【文章內(nèi)容簡介】 軟件設計 按照系統(tǒng)設計要求，在硬件電路的基礎上，進行軟件設計，為增加程序可讀性，可分為以下幾個功能模塊： 主程序。主程序流程圖如圖 41所示。 DS1302復位子程序。復位子程序流程圖如圖 42所示。 DS18B20讀溫度子程序。讀溫度子程序流程圖如圖 43所示。 DS18B20數(shù)據(jù)處理子程序。數(shù)據(jù)處理子程序流程 圖如圖 44所示。 主程序流程圖 主程序的主要功能是負責 時間 的實時顯示、讀出并處理 DS1302的 計數(shù) 的當前 時間值 ， 每 40ms讀一次 DS1302的時間 。其程序流程見圖 41所示。 14 圖 41 主程序流程圖 各 子程序流程圖 DS1302 實時時間流程 所有操作都 必須初始化，這里設置了 DS1302，和介紹了如何實時讀取 DS1302的時間數(shù)據(jù)。 15 圖 42 DS1302實時時間流程 圖 LCD12864 流程圖 LCD12864 的驅動是初始化，清屏。然后打開左半屏，輸 入左半屏的內(nèi)容。關掉左半屏，打開右半屏，輸入右半屏的內(nèi)容。 16 圖 43 LCD12864流程圖 17 第五章 仿真軟件 PROTEUS 仿真 軟件介紹 Proteus 軟件是英國 Labcenter electronics 公司出版的 EDA 工具軟件（該軟件中國總代理為廣州風標電子技術有限公司）。它不僅具有其它 EDA 工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機及外圍器件。它是目前最好的仿真單片機及外圍器件的工具。雖然目前國內(nèi)推廣剛起步，但已受到單片機愛好者、從事單片機教學的教師、致力于單片機開發(fā)應用的 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、代碼調試到單片機與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到 PCB 設計，真正實現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設計。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、 PCB 設計軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設計平臺，其處理器模型支持 805 HC1PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC3 AVR、 ARM、 8086 和 MSP430 等， 2020年即將增加 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。 功能特點 Proteus 軟件具有其它 EDA 工具軟件（例： multisim）的功能。這些功能是： 1．原理布圖 2． PCB 自動或人工布線 3． SPICE 電路仿真 革命性的特點 1．互動的電路仿真 用戶甚至可以實時采用諸如 RAM， ROM，鍵盤，馬達， LED，LCD， AD/DA，部分 SPI 器件，部分 IIC 器件。 2．仿真處理器及其外圍電路 可以仿真 51 系列、 AVR、 PIC、 ARM、等常用主流單片機。還可 18 以直接在基于原理圖的虛 擬原型 上編程，再配合顯示及輸出，能看到運行后輸入輸出的效果。配合系統(tǒng)配置的虛擬邏輯分析儀、示波器等， Proteus 建立了完備的電子設計開發(fā)環(huán)境。 Proteus ISIS 的基本操作 選擇元件： P 按鈕 常用元件所在庫及名稱 名稱 所在庫名 元件名 51 單片機 Microprocessor AT89C51 電阻 Resistors 排阻 Resistors RESPACK 電容 Capacitors 晶振 Miscellaneous CRYSTAL 繼電器 Switchesamp。Relays G2R 三級管 Transistors 7 段數(shù)碼管 Optoelectronics 7SEGCOMAN（共陽） 7SEGCOMCAT（共陰） LED 同上 LEDBLUE/GREEN 兩位、四位數(shù)碼管 同上 7SEGMPX2/MPX4 選擇要使用的元件 在 Pick Device 窗口雙擊相應元件名稱，即可將元件添加到主界面左側的列表中 放置元件到繪圖區(qū) 單擊列表中的元件，然后在右側的繪圖區(qū)單擊，即可將元件 放置到繪圖區(qū)。（每單擊一次鼠標就繪制一個元件，在繪圖區(qū)空白處單擊右鍵結束這種狀態(tài)） 刪除元件 右擊元件一次表示選中（被選中的元件呈紅色），選中后再一次右擊則是刪除。 移動元件 19 右擊選中，然后用左鍵拖動。 旋轉元件 左下角旋轉工具欄 元件連線 在引腳上鼠標指針變成 X 狀，單擊，移動到目的引腳，再次單擊。 刪除連線 同刪除元件 繪制電源和地 單擊工具欄上的左起第 8 個工具（ InterSheet Terminal），左側工具欄顯示 TERMINALS，可在其 中選擇 POWER 或 GROUND，像放置元件一樣放置到繪圖區(qū)。 功能模塊 （ 1）智能原理圖設計（ ISIS） 豐富的器件庫：超過 27000 種元器件，可方便地創(chuàng)建新元件； 智能的器件搜索：通過模糊搜索可以快速定位所需要的器件； 智能化的連線功能：自動連線功能使連接導線簡單快捷，大大縮短繪圖時間； 支持總線結構：使用總線器件和總線布線使電路設計簡明清晰； 可輸出高質量圖紙：通過個性化設置，可以生成印刷質量的 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； 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； 20 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 調試器、 I2C 調試器等； 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，還可以進行一致性分析； （ 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 PIC1PIC1 PIC2 dsPIC3 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）結合，進行高級語言的源碼級仿真和調試； （ 4）實用的 PCB 設計平臺 原理圖到 PCB 的快速通道： 原理圖設計完成后，一鍵便可進入 ARES的 PCB 設計環(huán)境， 實現(xiàn)從概念到產(chǎn)品的完整設計； 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 設計更為合理； 完整的 PCB 設計功能：最多可設計 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置，自動設計規(guī)則檢查， 3D 可 21 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 文件的導入或導出，便利與其它 PCB 設計工具的互轉（如 protel）和 PCB 板的設計和加工。 資源豐富 1． Proteus 可提供的仿真元器件資源：仿真數(shù)字和模擬、交流和直流等數(shù)千種元器件，有 30 多個元件庫。 2． Proteus 可提供的仿真儀表資源 ：示波器、邏輯分析儀、虛擬終端、SPI 調試器、 I2C 調試器、信號發(fā)生器、模式發(fā)生器、交直流電壓表、交直流電流表。理論上同一種儀器可以在一個電路中隨意的調用。 3．除了現(xiàn)實存在的儀器外， Proteus 還提供了一個圖形顯示功能，可以將線路上變化的信號，以圖形的方式實時地顯示出來，其作用與示波器相似，但功能更多。這些虛擬儀器儀表具有理想的參數(shù)指標，例如極高的輸入阻抗、極低的輸出 阻抗。這些都盡可能減少了儀器對測量結果的影響。 4． Proteus 可提供的調試手段 Proteus 提供了比較豐富的測試信號用于電路的測試。這些測試信號包括模擬信號和數(shù)字信號。 電路仿真 在 PROTEUS 繪制好原理圖后，調入已編譯好的目標代碼文件： *.HEX，可以在 PROTEUS 的原理圖中看到模擬的實物運行狀態(tài)和過程。 PROTEUS 是單片機課堂教學的先進助手。 PROTEUS 不僅可將許多單片機實例功能形象化，也可將許多單片機實例運行過程形象化。前者可在相當程度上得到實物演示 實驗的效果，后者則是實物演示實驗難以達到的效果。 它的元器件、連接線路等卻和傳統(tǒng)的單片機實驗硬件高度對應。這在相當程度上替代了傳統(tǒng)的單片機實驗教學的功能，例：元器件選擇、電路連接、電路檢測、電路修改、軟件調試、運行結果等。 課程設計、畢業(yè)設計是學生走向就業(yè)的重要實踐環(huán)節(jié)。由于 PROTEUS提供了實驗室無法相比的大量的元器件庫，提供了修改電路設計的靈活 22 性、提供了實驗室在數(shù)量、質量上難以相比的虛擬儀器、儀表，因而也提供了培養(yǎng)學生實踐精神、創(chuàng)造精神的平臺 隨著科技的發(fā)展， “計算機仿真技術 ”已成為 許多設計部門重要的前期設計手段。它具有設計靈活，結果、過程的統(tǒng)一的特點?？墒乖O計時間大為縮短、耗資大為減少，也可降低工程制造的風險。相信在單片機開發(fā)應用中 PROTEUS 也能茯得愈來愈廣泛的應用。 使用 Proteus 軟件進行單片機系統(tǒng)仿真設計，是虛擬仿真技術和計算機多媒體技術相結合的綜合運用，有利于培養(yǎng)學生的電路設計能力及仿真軟件的操作能力；在單片機課程設計和全國大學生電子設計競賽中，我們使用 Proteus 開發(fā)環(huán)境對學生進行培訓，在不需要硬件投入的條件下，學生普遍反映，對單片機的學習比單純學習書本 知識更容易接受，更容易提高。實踐證明，在使用 Proteus 進行系統(tǒng)仿真開發(fā)成功之后再進行實際制作，能極大提高單片機系統(tǒng)設計效率。因此， Proteus 有較高的推廣利用價值。 目前 Proteus 的最新版為 ,今年將推出 版本，增加 DSP 系列及ARM cortex 處理器。 23 第六章 仿真調試與系統(tǒng)測試 仿真調試 繪制仿真原理圖如 61 所示： 圖 61 仿真原理圖 系統(tǒng)調試 雙擊單片機出現(xiàn)下圖所示畫面圖，在 Program File 一欄中選取仿真項目的源程序代碼，點擊 OK。 24 圖 62 加載源程序示意效果圖 開始仿真 單擊 Play 按鈕，進入仿真狀態(tài)，出現(xiàn)下圖 所示： 圖 63— 仿真結果 — 現(xiàn)在時間（ 1） 25 圖 63— 仿真結果 — 現(xiàn)在時間（ 2） 圖 63— 仿真結果 — 設定時間（ 1） 26 圖 63— 仿真結果 — 設定時間（ 2） 圖 仿真結果 — 設定時間（ 3） 27 圖 仿真結果 — 鬧鐘設定（ 1） 圖 仿真結果 — 鬧鐘設定（ 2） 圖 仿真結果