基于Proteus和Keil的花樣流水燈控制電路的設(shè)計(jì)與仿真

鄭麗敏

摘 要：在Proteus仿真軟件與Keil編程軟件的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了基于AT89C51單片機(jī)為控制核心的八位LED花樣流水燈的控制電路。最終通過(guò)硬件電路的仿真，驗(yàn)證了電路設(shè)計(jì)的正確性，整個(gè)電路的設(shè)計(jì)過(guò)程，實(shí)現(xiàn)了將Proteus與Keil的完美結(jié)合，為單片機(jī)控制電路的設(shè)計(jì)提供了一種設(shè)計(jì)思想。

關(guān)鍵詞：Proteus和Keil 流水燈 控制電路

中圖分類號(hào)：TP369.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2017）07（b）-0055-02

1 Proteus與KeilμVision4簡(jiǎn)介

英國(guó)Labcenter Electronics公司研發(fā)的Proteus軟件，是一種模擬單片機(jī)外圍器件的工具，包含ARES、ISIS等軟件模塊，是一種電路設(shè)計(jì)與仿真軟件。ARES模塊的主要功能是進(jìn)行PCB電路的設(shè)計(jì)，制作電路板，而ISIS模塊的主要功能是在系統(tǒng)中進(jìn)行電路原理圖的繪制與仿真。PROTEUS的軟件仿真基于VSM技術(shù)，最大的優(yōu)勢(shì)是它能仿真大量的單片機(jī)芯片，如MCS-51、PIC系列等，以及單片機(jī)外圍電路，如鍵盤(pán)、LED等。

美國(guó)Keil Software公司出品的Keil C51，是一種兼容匯編和C語(yǔ)言的軟件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，是基于Windows的開(kāi)發(fā)界面，界面友好，內(nèi)涵非常多的庫(kù)函數(shù)以及調(diào)試工具，功能強(qiáng)大，易學(xué)易用。Keil μVision4通過(guò)一個(gè)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境將包括C/C++編譯器、宏匯編、連接/定位器和HEX文件生成器等一套完整的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)方案組合在一起的應(yīng)用軟件。Keil軟件的運(yùn)行要求在WIN98、NT、WIN2000、WINXP、WIN7等操作系統(tǒng)的環(huán)境下。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 任務(wù)目標(biāo)

用AT89C51單片機(jī)的P1口控制8個(gè)LED燈，使其先從上到下D1到D8依次點(diǎn)亮，循環(huán)2次，然后從下到上D8到D1依次點(diǎn)亮，循環(huán)2次，接著8等全部點(diǎn)亮、全部熄滅，變化時(shí)間間隔為0.2 s，這樣完成一次完整的循環(huán)，再重新第二次循環(huán)，并用Proteus軟件和Keil軟件仿真，進(jìn)行聯(lián)機(jī)調(diào)試。

2.2 硬件電路設(shè)計(jì)

該文是利用Proteus與Keil軟件結(jié)合來(lái)實(shí)現(xiàn)電路設(shè)計(jì)與仿真的。Proteus主要負(fù)責(zé)電路硬件的設(shè)計(jì)與搭建，而Keil軟件主要是利用C語(yǔ)言對(duì)Proteus中的80C51單片機(jī)進(jìn)行編程，實(shí)現(xiàn)相關(guān)的指令控制。

該電路硬件結(jié)構(gòu)由一片AT89C51單片機(jī)、8個(gè)LED燈、8個(gè)電阻等組成，其中單片機(jī)的八位P1口連接八位LED燈，外圍電路包括輸入電源電路、電源濾波電路、復(fù)位電路和LED指示電路。該設(shè)計(jì)中LED信號(hào)燈電路采用發(fā)光二極管，陽(yáng)極通過(guò)限流電阻R與+5 V電源連接，陰極連接到單片機(jī)的P1口8個(gè)引腳，如圖1所示。要實(shí)現(xiàn)LED燈點(diǎn)亮，依據(jù)二極管的單向?qū)щ娦?，以及電路設(shè)計(jì)可以使P1口引腳輸出低電平（邏輯0）即可，要熄滅它，P1口引腳輸出高電平（邏輯1）即可。

2.3 程序設(shè)計(jì)分析

對(duì)單片機(jī)AT89C51寫(xiě)入對(duì)應(yīng)指令和相關(guān)數(shù)據(jù)后，來(lái)實(shí)現(xiàn)LED流水燈閃亮的任務(wù)目標(biāo)。整個(gè)過(guò)程是在Keil μVision4軟件編譯環(huán)境下，應(yīng)用C語(yǔ)言進(jìn)行程序設(shè)計(jì)的，8個(gè)LED燈從上到下依次點(diǎn)亮、循環(huán)等通過(guò)數(shù)組可以實(shí)現(xiàn)。任務(wù)中要求LED燈點(diǎn)亮0.2 s，熄滅0.2 s。MCS-51單片機(jī)晶振頻率為12 MHz，則一個(gè)機(jī)器周期是為1μs。由于單片機(jī)中多數(shù)指令都是單周期指令，因此執(zhí)行一條指令的時(shí)間為一個(gè)機(jī)器周期，任務(wù)要求時(shí)間間隔為0.2 s，程序編寫(xiě)中用循環(huán)語(yǔ)句來(lái)完成計(jì)數(shù)和時(shí)間延遲。延時(shí)程序如下：

void delay（void）

{

unsigned char m，n，s；

for（m=20；m>0；m--） //m每減去一次

for（n=20；n>0；n--） //n要執(zhí)行20次，n減到0為止

for（s=248；s>0；s--）； //n每減去一次，執(zhí)行一次for（s=248；s>0；s--）}

m減到0退出循環(huán)，單片機(jī)的時(shí)鐘頻率為12 MHz，在keil C中獲得最為準(zhǔn)確的延時(shí)函數(shù)將是void delay（unsigned char t），反匯編執(zhí)行DJNZ指令需要2個(gè)機(jī)器周期，具體延時(shí)時(shí)間為1×1+20×1+400×1+99200×2+400×2+20×2=199661個(gè)機(jī)器周期，199 661μs，約0.2s，滿足任務(wù)要求。

2.4 仿真

在Proteus7.8 軟件環(huán)境下將生成的.HEX十六進(jìn)制文件下載到AT89C51單片機(jī)中，將Keil所編譯的程序通過(guò)Proteus 軟件進(jìn)行仿真，驗(yàn)證是否滿足功能設(shè)計(jì)要求，通過(guò)應(yīng)用Proteus 軟件，最終驗(yàn)證了程序設(shè)計(jì)的正確性，整個(gè)仿真電路及單步執(zhí)行效果如圖2所示。

3 結(jié)語(yǔ)

該文以AT89C51單片機(jī)為控制核心，以八位LED燈為顯示載體，來(lái)設(shè)計(jì)花樣流水燈的硬件和軟件電路，并詳細(xì)分析了延時(shí)子程序。整個(gè)流水燈程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，功能可擴(kuò)展性強(qiáng)，將Proteus和Keil仿真軟件聯(lián)調(diào)應(yīng)用到單片機(jī)程序開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)電路中，極大地縮減了單片機(jī)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)流程，具有一定的理論與現(xiàn)實(shí)意義。

參考文獻(xiàn)

[1] 陳玉樓.單片機(jī)原理與應(yīng)用技術(shù)[M].北京：科學(xué)出版社，2015.

[2] 楊延寧，劉立軍，張志勇.基于Proteus的單片機(jī)漢字點(diǎn)陣顯示電路設(shè)計(jì)[J].液晶與顯示，2009，24（1）：98-101.

[3] 吳曉蘇.單片機(jī)原理與接口技術(shù)[M].人民郵電出版社，2009.