Proteus单片机应用技术技术实训讲义 .docx
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1、精品名师归纳总结基于 Proteus 的单片机应用技术实训单位 :河北科技学院机电工程系电气教研室专业: 12 工程机械掌握技术授课老师:闫晓丽时间: 2021 年 5 月 2630 日可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结目录第 1 章 Proteus 设计与仿真 21.1 Proteus 简介 21.1.1 Proteus概述 21.1.2 Proteus的运行环境31.1.3 ProteusVSM的资源库和仿真工具31.2 Proteus ISIS 初识 61.2.1 进入 Proteus ISIS6 1.2.2ISIS工作窗口 61.3 Proteus 设计与仿真基础 91.
2、3.1 单片机系统的Proteus 设计与仿真的开发过程91.3.2 ISIS鼠标使用规章 101.3.3 PROTEUS文件类型 101.3.4 单片机系统的Proteus 设计与仿真实例101.3.5 单片机系统的Proteus 源代码级调试 191.4 Proteus 设计与仿真应用与提高221.4.1 Proteus与第三方集成开发环境的联合仿真221.4.2 Proteus的一些其他常用设计操作指南25可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结第1章 Proteus 设计与仿真明白 Proteus的基本功能及相关资源库。熟识 Proteus的设计环境Proteus ISIS及第
3、三方编译工具如WAVE 、 Keil等。把握 Proteus中实现单片机系统设计与仿真的步骤与方法。1.1Proteus 简介1.1.1 Proteus 概述Proteus是英国Labcenterelectronics公司研发的一款集单片机仿真和SPICE分析于一身的EDA工具软件,从1989 年问世至今,经过了近年的的使用、进展和完善,功能越来越强,性能越来越好,已在全球广泛使用。在国外有包括斯坦福、剑桥等在内的几千家高校将Proteus作为电子工程学位的教案和试验平台。在国内Proteus也广泛应用于高校的高校生或讨论生电子教案与试验以及公司实际电路设计与生产。Proteus 软件主要具有
4、以下特点:( 1 )具有强大的原理图绘制功能。( 2 )实现了单片机仿真和SPICE电路仿真相结合。具有模拟电路仿真、数字电路仿真、单片机及其外围电路的系统仿真、RS232 动态仿真、 I 2C 调试器、 SPI 调试器、键盘和LCD 系统仿真的功能。有各种虚拟仪器,如示波器、规律分析仪、信号发生器等。( 3 )支持主流单片机系统的仿真。目前支持的单片机类型有:68000 系列、 8051 系列、 AVR系列、 PIC12 系列、 PIC16 系列、 PIC18 系列、 Z80 系列、 HC11 系列以及各种外围芯片。( 4 )供应软件调试功能。具有全速、单步、设置断点等调试功能,同时可以观看
5、各变量以及寄存器等的当前状态,并支持第三方编译和调试环境,如wave6000 、 Keil等软件。 Proteus的基本结构体系见表1-1 。表 1-1 Proteus结构体系ISISPROSPICEProteus VSM微掌握器 CPU 库元器件和 VSM 动态器件库ProteusASFISISProteus PCB DesignASFARES表中有关概念的说明如下:可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结Proteus VSM( Virtual System Modelling): Proteus 虚拟系统模型。 ISIS ( Intelligent Schematic Input
6、 System): 智能原理图输入系统。 PROSPICE :混合模型仿真器。ASF ( Advanced Simulation Feature)高级图表仿真。Proteus PCB Design: Proteus印刷电路板设计。ARES ( Advanced Routing and Editing Software): 高级布线编辑软件。Proteus 主要由两大部分组成:ISIS 原理图设计、仿真系统,用于电路原理图的设计及交互仿真。ARES 印刷电路板设计系统,主要用于印刷电路板的设计,产生最终的PCB 文件。本书着重表达Proteus 原理图设计以及利用Proteus 实现单片机应用电
7、路系统的设计与仿真方法,其它不详之处请参考相关资料。1.1.2 Proteus 的运行环境要运行Proteus 系统,要求运算机系统满意以下软件和硬件环境:Win98/Me/2000/XP或更高版本的操作系统200MHz或更高速的PentiumCPU 64MB或以上的内存空间64MB或以上的可用硬盘空间显示器设置为:1280 1024用 Proteus VSM实时仿真时,就要求300MHz以上主频的PentiumCPU 。假如要实时仿真的电路系统较大或较复杂,采纳更高配置的运算机系统,以便获得更好的仿真成效。1.1.3 ProteusVSM的资源库和仿真工具1 、单片机模型库Proteus 能
8、够对多种系列众多型号的单片机进行实时仿真、和谐仿真、调试与测试。以Proteus7.1 为例。表 1-2 列出了Proteus VSM已有的能够仿真的单片机模型。表1-3 列出了Proteus VSM单片机模型的功能。表1-4 列出了目前Proteus VSM单片机模型的通用调试才能。表 1-2 ProteusVSM单片机模型单片机模型系列单片机模型通用的80C31 、80C32 、 80C51 、 80C52 、 80C54 和 80C588051/8052系列AtmelAT89C51、 AT89C52和 AT89C55AtmelAT89C51RB2、 AT89C51RC2 、和 AT89C
9、51RD2( X2 和 SPI 没有模型)Microchip PIC系列PIC10 、 PIC12C5XX、 PIC12C6XX、 PIC12F6XX、 PIC16C6XX、 PIC16CX 、PIC16F8X 、 PIC16F87X 、 PIC16F62X 、PIC18FAtmel AVR系列现有型号MotorolaHC11系列MC68HC11A8、 MC68HC11E9Parallax Basic StampBS1 、 BS2 、BS2e 、BS2ex 、 BS2p24 、 BS2p40 、BS2pe可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结ARM7/LPC2000系列LPC2104
10、 、 LPC2105 、 LPC2106 、 LPC2114 、 ARM7TDMI和 ARM7TDMI-S表 1-3 ProteusVSM单片机模型功能实时仿真指令系统仿真Pin 操作仿真定时器仿真中断仿真SPI 仿真MSSP 仿真PSPCCP/ECCP 仿真I 2C/TWI仿真模拟比较器仿真外部储备器仿真UART/USART/EUSARTsADC 仿真实时时钟仿真表1-4 ProteusVSM单片机模型通用调试才能工具 / 语言支持断电支持监视窗口汇编器标准断点实时显示数值C 编译器支持 PIC Basic条件断点硬件断点支持混合类型支持拖放仪器储备器内容显示包括指定的SFR虚拟仪器在 CP
11、U 内部包括指定 bit 位从模式规程分析器在外设变量窗口主模式规程分析器Trace/Debugging模式堆栈监视源代码级调试在 CPU 内部网络冲突警告汇编在外设在模型上的Trace 模式高级语言( C 或 Basic )与其他Compilers/IDEDE/JIE的集成2 、高级外设模型表 1-5 列出了Proteus VSM供应的高级外设模型。表 1-5高级外设模型交互式虚拟仪器双通道示波器、24 通道规律分析仪、计数/计时器, RS-232 连接端子、交 /直流电压表、交/ 直流电压表可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结虚拟仪器和分析工具规程分析仪 交互式电路鼓励工具双模
12、式(主 / 从) I 2C 规程分析仪双模式(主 / 从) SPI 规程分析仪模拟信号发生器:可输出方波、锯齿波、三角波、正弦波模拟信号发生器:支持1KB 的数字数据流数字式 LCD 模型、图形LCD 模型、 LED 模型、七段显示模可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结光电显示模型和驱动模型型、光电驱动模型、光耦模型可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结电动机模型和掌握器电动机模型、电动机掌握模型储备器模型I 2 C EEPROM 、静态 RAM模型、非易失性EPROM温度掌握模型温度计和温度自动调剂模型、温度传感器模型、热电偶模型计时模型实时时钟模型I 2 C/SPI
13、规程模型I 2C 外设、 SPI 外设、规程分析仪一线规程模型一线 EEPROM 模型、一线温度计模型、一线开关模型、一线可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结按钮模型、RS-232/RS-485/RS-422规程模型ADC/DAC转换模型RS232 连接端子模型、Maxim外观模型模/ 数转换模型、数/ 模转换模型电源治理模型正电源标准仪、负电源标准仪、混合电源标准仪、拉普拉斯转换模型热离子管模型操作模型、一阶模型、二阶模型、过程掌握、线性模型、非线性模型二极管模型、五极真空管模型、四极管模型、三极管模型变换器模型压力传感器模型3 、其它元件模型库除上述微掌握器、外设模型外,Pro
14、teus VSM仍供应了其它丰富的元器件库。标准电子元器件:电阻、电容、二极管、晶闸管、光耦、运放555 定时器、电源等。74 系列 TTL 和 4000 系列 CMOS 器件、接插件等。储备器: ROM 、 RAM 、 EEPROM 、 I 2 C 器件等。微掌握器支持的器件,如I/O 口、 USART等。4 、鼓励源DC :直流鼓励源SINE :幅值、频率、相位可控的正弦波发生器PULSE :幅值、周期和上升/下降沿时间可控的模拟脉冲发生器EXP :指数脉冲发生器SFFM :单频率调频波信号发生器PWLIN:任意分段线性脉冲、信号发生器FILE : File 信号发生器,数据来源于ASCI
15、I文件AUDIO:音频信号发生器(wav 文件)DSTATE :稳态规律电平发生器DEDGE:单边沿信号发生器DPULSE :单周期数字脉冲发生器DCLOCK:数字时钟信号发生器DPATTERN:模式信号发生器5 、虚拟仪器虚拟示波器(OSCILLOSCOPE) 规律分析仪(LOGIC ANALYSE) 计数 /计时器( COUNTER TIMER)虚拟连接端子(VIRTUAL TERMINAL) 信号发生器(SIGNAL GENERATOR) 模式发生器(PATTERN GENERATOR)交 /直流电压表和电流表(AC/DC VOLTMETER/AMMETER)6 、仿真图表Proteus
16、 供应的图表可以掌握电路的特定仿真类型并显示仿真结果,主要有以下13 种: 模拟图表( ANALOGUE)数字图表( DIGITAL) 混合模式图表(MIXED)可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结频率图表( FREQUENCY) 传输图表( TRANSFER) 噪声分析图表(NOISE )失真分析图表(DISTORTION) 傅立叶分析图表(FOURIER) 音频图表( AUDIO)交互式分析图表(INTERACTIVE)性能分析图表(CONFORMANCE)DC 扫描分析图表(DC SWEEP )AC 扫描分析图表(AC SWEEP)1.2 Proteus ISIS初识1.2.
17、1 进入 Proteus ISIS双击桌面上的ISIS 7 Professional图标或者单击屏幕左下方的“开头”“程序”“Proteus7Professional” “ ISIS 7 Professional”, 显现如图1-1 所示界面, 说明进入 Proteus ISIS集成环境。本书采纳Proteus 7.1版本。图 1-1ISIS启动时的界面1.2.2 ISIS 工作窗口ProteusISIS 的工作窗口是一种标准的Windows界面,如图1-2 所示。包括:标题栏、主菜单、标准工具栏、绘图工具栏、状态栏、对象挑选按钮、预览对象方位掌握按钮、仿真进程掌握按钮、预览窗口、对象挑选器窗
18、口以及图形编辑窗口等。主菜单ISIS 主菜单包括各种命令操作,利用主菜单中的命令可以实现ISIS 的全部功能。 主菜单共有12 项,每一项都有下一级菜单,使用者可以依据需要挑选该级菜单中的选项,其中很多常用操作在工具栏中都有相应的按钮,而且一些命令右方仍标有该命令的快捷键。图形编辑窗口在图形编辑窗口中可以编辑原理图、设计电路、设计各种符号、设计元器件模型等,它是各种电路、单片机系统的Proteus仿真平台。 留意:此窗口没有滚动条,可单击对象预览窗口来改可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结变可视的电路图区域。预览窗口预览窗口可以显示内容:( 1)当单击对象挑选器窗口中的某个对象时,
19、预览窗口就会显示该对象的符号。( 2)当单击绘图工具栏中的按钮后,预览窗口中一般会显现蓝色方框和绿色方框:蓝色方框内是可编辑区的缩略图,绿色方框内是当前编辑区中在屏幕上的可见部分,在预览窗口蓝色方框内某位置单击,绿色方框会转变位置,同时编辑区中的可视区域也作相应的转变、刷新。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结对象挑选器窗口图 1-2Proteus ISIS的工作窗口可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结对象挑选器窗口中显示设计时所选的对象列表,对象挑选按钮用来挑选元器件、连接端子、图表、信号发生器、虚拟仪器等。其中有条形标签“P”、“ L ”和“ DEVICES ”,单
20、击“ P”就可以从库中选取元件,并将所选元器件名一一列在对象挑选器窗口中,“ L ”为库治理按钮,单击时会显示一些元器件库。预览对象方位掌握按钮对于具有方向性的对象,利用此按钮来转变对象的方向,需要留意的是在ISIS 原理图编辑窗口中,只能以90间隔(正交方式)来转变对象的方向。旋转:旋转角度只能是90的整数倍。直接单击旋转按钮,就以90为递增量旋转。翻转:完成水平翻转和垂直翻转。使用方法:先右击元件,再单击相应的旋转按钮。多个元件的旋转用块操作来实现。仿真进程掌握按钮仿 真 进 程 控 制 按 钮主 要 用 于 交 互 式 仿 真 过 程 的 实 时 控 制 , 从左到右依次是:运行、单步运
21、行、暂停、停止。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结状态栏指示当前电路图的编辑状态以及当前鼠标指针坐标的位置以英制显示在屏幕的右下角。工具栏分类及其工具按钮工具栏分类及其工具按钮见表1-6 ,各自功能分述如下:表 1-6 工具栏分类及其工具按钮文件操作可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结命令工具栏工具栏模式挑选工具栏显示命令编辑操作设计操作主模式挑选小型配件2D 绘图可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结方向工具栏转向仿真工具栏仿真进程掌握( 1)文件操作按钮从左到右依次为:新建:在默认的模板上新建一个设计文件。 打开:装载一个新设计文件。储存:储存当前设计。
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