【文章內(nèi)容簡介】 使電路設(shè)計簡明清晰。 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)標準 SPICE3F5，實現(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)計仿真器件， Labcenter 也在不斷地發(fā)布新的仿真器件，還可導入第三方發(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 /計數(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 ： 用色點顯示引腳的數(shù)字電平，導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、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）：基于圖標的分析可以精確分析電路的多項指標，包括工作點、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. 獨特的單片機協(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 點陣、 LED 七段顯示模塊、鍵盤 /按鍵、直流 /步進 /伺服電機、 RS232虛擬終端、電子溫度計等等，其COMPIM（ COM 口物理接口模型）還可以使仿真電路通過 PC 機串口和外部電路實現(xiàn)雙向異步串行通信。 實時仿真 ： 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，進行高級語言的源碼級仿真和調(diào)試。 4. 實用的 PCB 設(shè)計平臺 原理圖到 PCB 的快速通道： 原理圖設(shè)計完成后，一鍵便可進入 ARES 的 PCB 設(shè)計環(huán)境，實現(xiàn)從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計。 先進的自動布局 /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)計更為合理。 完整的 PCB 設(shè)計功能 ： 最多可設(shè)計 16個銅箔層， 2個絲印層， 4個機械層（含板邊），靈活的布線策略供用戶設(shè)置，自動設(shè)計規(guī)則檢查， 3D 可視化預覽。 多種輸出格式的支持 ： 可以輸出多種格式文件，包括 Gerber 文件的導入或?qū)С?，便利與其它 PCB 設(shè)計工具的互轉(zhuǎn)（如 protel）和 PCB 板的設(shè)計和加工。 基于單片機的數(shù)字溫度計的設(shè)計與實現(xiàn) 8 Proteus 簡單應用 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 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、可維護性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學易用。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)和功能強大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全 Windows 界面。另外重要的一點，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目標文件生成器以及 Monitor5 RTX51實時操作系統(tǒng)。 9 Keil 軟件調(diào)試功能 應用 Keil 進行軟件仿真開發(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 (保存時無需加擴展名，也可加上擴展名 .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 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。緊接著對工程進行設(shè)置，選擇工程管理窗口的 Target1，再選擇 ProjectOption for Target?Target1?(或點右鍵彈出快捷菜單再選擇該選項 )，打開工程屬性設(shè)置對話框，共有 8 個選項卡，主要設(shè)置工作包括在 Target 選項卡中設(shè)置晶振頻率、在 Debug 選項卡中設(shè)置實驗仿真板等，如要寫片，還必須在 Output 選項卡中選中 “Creat Hex Fi”；其它選項卡內(nèi)容一般可取默認值。工程設(shè)置后按 F7 鍵 (或點擊編譯工具欄上 相應圖標 )進行編譯 /匯編、連接以及產(chǎn)生目標文件。 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)行等多種運行方式進行程序調(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、對工程重新進行編譯 /匯編和連接、然后再次進入調(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)行方式進行調(diào)試的程序行，可采用斷點設(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 目標文件燒寫入單片機中才能觀察目標樣機真實的運行狀況。 基于單片機的數(shù)字溫度計的設(shè)計與實現(xiàn) 10 第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計 單片機的選擇 AT89C51 單片機 的介紹 AT89C51 單片機最初是由 Intel 公司開發(fā)設(shè)計的，但后來 Intel 公司把 51 核的設(shè)計方案賣給了幾家大的電子設(shè)計生產(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，倒是 Intel 公司自己的單片機卻顯得遜色了。這些各大電子生產(chǎn)商推出的單片機都兼容 51 指令、并在 51 的基礎(chǔ)上擴展一些功能而內(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 單片機的基本組成框圖見圖 31。 圖 31 AT89C51 單片機結(jié)構(gòu)框圖 由圖 31 可見， 8051 單片機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，可外擴至 64KB）； 128 字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲器（ RAM，可再外擴 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。但也有一些單片機內(nèi)部不帶 ROM/EPROM，如 8031， 8032， 80C31 等。目前單片機的發(fā)展趨勢是將 RAM 和 ROM 都集成在單片機里面，這樣既方便了用戶進行設(shè)計又提高了系統(tǒng)的抗干擾性。 SST 公司推出的 89 系列單片機分別集成了 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／計數(shù)器，每個定時器／計數(shù)器都可以設(shè)置 成計數(shù)方式，用以對外部事件進行計數(shù)，也可以設(shè)置成定時方式，并可以根據(jù)計數(shù)或定時的結(jié)果實現(xiàn)計算機控制。為方便設(shè)計串行通信，目前的 52 系列單片機都會提供 3 個 16 位定時器 /計數(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，用于實現(xiàn)單片機之間或單機與微機之間的串行通信。 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 40MHz，因而大大的提高了指令的執(zhí)行速度。 基于單片機的數(shù)字溫度計的設(shè)計與實現(xiàn) 12 AT89C51 單片機管腳圖 圖 32 AT89C51 單片機管腳圖 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