圖形 LCD 模塊、 LED 點(diǎn)陣、 LED 七段顯示模塊、鍵盤 /按鍵、直流 /步進(jìn) /伺服電機(jī)、 RS232虛擬終端、電子溫度計(jì)等等，其COMPIM（ COM 口物理接口模型）還可以使仿真電路通過 PC 機(jī)串口和外部電路實(shí)現(xiàn)雙向異步串行通信。 實(shí)時仿真 ： 支持 UART/USART/EUSARTs 仿真、中斷仿真、 SPI/I2C 仿真、 MSSP仿真、 PSP 仿真、 RTC 仿真、 ADC 仿真、 CCP/ECCP 仿真。 編譯及調(diào)試：支持單片機(jī)匯編語言的編輯 /編譯 /源碼級仿真，內(nèi)帶 805 AVR、 PIC的匯編編譯 器，也可以與第三方集成編譯環(huán)境（如 IAR、 Keil 和 Hitech）結(jié)合，進(jìn)行高級語言的源碼級仿真和調(diào)試。 4. 實(shí)用的 PCB 設(shè)計(jì)平臺 原理圖到 PCB 的快速通道： 原理圖設(shè)計(jì)完成后，一鍵便可進(jìn)入 ARES 的 PCB 設(shè)計(jì)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì)。 先進(jìn)的自動布局 /布線功能 ： 支持器件的自動 /人工布局；支持無網(wǎng)格自動布線或人工布線；支持引腳交換 /門交換功能使 PCB 設(shè)計(jì)更為合理。 完整的 PCB 設(shè)計(jì)功能 ： 最多可設(shè)計(jì) 16個銅箔層， 2個絲印層， 4個機(jī)械層（含板邊），靈活的布線策略供用戶設(shè)置，自動設(shè)計(jì)規(guī)則檢查， 3D 可視化預(yù)覽。 多種輸出格式的支持 ： 可以輸出多種格式文件，包括 Gerber 文件的導(dǎo)入或?qū)С?，便利與其它 PCB 設(shè)計(jì)工具的互轉(zhuǎn)（如 protel）和 PCB 板的設(shè)計(jì)和加工。 基于單片機(jī)的數(shù)字溫度計(jì)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 8 Proteus 簡單應(yīng)用 圖 21 proteus 界面圖 1. 繪制原理圖：繪制原理圖要在原理圖編輯窗口中的藍(lán)色方框內(nèi)完成。原理圖編輯窗口的操作是不同于常用的 WINDOWS 應(yīng)用程序的，正確的操作是：用左鍵放置元件；右鍵選擇元件；雙擊右鍵刪除元件；右鍵拖選多個元件；先右鍵后左鍵編輯元件屬性；先右鍵后左鍵拖動元件；連線用左鍵，刪 除用右鍵；改連接線：先右擊連線，再左鍵拖動；中鍵放縮原理圖。 2. 定制自己的元件：有三個個實(shí)現(xiàn)途徑，一是用 PROTEUS VSM SDK 開發(fā)仿真模型，并制作元件；另一個是在已有的元件基礎(chǔ)上進(jìn)行改造，比如把元件改為 bus 接口的；還有一個是利用已制作好 (別人的 )的元件，我們可以到網(wǎng)上下載一些新元件并把它們添加到自己的元件庫里面。 3. SubCircuits 應(yīng)用：用一個子電路可以把部分電路封裝起來，這樣可以節(jié)省原理圖窗口的空間。 Keil 軟件 Keil 軟件簡介 Keil C51是美國 Keil Software 公司出品的 51系列兼容單片機(jī) C 語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比， C 語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學(xué)易用。用過匯編語言后再使用 C 來開發(fā)，體會更加深刻。 Keil C51軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全 Windows 界面。另外重要的一點(diǎn)，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會到 Keil C51生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發(fā)大型軟件時更能體現(xiàn)高級語言的優(yōu)勢。 Keil C51軟件是一個基于 32位 Windows 環(huán)境的應(yīng)用程序，支持 C 語言和匯編語言編程，其 μVision(通常稱為 μV2)。 Keil 提供包括C 編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，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(biāo)文件生成器以及 Monitor5 RTX51實(shí)時操作系統(tǒng)。 9 Keil 軟件調(diào)試功能 應(yīng)用 Keil 進(jìn)行軟件仿真開發(fā)的主要步驟為：編寫源程序并保存 —建立 工程并添加源文件 —設(shè)置工程 —編譯 /匯編、連接，產(chǎn)生目標(biāo)文件 —程序調(diào)試。 Keil 使用 “工程 ”(Project)的概念，對工程 (而不能對單一的源程序 )進(jìn)行編譯 /匯編、連接等操作。工程的建立、設(shè)置、編譯 /匯編及連接產(chǎn)生目標(biāo)文件的方法非常易于掌握。首先選擇菜單 FileNew… ，在源程序編輯器中輸入?yún)R編語言或 C 語言源程序 (或選擇 FileOpen… ，直接打開已用其它編輯器編輯好的源程序文檔 )并保存，注意保存時必須在文件名后加上擴(kuò)展名 .asm(.a51)或 .c；然后選擇菜單 ProjectNew Project… ，建 立新工程并保存 (保存時無需加擴(kuò)展名，也可加上擴(kuò)展名 .uv2)；工程保存后會立即彈出一個設(shè)備選擇對話框，選擇 CPU 后點(diǎn)確定返回主界面。這時工程管理窗口的文件頁 (Files)會出現(xiàn) “Target1”，將其前面 +號展開，接著選擇 Source Group1，右擊鼠標(biāo)彈出快捷菜單，選擇 “Add File to Group ?Source Group1?”，出現(xiàn)一個對話框，要求尋找并加入源文件 (在加入一個源文件后，該對話框不會消失，而是等待繼續(xù)加入其它文件 )。加入文件后點(diǎn) close 返回主界面，展開 “Source Group1”前面 +號，就會看到所加入的文件，雙擊文件名，即可打開該源程序文件。緊接著對工程進(jìn)行設(shè)置，選擇工程管理窗口的 Target1，再選擇 ProjectOption for Target?Target1?(或點(diǎn)右鍵彈出快捷菜單再選擇該選項(xiàng) )，打開工程屬性設(shè)置對話框，共有 8 個選項(xiàng)卡，主要設(shè)置工作包括在 Target 選項(xiàng)卡中設(shè)置晶振頻率、在 Debug 選項(xiàng)卡中設(shè)置實(shí)驗(yàn)仿真板等，如要寫片，還必須在 Output 選項(xiàng)卡中選中 “Creat Hex Fi”；其它選項(xiàng)卡內(nèi)容一般可取默認(rèn)值。工程設(shè)置后按 F7 鍵 (或點(diǎn)擊編譯工具欄上 相應(yīng)圖標(biāo) )進(jìn)行編譯 /匯編、連接以及產(chǎn)生目標(biāo)文件。 成功編譯 /匯編、連接后，選擇菜單 DebugStart/Stop Debug Session(或按 Ctrl+F5 鍵 )進(jìn)入程序調(diào)試狀態(tài)， Keil 提供對程序的模擬調(diào)試功能，內(nèi)建一個功能強(qiáng)大的仿真 CPU 以模擬執(zhí)行程序。 Keil 能以單步執(zhí)行 (按 F11 或選擇 DebugStep)、過程單步執(zhí)行 (按 F10 或選擇DebugStep Over)、全速執(zhí)行等多種運(yùn)行方式進(jìn)行程序調(diào)試。如果發(fā)現(xiàn)程序有錯，可采用在線匯編功能對程序進(jìn)行在線修改 (DebugInline Assambly…) ，不必執(zhí)行先退出調(diào)試環(huán)境、修改源程序、對工程重新進(jìn)行編譯 /匯編和連接、然后再次進(jìn)入調(diào)試狀態(tài)的步驟。對于一些必須滿足一定條件 (如按鍵被按下等 )才能被執(zhí)行的、難以用單步執(zhí)行方式進(jìn)行調(diào)試的程序行，可采用斷點(diǎn)設(shè)置的方法處理 (DebugInsert/Remove Breakpoint 或 DebugBreakpoints… 等 )。在模擬調(diào)試程序后，還須通過編程器將 .hex 目標(biāo)文件燒寫入單片機(jī)中才能觀察目標(biāo)樣機(jī)真實(shí)的運(yùn)行狀況。 基于單片機(jī)的數(shù)字溫度計(jì)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 10 第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 單片機(jī)的選擇 AT89C51 單片機(jī) 的介紹 AT89C51 單片機(jī)最初是由 Intel 公司開發(fā)設(shè)計(jì)的，但后來 Intel 公司把 51 核的設(shè)計(jì)方案賣給了幾家大的電子設(shè)計(jì)生產(chǎn)商，譬如 SST、 Philip、 Atmel 等大公司。如是市面上出現(xiàn)了各式各樣的但均以 51 為內(nèi)核的單片機(jī)，倒是 Intel 公司自己的單片機(jī)卻顯得遜色了。這些各大電子生產(chǎn)商推出的單片機(jī)都兼容 51 指令、并在 51 的基礎(chǔ)上擴(kuò)展一些功能而內(nèi)部結(jié)構(gòu)是與 51 一致的。 AT89C51 有 40 個引腳， 4 個 8 位并行 I/O 口， 1 個全雙工異步串行口，同時內(nèi)含 5 個中斷源， 2 個優(yōu)先級， 2 個 16 位定時 /計(jì)數(shù)器。 AT89C51 的存儲器系統(tǒng)由 4K 的程序存儲器(掩膜 ROM)，和 128B 的數(shù)據(jù)存儲器 (RAM)組成。 AT89C51 單片機(jī)的基本組成框圖見圖 31。 圖 31 AT89C51 單片機(jī)結(jié)構(gòu)框圖 由圖 31 可見， 8051 單片機(jī)主要由以下幾部分組成： 1. CPU 系統(tǒng) 8 位 cpu，含布爾處理器； 時鐘電路； 總線控制邏輯。 時鐘電路 CPU ROM/EPROM/FLASH4KB 總線控制 串行口全雙工 1個 定時個 /計(jì)數(shù)器 2 中斷系統(tǒng) 5個中斷源 2個優(yōu)先級 4 個并行口 RAM128BSFR21 個 RST EA ALE PSES P0 P1 P2 P3 VSS 0 XTAL2 XTAL1 11 2. 存儲器系統(tǒng) 4K 字節(jié)的程序存儲器（ ROM/EPROM/Flash，可外擴(kuò)至 64KB）； 128 字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲器（ RAM，可再外擴(kuò) 64 3. I/O 口和其他功能單元 4 個并行 I/O 口； KB）； 特殊功能寄存器 SFR。 2 個 16 位定時計(jì)數(shù)器； 1 個全雙工異步串行口； 中斷系統(tǒng)（ 5 個中斷源， 2 個優(yōu)先級）。 AT89C51 單片機(jī)主要特性 1. 一個 8 位的微處理器 (CPU)。 2. 片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器 RAM(128B)，用以存放可以讀／寫的數(shù)據(jù)，如運(yùn)算的中間結(jié)果、最終結(jié)果以及欲顯示的數(shù)據(jù)等， SST89 系列單片機(jī)最多提供 1K 的 RAM。 3. 片內(nèi)程序存儲器 ROM(4KB)，用以存放程序、一些原始數(shù)據(jù)和表格。但也有一些單片機(jī)內(nèi)部不帶 ROM/EPROM，如 8031， 8032， 80C31 等。目前單片機(jī)的發(fā)展趨勢是將 RAM 和 ROM 都集成在單片機(jī)里面，這樣既方便了用戶進(jìn)行設(shè)計(jì)又提高了系統(tǒng)的抗干擾性。 SST 公司推出的 89 系列單片機(jī)分別集成了 16K、 32K、 64K Flash 存儲器，可供用戶根據(jù)需要選用。 4. 四個 8 位并行 I／ O 接口 P0~P3，每個口既可以用作輸入，也可以用作輸出。 5. 兩個定時器／計(jì)數(shù)器，每個定時器／計(jì)數(shù)器都可以設(shè)置 成計(jì)數(shù)方式，用以對外部事件進(jìn)行計(jì)數(shù)，也可以設(shè)置成定時方式，并可以根據(jù)計(jì)數(shù)或定時的結(jié)果實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制。為方便設(shè)計(jì)串行通信，目前的 52 系列單片機(jī)都會提供 3 個 16 位定時器 /計(jì)數(shù)器。 6. 五個中斷源的中斷控制系統(tǒng)?，F(xiàn)在新推出的單片機(jī)都不只 5 個中斷源，例如SST89E58RD 就有 9 個中斷源。 7. 一個全雙工 UART(通用異步接收發(fā)送器 )的串行 I／ O 口，用于實(shí)現(xiàn)單片機(jī)之間或單機(jī)與微機(jī)之間的串行通信。 8. 片內(nèi)振蕩器和時鐘產(chǎn)生電路，但石英晶體和微調(diào)電容需要外接。最高允許振蕩頻率為 12MHz。 SST89V58RD 最高允許振蕩頻率達(dá) 40MHz，因而大大的提高了指令的執(zhí)行速度。 基于單片機(jī)的數(shù)字溫度計(jì)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 12 AT89C51 單片機(jī)管腳圖 圖 32 AT89C51 單片機(jī)管腳圖 部分引腳說明： 1. 時鐘電路引腳 XTAL1 和 XTAL2： XTAL2(18 腳 )：接外部晶體和微調(diào)電容的一端；在 8051 片內(nèi)它是振蕩電路反相放大器的輸出端，振蕩電路的頻率就是晶體固有頻率