基于Proteus的51單片機系統電路設計與仿真

滕輝++公茂法++李玉午

摘 要

本文通過對自己設計調試51單片機硬件實驗經歷的反思，分析其中的缺點，提出一種新的設計調試方法，即以新款的EDA仿真軟件Proteus為平臺，設計出一套符合潮流需要的實驗調試系統。

【關鍵詞】Proteus 單片機 實驗調試系統

電子設計的傳統方法是：選取實物元器件，連接電路，加載程序，調試分析。該方法對于單片機系統設計缺乏相應程序的即時聯調，而常用的PROTEL、ORCAD、EWB等軟件也無法滿足此要求，由此，更加凸顯了單片機系統設計周期長、開發費用高等缺點。

EDA設計的新方法是：以Proteus軟件為平臺，開發一套51系列的單片機仿真實驗系統。板上集成譯碼器、繼電器、雙色點陣等模塊，實驗從易到難，能夠對較復雜的項目有直觀的認識。文中涉及到的核心芯片是由ATMEL公司開發的AT89C51，并配合第三方軟件KEIL，用以改寫軟件程序，使得在設計調試的過程中可以多次使用已開發的成果。除了具備一般硬件實物板的所有功能外，開發出的虛擬實驗系統還具有很好的聯調聯試仿真功能。

1 PROTEUS 軟件的主要結構

PROTEUS 是由英國 Lab center Electronics 公司開發的 EDA 工具軟件。主要由兩個程序組成：ARES 和 ISIS。前者主要用于 PCB 自動或人工布線及其電路仿真，后者主要采用原理布圖的方法繪制電路并進行相應的仿真。除上述基本應用外，該軟件的革命性功能還在于它的電路虛擬仿真是互動的。

2 PROTEUS功能模塊電路以及軟件的設計

2.1 譯碼器模塊

采用AT89C51，LED-RED，RESISTOR，POWER，74LS138等元件，組成如附圖所示原理圖，實現單片機一組端口進行段碼控制。

程序設計：設置輸出初值 0FEH，順次點亮與 P2 端口相連的LED燈，之外的LED燈全部熄滅；隨后，循環右移 1位輸出初值帶進位，并移位輸出。移位輸出 8 次后，依次循環。

程序調試完成后生成.HEX 文件，加載該文件，運行 Proteus ISIS。

2.2 繼電器模塊

采用AT89C51、RTE24005F、DIODE、LAMP、PNP、RESISTOR等元件，組成如附圖所示原理圖，使繼電器動作。

程序設計： PNP晶體管的一側接在單片機的P2.4端口，當靠近單片機側端線加低電平，使三極管接通，繼電器和指示燈正常工作。

程序調試完成后生成.HEX 文件，加載該文件，運行 Proteus ISIS。

2.3 雙色點陣模塊

采用AT89C51、74HC595、SIP8HX2等元件，組成如附圖所示原理圖，實現雙色點陣運行。

程序設計：采用無返回值的Ms延時函數，向單片機發送字節，并在發送n個字節后由74HC595鎖存。在74HC595級聯發送數據后，方使鎖存有效。此時，8列紅色點陣顯示心形，并加載防重影函數。以此類推，使用8列綠色點陣反向顯示同樣圖形，閃爍紅綠心形圖案。

程序調試完成后生成.HEX 文件，加載該文件，運行 Proteus ISIS。

2.4 液晶顯示屏模塊

采用AT89C51、BUTTON、RESISTANT、LCD等元件，組成如附圖所示原理圖，驅動液晶顯示屏。

程序設計：首先運行無返回值的us延時函數，爾后進行判忙流程，忙則等待，直至寫入命令函數和數據函數。隨后執行清屏函數，提示“press any key”。初始化函數，執行按鍵掃描函數，使用行列反轉掃描法，并檢測有無按鍵按下。

程序調試完成后生成.HEX 文件，加載該文件，運行 Proteus ISIS。

我設計的 51 系列單片機仿真實驗系統只是運用了Proteus軟件功能的一個部分，其對PCI、ARM7、AVR等CPU都能進行仿真實驗。自己所做的僅是拋磚引玉，提出電子設計的新理念—EDA仿真開發。另外，應用EDA技術來開發電子產品，不僅是提高電子設計效率的需要，也是我國電子工業立于世界的需要。

3 附圖

以上為部分模塊的仿真結果，仿真時只需順次連線于單片機運行即可，整體如圖1所示：

參考文獻

[1]蔡美琴，張為民，沈新群著.MCS-51系列單片機系統及其應用[M].北京：高等教育出版社，1992.

[2]葉建波，朱雙東著.基于Proteus的單片機電路的虛擬仿真[J].電子工程師，2008.

作者簡介

滕輝（1989-），男，山東省招遠市人。現在讀于山東科技大學碩士。研究方向為電力系統及其自動化。

公茂法，現為山東科技大學教授。

作者單位

山東科技大學 山東省青島市 266500endprint