【導讀】計了一個單片機虛擬硬件環(huán)境的實驗系統(tǒng)，以便做一些簡單的單片機實驗。PROTEUS軟件和編譯軟件KEIL做了一下簡單的介紹。部分電路進行詳細介紹，包括鍵盤、顯示、6位共陽數(shù)碼管、A/D、D/A等。最后作者還介紹了一下PROTEUS和KEIL的聯(lián)調(diào)設置以用各電路的仿真

　　

【正文】 本 科 畢 業(yè) 設 計 第 28 頁 共 43 頁 LED 實驗演示 圖 51 流水燈 演示 演示說明： 從上面 的原理圖 中可以看出，如果要讓第一個 燈亮 起來 就是 接在 口的 LED1，只需要把 口的電平變?yōu)榈碗娖骄湍軌驅(qū)崿F(xiàn)；相反，如果把把 口的電平變?yōu)楦唠娖?，則接在 口的 LED1 燈 就會 熄滅；同理，如果 想 以同樣的 方法點亮其他的 LED燈，來實現(xiàn)點亮和熄滅，則就要使得接在 到 口 變?yōu)?低電平 會點亮 ，高電平就會熄滅。 要實現(xiàn) 流水燈的功能，我們只要將 LED1 到 LED8 的電平 變?yōu)榈碗娖近c亮，高電平熄 滅。如此 交替 重復下去，就會一亮一暗地做流水燈了。 由于人的 視覺停留再加上程序的 運行 時間很短， 所以 在寫 程序的時候 要調(diào)用延時函數(shù) ，延時 一段 時間， 否則就看不到流水效果了。 程序 見 （ 附錄 ） 。 實現(xiàn) 8個 LED 流水燈程序用中文表示為： 低、延時、 高、 低、延時、 高、 低、延時、 高、 低、延時、 高、 低、延時、 高、 低、延時、 高、 低、延時、 高、 低、延時、 高、返回到開始、程序結束。 51單片機 上電后為高電平，要使 第一個發(fā)光 二極管 點亮，給 口送一個 低電平。然后 延時一段時間， 口 變?yōu)楦唠娖?,送一個低電平給 口，點亮 第二個發(fā)光二極管。 如此 重復，就會看到流水的效果了， 程序 流程如 圖 52 所示。 本 科 畢 業(yè) 設 計 第 29 頁 共 43 頁 初 始 狀 態(tài) 高 電 平第 1 個 燈 亮送 低 電 平 0延 時 一段 時 間送 高 電 平 熄滅 第 1 個 燈第 2 個 燈 亮送 低 電 平 0...第 7 個 燈 亮第 8 個 燈 亮送 高 電 平 熄滅 第 7 個 燈送 低 電 平 0延 時 一段 時 間送一個低電平0 圖 52 流水燈 程序圖 LCD 字符顯示 演示 說明 ： 下載 程序后，屏幕上顯示如下字符 ， 程序見（ 附錄 ） 。 I want to bring out the secret of nature and apply them for the happiness of don39。t know of any better service to offer for the short time we are in the world. Thomas Edison 圖 53 1602液晶顯示 本 科 畢 業(yè) 設 計 第 30 頁 共 43 頁 開 始動 態(tài) 顯 示 初 始 化送 位 顯 示查 段 選 表段 碼 送 入指 向 下 個 顯 示緩 沖 單 元顯 示 完 成結 束顯 示 下 一 位NY 圖 54 LCD顯示程序流程 數(shù)碼管動態(tài)掃描 圖 55 數(shù)碼管 動態(tài)掃描 演示 說明： 6位 數(shù)碼管從 0到 F循環(huán) 顯示， 8 位 數(shù)碼管也跟著流水 顯示 。 本 科 畢 業(yè) 設 計 第 31 頁 共 43 頁 鍵盤測試 單鍵識別 演示 說明 ： 第一次按鍵按下 LED 燈 第一個開始亮 ，第二次 按鍵按下 第二 個 LED燈 亮，以此 輪推 。 圖 56 單鍵 檢測 矩陣鍵盤測試 圖 57 矩陣鍵盤 測試 演示 說明： 當按下 4X4 矩陣 鍵盤的按鍵 時 ， 6 位 數(shù)碼管會顯示對應的數(shù)字。 本 科 畢 業(yè) 設 計 第 32 頁 共 43 頁 讀 取 鍵 盤鍵 盤 閉 合延 時 去 抖 動 程 序讀 取 鍵 盤有 鍵 盤 按 下 嗎計 算 鍵 值響 應 按 鍵返 回建 立 標 志 位 圖 58 鍵盤顯示 程序流程 AD 轉(zhuǎn)換實驗 圖 59 AD轉(zhuǎn)換演示 演示說明： 8位數(shù)碼管 全亮，數(shù)碼管的前三位顯示 AD轉(zhuǎn)換的 值。 本 科 畢 業(yè) 設 計 第 33 頁 共 43 頁 開 始初 始 化 A D采 集 數(shù) 據(jù)啟 動 A D判 斷 是 否轉(zhuǎn) 換 結 束讀 出 A D轉(zhuǎn) 換 結 果結 束N 圖 510 AD轉(zhuǎn) 換程序流程 DA 轉(zhuǎn)換實驗 圖 511 DA轉(zhuǎn)換演示 演示 說明： 下載程序后可觀察到 D10 發(fā)光二極管由暗變亮再熄滅過程。 本 科 畢 業(yè) 設 計 第 34 頁 共 43 頁 計時器 圖 512 計數(shù)器 演示 演示 說明： 運行仿真后 ，從 零 開始計時到 59 自動 清零， 從零開始計時 。 1602 液晶顯示時鐘 圖 513 1602液晶顯示時鐘 本 科 畢 業(yè) 設 計 第 35 頁 共 43 頁 DS18B20 溫度傳感器 圖 514 溫度傳感器 演示說明： 程序功能：將 DS18B20 所采集到的溫度實時顯示到 1602 上。 交通燈設計 圖 515 交通燈 演示 演示 說明： 程序功能：模擬交通燈顯示。 其中，紅燈與綠燈顯示時間均為 50s，中間的黃燈顯示時間為 15s。 本 科 畢 業(yè) 設 計 第 36 頁 共 43 頁 綠燈用八位發(fā)光二極管流動閃爍作代表； 紅燈用八位發(fā)光二極管全亮作代表； 黃燈用八位發(fā)光二極管全亮全滅閃爍作代表。 剛開始顯示的為綠燈。 顯示順序：綠 黃 紅 黃 綠 黃 紅 ?????? 整體電路測試 開 始啟 動 P r o t e u s 啟 動 K e i l流 水 燈 顯 示 蜂 鳴器 發(fā) 出 嘟 嘟 聲D A 指 示 燈 由暗 變 亮數(shù) 碼 管 顯 示溫 度 值等 待 鍵 盤 按 下有 鍵 盤 按 下 嗎讀 取 鍵 盤計 算 鍵 值返 回數(shù) 碼 管 顯 示A D 值建 立 標 志 位響 應 按 鍵 圖 516 總體 程序流程圖 本 科 畢 業(yè) 設 計 第 37 頁 共 43 頁 電路測試： 運行仿真后會依次看到以下 5種狀態(tài)。 個流水燈先會從上到下流動一遍，同時蜂鳴器發(fā)聲。 DAC 電流指示燈由暗變亮。 。 AD 數(shù)值顯示在數(shù)碼管的前三位。 ，按下后相應的數(shù)碼顯示在數(shù)碼管的后三位上。 圖 517 流水燈 演示 演示 說明： 8 個 LED 燈 從上到下流動一遍 ，同時蜂鳴器發(fā)出 “ 嘟嘟 ” 的 聲音。 本 科 畢 業(yè) 設 計 第 38 頁 共 43 頁 圖 518 DA的指示燈由暗變亮 圖 519 顯示 溫度值 演示 說明： DA的電流指示燈繼續(xù)保持 亮 著的狀態(tài)， 數(shù)碼管 的前三位 顯示溫度 的數(shù)值。 本 科 畢 業(yè) 設 計 第 39 頁 共 43 頁 圖 520 顯示 AD值 演示說明 ： 接著 數(shù)碼管前三位顯示 AD轉(zhuǎn)換的數(shù)值。 圖 521 按鍵顯示 演示 說明 ： 等待矩陣鍵盤的按下，按下后相 應的數(shù)碼顯示在數(shù)碼管的后三位上。 本 科 畢 業(yè) 設 計 第 40 頁 共 43 頁 結 論 剛開始對于 PROTEUS 和 KEIL 軟件的使用還不是太熟練，對于虛擬電路的組成，主要電路的設計不是很了解。通過自己不斷的做一些小的實驗，以及購買 單片機研究單片機的電路 組成 原理， 學著調(diào)試，我慢慢的學著做，不懂的就問問同學和老師，最終對軟件的使用和對電路的仿真都有了很大的 進步 。 在這次畢業(yè)設計 實踐中我根據(jù)所學的知識，設計出了一個虛擬單片機實驗系統(tǒng)，它功能 是 利用 Proteus 軟件虛擬出與實 物 相同的電路原理圖 ，然后進行仿真 出 與實物相同的演示結果，這樣就達到虛擬實驗的目的， 在這次試驗中具體 介紹和演示了 8位 發(fā)光二極管 流水燈 ， LCD 字符刷屏、 6 位 數(shù)碼管掃描、 計數(shù)器 、時鐘顯示、溫度檢測、交通燈設計、 AD/DA 轉(zhuǎn)換 等演示。 由于 自己的能力有限，可能是 程序 優(yōu)化的不太好，導致 數(shù)碼管 顯示 數(shù)字段 碼不全。 在電路設計中，我們遇到了好多的困難。以前以為畫電路圖是件很簡單的事，但經(jīng)過這次對課題的設計，我發(fā)現(xiàn)原來有很多地方還是值得我們學習的，有很多地方我們還是有待于提高的。 在鍵盤電路設計中，由于圖上的連線比較復雜 ,所以我們要運用簡單連線 法使圖表現(xiàn)的更加清晰。但是 ,參考圖上表示線上的圓圈和在線上標記字樣的形式卻不會。原來此元件就是在工具欄中 Terminals Mode 中的 DEFAULT 元件，知道了這點之后，在同學的幫助下，我又了解到了在線上標記字樣的方法，原來選中此線之后右擊然后找到 Place wrie Label 屬性，打開以后在里面輸入相應的名字就行了， 這種方法就叫網(wǎng)絡標號 。 當初編寫交通燈實驗時，老師給了我們一個最初的單片機匯編語言的程序，通過翻書，對知識的再學習才編寫完成，但是匯編語言真的很難，有很多指令不是很了解，老師給建議，有的程 序使用 C 語言編寫，因為對 C 語言的熟悉，這樣就明白了很多，加快了進度。 做仿真結果前，就是對 PROTEUS 和 KEIL 的聯(lián)調(diào)的 設置 ，幾經(jīng)周折終于 設置好了。在做 LED 顯示時，有時候可以運行，有時候就不能，網(wǎng)上查找解決方法， 后來采用了直接生成 hex 文件，這樣可以一直看見所運行的成果。另外 就是鍵盤去抖動的問題，困擾了我好久 ， 最終解決了問題。 本 科 畢 業(yè) 設 計 第 41 頁 共 43 頁 致 謝 四年的讀書生活在這個季節(jié)即將劃上一個句號，而于我的人生卻只是一個逗號，我將面對又一次征程的開始。彈指一揮間，大學四年已經(jīng)接近了尾聲。當自己懷著忐忑不安的心情完成 這篇畢業(yè)論文的時候， 自己也從當年一個從山里走出的懵懂孩子變成了一個成熟的青年。 歷時三個月的畢業(yè)設計已經(jīng)告一段落。經(jīng)過自己不斷的搜索努力以及張老師老師的耐心指導和熱情幫助，本設計已經(jīng)基本完成。在這段時間里，張老師嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度和熱忱的工作作風令我十分欽佩，他的指導使我受益非淺。 授人以魚不如 授人以漁，置身其間，耳濡目染，潛移默化，使我不僅接受了全新的思想觀念，也是 我認識到獨立自主學習知識的重要性，和如何獨立思考的方式 ， 學會獨立地解決面對問題，從論文的選題到中期答辯，在到現(xiàn)在最終論文 的 定稿，常常是苦心勞神地 查資料，寫程序，遇到問題不斷地思索 探討 ，常常讓我有種 “ 山重水復疑無路 。柳暗花明又一村 ” 的感覺。 通過這次畢業(yè)設計的 實踐 ，使我深刻地清楚地認識到學好專業(yè)知識的重要性，也理解了理論聯(lián)系實踐的含義，并且檢驗了我大學四年所學的知識成果。雖然在這次設計中對于知識的運用和銜接還不夠熟練。但是我將在以后的工作和學習中繼續(xù)努力、不斷完善。這三個月的設計是對過去所學知識的系統(tǒng)提高和擴充的過程，為今后的發(fā)展打下了良好的基礎。 感謝大學四年來所有的老師，為我們打下扎實的專業(yè)知識基礎；同時感謝所有的同學們，正是因為有了你們的 幫助 和 支持， 此次畢業(yè)設計才會順利完成 。由于自身水平有限，設計中一定存在很多不足之處，敬請各位老師批評指正。 本 科 畢 業(yè) 設 計 第 42 頁 共 43 頁 參考文獻 1 周潤景 .Proteus 在 MCS51amp。ARM7 系統(tǒng)中的應用百例 [M]．北京：電子工業(yè)出版社 ，2020 2 寧超 , 張世英 , 高巍然 , 韋素媛 . 網(wǎng)絡虛擬實驗的研究與開發(fā) [J ] . 實驗技術與管理 , 2020 , 22 (4) ： 76～ 80 3 王松武，趙旦峰，于蕾，等．常用電路模塊分析與設計指導 [M]．北京：清華大學出版社， 2020： 49～ 51 4 葛浩． Proteus 在單片機課程教學改革中的應用 [J] .滁州學院學報， 2020， 3 5 汪寧． Proteus 軟件的單片機仿真方法 [J]． 山東輕工業(yè)學院學報， 2020， 21(1)：24～ 27 6 張靖武，周靈彬．單片機系統(tǒng)的 Proteus 設計與仿真 [M]．北京：電子工業(yè)出版社， 2020 7 周潤景，袁偉亭．基于 Proteus 的 tM虛擬開發(fā)技術 [M]．北京：北京航空航天大學出版社， 2020， 1 8 于永，戴佳，常江． 51單片機 C語言常用模塊與綜合系統(tǒng)設計實例精講 [M]．北京：電子工業(yè)出版社， 2020， 4 9 朱清慧，張鳳蕊，翟天嵩等． Proteus 教程一電子線路設計、制版與仿真．北京：清華大學出版社， 2020： 55 10 匡載華，鄧小鵬．電子類學科專業(yè) Proteus 實驗室的建設 [J]．實驗技術與管理， 2020， 26(1)： 155～