【正文】 《電子世界》在其對(duì) PCB設(shè)計(jì)系統(tǒng)的比較文章中評(píng)為最好產(chǎn)品 — “ The Route to PCB CAD” 。 Proteus 產(chǎn)品系列也包含了我們革命性的 VSM技術(shù) ,用戶可以對(duì)基于微控制器的設(shè)計(jì)連同所有的周圍電子器件一起仿真。用戶甚至可以實(shí)時(shí)采用諸如 LED/LCD、鍵盤、 RS232 終端等動(dòng)態(tài)外設(shè)模型來(lái)對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行交互仿真。其功能模塊 :— 個(gè)易用而又功能強(qiáng)大的 ISIS 原理布圖工具； PROSPICE混合模型 SPICE 仿真 。 ARES PCB 設(shè)計(jì) . Proteus 是目前最好的模擬單片機(jī)外圍器件的工具，它可以仿真 51 系列 、 AVR， PIC 等常用的 MCU 及其外圍電路 (如 LCD， RAM， ROM，鍵盤，馬達(dá)， LED， AD/DA，部分 SPI 器件，部分 IIC 器件 ...)。文章基 于 和 KEIL uVision3 軟件。當(dāng)然，軟件仿真精度有限，而且不可能所有的器件都找得到相應(yīng)的仿真模型，用開發(fā)板和仿真器當(dāng)然是最好選擇，可是對(duì)于單片機(jī)愛好者，或者簡(jiǎn)單的開發(fā)應(yīng)該是比較好的選擇。 Proteus 與其它單片機(jī)仿真軟件不同的是，它不僅能仿真單片機(jī)CPU 的工作情況，也能仿真單片機(jī)外圍電路或沒有單片機(jī)參與的其它電 路的工作情況。因此在仿真和程序調(diào)試時(shí)，關(guān)心的不再是某些語(yǔ)句執(zhí)行時(shí)單片機(jī)寄存器和存儲(chǔ)器內(nèi)容的改變，而是從工程的角度直接看程序運(yùn)行和電路工作的過程和結(jié)果。對(duì)于這樣的仿真實(shí)驗(yàn)，從某種意義上講，是彌補(bǔ)了實(shí)驗(yàn)和工程應(yīng)用間脫節(jié)的矛盾和現(xiàn)象。 Proteus 軟件是一種低投資的電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化軟件，提供可仿真數(shù)字和模擬、交流和直流等數(shù)千種元器件和多達(dá) 30 多個(gè)元件庫(kù) [8]。 Proteus 軟件提供多種現(xiàn)實(shí)存在的虛擬儀器儀表。此外， Proteus 還提供圖形顯示功能，可以將線路上變化的信號(hào)，以圖形的方式實(shí)時(shí)地顯示出來(lái)。這些虛擬儀器儀 表具有理想的參數(shù)指標(biāo)，例如極高的輸入阻抗、極低的輸出阻抗，盡可能減少儀器對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響， Proteus 軟件提供豐富的測(cè)試信號(hào)用于電路的測(cè)試。金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第 三 章 汽車轉(zhuǎn)變信號(hào)燈軟件設(shè)計(jì) 13 作者：陳燕 這些測(cè)試信號(hào)包括模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)。提供 Schematic Drawing、 SPICE 仿真與 PCB 設(shè)計(jì)功能，同時(shí)可以仿真單片機(jī)和周邊設(shè)備，可以仿真 51 系列、 AVR、 PIC 等常用的 MCU，并提供周邊設(shè)備的仿真，例如 37 led、示波器等。 Proteus 提供了大量的元件庫(kù)，有 RAM、ROM、鍵盤、馬達(dá)、 LED、 LCD、 AD/DA、部分 SPI 器件、部分 IIC 器件，編譯方面 支持Keil 和 MPLAB 等編譯器。一臺(tái)計(jì)算機(jī)、一套電子仿真軟件，在加上一本虛擬實(shí)驗(yàn)教程，就可相當(dāng)于一個(gè)設(shè)備先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)室。以虛代實(shí)、以軟代硬，就建立一個(gè)完善的虛擬實(shí)驗(yàn)室。在計(jì)算機(jī)上學(xué)習(xí)電工基礎(chǔ)，模擬電路、數(shù)字電路、單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)等課程，并進(jìn)行電路設(shè)計(jì)、仿真、調(diào)試等。 PROSPICE 仿真器的一個(gè)擴(kuò)展 PROTEUS VSM:便于包括所有相關(guān)的器件的基于微處理器設(shè)計(jì)的協(xié)同仿真。此外，還可以結(jié)合微控制器軟件使用動(dòng)態(tài)的鍵盤，開關(guān)，按鈕， LEDs 甚至 LCD 顯示 CPU 模型 。 Proteus 特點(diǎn)具有很多優(yōu)點(diǎn)。全部滿足我們提 出的單片機(jī)軟件仿真系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)，并在同類產(chǎn)品中具有明顯的優(yōu)勢(shì) [7]。具有模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真、單片機(jī)及其外圍電路組成的系統(tǒng)的仿真、 RS232 動(dòng)態(tài)仿真、 1 C 調(diào)試器、 SPI 調(diào)試器、鍵盤和 LCD 系統(tǒng)仿真的功能；有各種虛擬儀器，如示波器、邏輯分析儀、信號(hào)發(fā)生器等。目前支持的單片機(jī)類型有：68000 系列、 8051 系列、 AVR 系列、 PIC12 系列、 PIC16 系列、 PIC18 系列、 Z80 系列、HC11 系列以及各種外圍芯片。支持大量的存儲(chǔ)器和外圍芯片?？傊撥浖且豢罴瘑纹瑱C(jī)和 SPICE 分析于一身的仿真軟件，功能極 其強(qiáng)大 ，可仿真 5 AVR、 PIC。 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)包含硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)兩個(gè)部分，并且這兩部分的設(shè)計(jì)是互相關(guān)聯(lián)、密不可分的，嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)經(jīng)常需要在硬件和軟件的設(shè)計(jì)之間進(jìn)行權(quán)衡與折中。這也是嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)與其他的純粹的軟件設(shè)計(jì)或硬件設(shè)計(jì)最大的區(qū)別。系統(tǒng)硬件的配置和軟件的設(shè)計(jì)是密不可分的，而且在某些場(chǎng)合，硬件和軟件具有一定的交互性。為了降低成本、簡(jiǎn)化硬件結(jié)構(gòu)，可以由軟件來(lái)完成功能盡量用軟件實(shí)現(xiàn)。如果為了提高工作速度和精度、減少軟件開發(fā)的工作量、 提高系統(tǒng)的可靠性，則可以用硬件來(lái)完成，總之，硬件和軟件是相輔相成的，可根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況合理選擇。我們對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行全面的分析后，畫出軟硬件結(jié)合的程序結(jié)構(gòu)框圖。圖 為軟硬程序流程圖。 金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第 三 章 汽車轉(zhuǎn)變信號(hào)燈軟件設(shè)計(jì) 14 作者：陳燕 圖 軟硬程序流程圖 軟件總體設(shè)計(jì)是在設(shè)計(jì)單片機(jī)系統(tǒng)軟件之前，為系統(tǒng)軟件做一個(gè)整體規(guī)劃。 計(jì)算機(jī)只有硬件還不能工作，必須有軟件 (即程序 )來(lái)控制計(jì)算機(jī)運(yùn)行將系統(tǒng)的整個(gè)工作分解成幾個(gè)相對(duì)獨(dú) 立的操作，根據(jù)這些操作的相互聯(lián)系和時(shí)間關(guān)系，設(shè)計(jì)出一個(gè)合理的軟件結(jié)構(gòu)，使 CPU 并行地有條不紊地完成這些操作。軟件是我們?cè)O(shè)計(jì)部分中必不可少的，本設(shè)計(jì)利用 AT89C51 來(lái)實(shí)現(xiàn)本設(shè)計(jì)。軟件設(shè)計(jì)根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，將軟件劃分成若干個(gè)獨(dú)立的部分，設(shè)計(jì)合理的總體設(shè)計(jì)使得軟件部分簡(jiǎn)潔，清晰，流程合理。軟件是在硬件的基礎(chǔ)上對(duì)其合理的分配和使用，從而完成系統(tǒng)所需要的任務(wù)。微機(jī)軟件包括管理調(diào)度微機(jī)的系統(tǒng)軟件和執(zhí)行用戶任務(wù)的應(yīng)用軟件。一般實(shí)時(shí)測(cè)控系統(tǒng)應(yīng)用軟件的特點(diǎn)是輸入輸出功能強(qiáng)，實(shí)時(shí)性強(qiáng)，可靠性高，能在線修改程序或參數(shù)。軟件結(jié) 構(gòu)實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)化功能，實(shí)行模塊化子程序化。軟件流程圖能夠更清楚的了解軟件的流程。圖 為軟件流程圖。 功能分析 軟硬件選擇 是否硬件實(shí)現(xiàn) 硬件設(shè)計(jì)規(guī)劃 器件選型 硬件電路設(shè)計(jì) 電路調(diào)試 軟硬件聯(lián)調(diào) 軟件設(shè)計(jì) Y N 金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第 三 章 汽車轉(zhuǎn)變信號(hào)燈軟件設(shè)計(jì) 15 作者：陳燕 開始 返回 確定軟件任務(wù) 選擇語(yǔ)言 仿真調(diào)試 修改程序 有錯(cuò)誤 是 否 圖 軟件流程圖 我們本次設(shè)計(jì)的是汽車轉(zhuǎn)換信號(hào)燈設(shè)計(jì)，系統(tǒng)原始框架 采用 AT89C51 單片機(jī)作為控制核心 系統(tǒng)的。圖 為系統(tǒng)框架流程圖。 圖 系統(tǒng)框架流程圖 AT89C51 功率驅(qū)動(dòng)芯片 發(fā)光二極管 開始 返回 根據(jù)讀取狀態(tài) 是 否 金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第 三 章 汽車轉(zhuǎn)變信號(hào)燈軟件設(shè)計(jì) 16 作者：陳燕 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)采用模塊化設(shè)計(jì)方法。整個(gè)系統(tǒng)由初始化模塊、顯示模塊等各種功能模塊組成。 輸入后 ，進(jìn)入系統(tǒng) 初始化模塊，系統(tǒng)軟件開始運(yùn)行。在執(zhí)行過程中，根據(jù)運(yùn)行流程分別調(diào)用各個(gè)功能模塊完成 并將 結(jié)果顯示 出來(lái)。圖 為汽車轉(zhuǎn)換信號(hào)燈流程圖。 圖 汽車轉(zhuǎn)換信號(hào)燈流程圖 本次系統(tǒng)的輸入指的是 P3 口的低五位，對(duì) P3 口進(jìn)行判斷。在正常的模式下，汽車轉(zhuǎn)換信號(hào)燈大致可分為 4 種模式：通行模式，緊急模式，剎車模式，?？磕Ｊ?。系統(tǒng)設(shè)計(jì)的時(shí)候共有五種不同的狀態(tài)，分別是剎車，緊急，?？浚筠D(zhuǎn)，右轉(zhuǎn)。不同的開關(guān)對(duì)應(yīng)不同的狀態(tài)。由 5 個(gè)開關(guān)分別 對(duì)應(yīng)出 10 種狀態(tài) ,分別是左轉(zhuǎn)彎，右轉(zhuǎn)彎，緊急，剎車，左轉(zhuǎn)彎剎車，右轉(zhuǎn)彎剎車，緊急剎車，左轉(zhuǎn)彎緊急剎車，右轉(zhuǎn)彎緊急剎車和?？俊Ｏ聢D是每個(gè) P3口對(duì)應(yīng)的相應(yīng)的操作。本次設(shè)計(jì)根據(jù)的是 P3 口的低五位，根據(jù)讀出的數(shù)據(jù)來(lái)觀察發(fā)光二極管的反映。圖 為汽車轉(zhuǎn)換信號(hào)燈狀態(tài)圖。 讀取開關(guān)狀態(tài) 有輸入 根據(jù)開關(guān)狀態(tài)查表，跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)的程序段 輸出相應(yīng)的信號(hào) 開始 否 是 金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第 三 章 汽車轉(zhuǎn)變信號(hào)燈軟件設(shè)計(jì) 17 作者：陳燕 圖 汽車轉(zhuǎn)換信號(hào)燈狀態(tài)圖 開始 對(duì) P3 低五位進(jìn)行判斷 =0 =0 =0 =0 返回 進(jìn)入緊急剎車分支 進(jìn)入右轉(zhuǎn)彎分支 進(jìn)入緊急分支 進(jìn)入剎車分支 進(jìn)入?？糠种?進(jìn)入左轉(zhuǎn)彎分支 進(jìn)入左轉(zhuǎn)彎剎車分支 進(jìn)入右轉(zhuǎn)彎剎車分支 進(jìn)入左轉(zhuǎn)彎緊急剎車分支 =0 進(jìn)入右轉(zhuǎn)彎緊急剎車分支 金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第 三 章 汽車轉(zhuǎn)變信號(hào)燈軟件設(shè)計(jì) 18 作者：陳燕 生成代碼調(diào)試 這個(gè)階段主要完成的工作包括：代碼編程，交叉編譯和鏈接、交叉調(diào)試和測(cè)試等。根據(jù)硬件的選擇，電路的搭接進(jìn)行軟件的設(shè)計(jì)和變成。嵌入式軟件的編寫和開發(fā)調(diào)試主要流程：編寫一次交叉編譯－交叉鏈接－下載和調(diào)試。程序設(shè)計(jì)完成編碼，利用建立的交叉編譯環(huán)境生成 OBJ 文件，將這些 OBJ 文件按照目標(biāo)機(jī)的要求鏈接成合適的映象文件。如果使用嵌入式操作系統(tǒng)，還需要編譯、鏈接 操作系統(tǒng)的內(nèi)核代碼，做成一個(gè)內(nèi)核包，最后通過重新定位機(jī)制和下載的過程。最后是系統(tǒng)的調(diào)試和測(cè)試。 金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第 四 章 汽車轉(zhuǎn)變信號(hào)燈仿真實(shí)現(xiàn) 19 作者：陳燕 第四章 汽車轉(zhuǎn)變信號(hào)燈仿真實(shí)現(xiàn) 系統(tǒng)仿真過程 本例模擬汽車在駕駛中的左轉(zhuǎn)彎、右轉(zhuǎn)彎、剎車、閉合緊急開關(guān)、?？康炔僮鳌Ｔ谧筠D(zhuǎn)彎或右轉(zhuǎn)彎時(shí)，通過轉(zhuǎn)彎操作桿使在左轉(zhuǎn)彎或右轉(zhuǎn)彎開關(guān)合上，從而使左頭信號(hào)燈、儀表板的左轉(zhuǎn)彎信號(hào)燈，左尾信號(hào)燈或右頭信號(hào)燈、儀表板的右轉(zhuǎn)彎信號(hào)燈、右尾信號(hào)燈閃爍；閉合緊急開關(guān)時(shí)，以上 6 個(gè)信號(hào)燈全部閃爍；汽車剎車時(shí)，左，右兩個(gè)尾燈信號(hào)燈點(diǎn)亮；若正當(dāng)轉(zhuǎn)彎時(shí)剎車，則轉(zhuǎn)彎時(shí)原閃爍的信號(hào)燈繼續(xù)閃爍，同時(shí)另一個(gè)尾燈信號(hào)燈同時(shí)點(diǎn)亮，以上閃爍的信號(hào)燈以 1Hz 頻率慢速閃爍。任