【文章內(nèi)容簡介】 A 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(xué)的教師、致力于單片機開發(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)試到單片機與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到 PCB 設(shè)計，真正實現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計。迄今為止是世界上唯一將電路仿真軟件、 PCB 設(shè)計軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計平臺，其處理器模型支持 805 HC11 、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC3 AVR、 ARM、 8086 和 MSP430 等， 2021 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MATLAB 等多種編譯 。 C51 的程序開發(fā)軟件 keil 西安工程大學(xué) 本科 畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 單片機開發(fā)中除必要的硬件外，同樣離不開軟件，我們寫的匯編語言源程序要變?yōu)?CPU可以執(zhí)行的機器碼有兩種方法，一種是手工匯編，另一種是機器匯編，目前已 極少使用手工匯編的方法了。機器匯編是通過匯編軟件將源程序變?yōu)闄C器碼，用于 MCS51 單片機的匯編軟件有早期的 A51，隨著單片機開發(fā)技術(shù)的不斷發(fā)展，從普遍使用匯編語言到逐漸使用高級語言開發(fā)，單片機的開發(fā)軟件也在不斷發(fā)展， Keil 軟件是目前最流行開發(fā) MCS51系列單片機的軟件，這從近年來各仿真機廠商紛紛宣布全面支持 Keil 即可看出。 Keil 提供了包括 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，通過一個集成開發(fā)環(huán)境（ uVision）將這些部份組合在一起。運行 Keil 軟件需要Pentium或以上的 CPU， 16MB 或更多 RAM、 20M 以上空閑的硬盤空間、 WIN9 NT、 WIN202WINXP 等操作系統(tǒng)。掌握這一軟件的使用對于使用 51 系列單片機的愛好者來說是十分必要的，如果你使用 C 語言編程，那么 Keil 幾乎就是你的不二之選（目前在國內(nèi)你只能買到該軟件、而你買的仿真機也很可能只支持該軟件），即使不使用 C 語言而僅用匯編語言編程，其方便易用的集成環(huán)境、強大的軟件仿真調(diào)試工具也會令你事半功倍。 KeilC51 軟件是眾多單片機應(yīng)用開發(fā)的優(yōu)秀軟件之一，它集編輯，編譯，仿真于一體，支持匯編 ,PLM 語言和 C 語言的程序設(shè)計，界面友好，易學(xué)易用 。 西安工程大學(xué) 本科 畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 第 3 章 硬件系統(tǒng)的設(shè)計 硬件設(shè)計思路 電梯 最底層為 1 樓，因此在 1 樓僅有上升按鍵， 而電梯最高層為 6 樓，因此 6 樓應(yīng)僅有下降按鍵。其他樓層則既有上升按鍵，也有下降按鍵。在電梯內(nèi)部按鍵設(shè)置方面，則應(yīng)有 1～ 6 樓的各層選擇按鍵。按鍵的一端接地，另一端通過集成電路芯片連至單片機引腳。這里，由于按鍵數(shù)量很多，又要求電梯控制系統(tǒng)能以最快速度響應(yīng)按鍵的需求，因此，所有按鍵通過與門連接單片機。用五片雙 4 輸入與門 74LS21 即可實現(xiàn) 16 個按鍵對象的集體與運算 的最終結(jié)果， 按鍵動作最終是送到單片機的 INT0 端。即： INT0 ← （ ***） *（ ***） *（ ***） *（ ***） 無論哪一個按鍵有動作，低電平信號就會送到 INT0 端，從而引發(fā)外部中斷 0 服務(wù)子程序運行。 電梯的樓層顯示用七段數(shù)碼管完成顯示。本設(shè)計電 梯只有 6 層，因此用 七 段數(shù)碼管即可 ，數(shù)碼管的顯示數(shù)據(jù)通過單片機的 P0 口來進行傳送。設(shè)計中要求數(shù)碼管隨著電梯的位置變化而變化，即數(shù)碼管顯示數(shù)據(jù)要與樓層數(shù)同步，因此數(shù)碼管的片選線直接 連 接地，而不需要再選擇。 電梯升降的狀態(tài)用上升和下降指示燈來進行顯示，通過單片機的 和 引腳分別連接上升和下降指示燈的負極，其正極均連接至系統(tǒng)正電源處 。 西安工程大學(xué) 本科 畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 時鐘電路 C 1C 2X 1X T A L 1X T A L 23 0 p F3 0 p F 圖 31 時鐘電路圖 單片機的時鐘電路有振蕩電路和分頻電路組成。其中振蕩電路由反相器以及 并聯(lián)外接的石英晶體和電容構(gòu)成，用于產(chǎn)生振蕩脈沖。而分頻電路則用于把振蕩脈沖分頻，以得到所需要的時鐘信號。 AT89C52 單片機各功能部件的運行都是以時鐘控制信號為基準(zhǔn)，有條不紊地一拍一拍地工作，因此時鐘頻率直接影響單片機的速度，時鐘電路的質(zhì)量也直接影響單片機系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 AT89C52 單片機電路中的電容 C1 和 C2 典型值通常選擇為 30pF。晶振的頻率越高則系統(tǒng)的時鐘頻率也越高，單片機的運行速度也越快。但反過來運行速度越快對內(nèi)存的速度要求就 越 高，對印刷電路板的工藝要求也 越 高，即要求 產(chǎn)生 的寄生電容要小，晶振和電容 應(yīng)盡可 能安裝得與單片機芯片靠近，以減少寄生電容，更好的保證振蕩器穩(wěn)定、可靠的工作?；谝陨?本設(shè)計 我們考慮選擇頻率為 12MHz 的晶振 ， 當(dāng)振蕩脈沖頻率為 12MHz 時，一個機器周期為 1us。 復(fù)位電路 R 11 0 KC 1V C CR S TS1 0 u F 圖 32 復(fù)位電路圖 西安工程大學(xué) 本科 畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 復(fù)位是單片機的初始化操作，程序給 單片機 的復(fù)位引腳 RST 加大于 2 個機器周期（即24 個時鐘振蕩周期）的高電平就可使 單片機 復(fù)位。 AT89C52 的復(fù)位是由外部的復(fù)位電路來實現(xiàn)的。復(fù)位電路通常采用上 電復(fù)位和 手 動復(fù)位兩種方式，手動復(fù)位有電平方式和脈沖方式兩種， 我們采用了 手動復(fù)位為電平方式的復(fù)位。如 圖 32 所示，我們通過 RST 端經(jīng)由電阻與電源 VCC 接通而實現(xiàn)，當(dāng)按鍵按下時， RST 端為高電平復(fù)位 。當(dāng)時鐘頻率選用 12MHz時， C1 取 10uF， R1 取 10KΩ 時，電容 C1 充放電時間 τ=R1*C1=2us（ 2 個機器周期）。 PS：高電平復(fù)位在 protues 仿真系統(tǒng)中不起作用，因為 RST 引腳在 protues 中默認高電平，模型中依然可以用。 中斷電路 各中斷的優(yōu)先級（由高到低排列）：外部 0 中斷、定時器 T0 中斷、 外 部 1 中斷、定時器 T1 中斷、串行發(fā)送中斷、串行接收中斷、定時器 T2 中斷。 P 1 . 0P 1 . 1P 1 . 2P 1 . 3F 6 下F 2 下F 1 上F 2 上I N T 07 4 L S 2 1 圖 33 中斷電路圖 中斷 電路如 上 圖 33 所示 。 圖 中 外部 0 中斷 INT0 與 74LS21 與門相接 ，低電平有效，所以當(dāng)單片機接電源后， ～ 引腳此時為高電平，當(dāng) 任一 按鍵按下后， 相應(yīng)的中斷輸入口直接與地相接，高電平變?yōu)榈碗娖?，外?0 中斷立即響應(yīng)，單片機系統(tǒng)進入中斷 控制子程序系統(tǒng) ， 在中斷服務(wù)子程序中做出相應(yīng)的執(zhí)行指令 數(shù)碼管 顯示模塊 LED 是 Light Emiting Diode（發(fā)光 二極管 ）的縮寫，發(fā)光 二極管是 可以 將電信號轉(zhuǎn)換為光信號的電致發(fā)光器件。由條形發(fā)光二極管組成 “ 8” 字形的 LED 顯示器，也稱數(shù)碼管。通過數(shù)碼管中發(fā)光 二極管 的亮暗組合，可以顯示多種數(shù)字，字母以及其他符號。數(shù)碼管有西安工程大學(xué) 本科 畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 七 段數(shù)碼管和 八 段 數(shù)碼管之分。 七 段數(shù)碼管由 7 個發(fā)光二極管組成，而 八 段數(shù)碼管則是在七 段 發(fā)光二極管的基礎(chǔ)上在再加一個圓點型發(fā)光二級管，用于顯示小數(shù)點，本設(shè)計采用 七段數(shù)碼管。 數(shù)碼管能夠被廣泛使用，與其具有的許多特點是 分不開的，其中包括： (1)發(fā)光響 應(yīng)快，亮度強，高頻特性好 ， 而且隨著材料的不同，數(shù)碼管能發(fā)出紅 色 ，黃色 ，綠 色 ，藍 色 ，橙 色 等多種顏色的光 ； (2)機械性能好，體積小，重量輕，價格低廉 ， 能與 CMOS 和 TTL 電路配合使用， 使用壽命長，可達 105～ 106h； (3)工作電壓低，驅(qū)動電流適中 ，每段工作電流為 5～ 10mA。 圖 35 七 段數(shù)碼管 七段數(shù)碼管外形如圖 35 所示， 即左邊的 7 個引腳跟單片機 P0 口相接，下邊的引腳連接 地。 按鈕 控制 電路模 塊 F 6 下 F 2 下 F 3 下F 4 下 F 5 下F 5 上F 4 上F 3 上F 2 上F 1 上F 1F 2F 3F 4F 5F 6P 1 0P 1 1P 1 2P 1 3P 1 4P 1 5P 1 6P 1 7P 3 0P 3 1P 2 0P 3 3P 3 4P 3 5P 2 1P 2 2 圖 36 電梯不同樓層的按鈕 西安工程大學(xué) 本科 畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 如 圖 36 所示，按鍵顯示電路模塊包括 電梯內(nèi)部的按鈕和每層樓的上下按鈕，這些按鈕一端與地相接，一端又 與單片機和 與門 74LS21 相接， 外部 0 中斷 低電平有效，這樣可以實現(xiàn)模擬按鍵的自如 操作 。 模擬電路圖 如 下 圖 37 所示， 電路原理圖包括狀態(tài)指示燈模塊、內(nèi)外按鍵模塊、中斷電路模塊、單片機的主要外圍模塊、數(shù)碼管 顯示 模塊和電動機模塊。 P0 口的 ～ 引腳與數(shù)碼管模塊相接， P3 口的 引腳與中段電路模塊相接， P1 口的 ～ 引腳、 ～ 引腳、 ～ 引腳分別與對應(yīng)的內(nèi)外按鍵模塊相接， ～ 引腳與狀態(tài)指示燈模塊相接 ，并與電動機模塊相接 。 圖 37 模擬電路 原理圖 西安工程大學(xué) 本科 畢業(yè)設(shè)計（論文） 12