电子表单片机报告

1单片机应用系统设计说明书设计题目：基于Proteus的多功能数字钟设计一、系统设计小组工作分工2序号成员工作分工1查找相关资料、软件测试2硬件设计3系统的整体设计汇总二．系统设计目标（主要内容：所设计系统在所具有的功能及在实际应用领域中的意义）PROTEUS与Keil联调开发51系列单片机应用系统的方法以及基于PROTEUS环境下的带闹铃功能的时钟的仿真设计。将KeilC开发的程序用Proteus设计的仿真电路中交互运行调试的方法，设计LCD显示时钟。在基于PROTEUS环境下的带闹铃功能的时钟的仿真设计中，使用AT89C51芯片自带的定时器实现时钟功能，然后显示在LCD显示屏上。通过在Proteus环境下的实验证明，在PROTEUS环境下可以完成单片机系统的硬件设计和软件调试，测试系统的性能，在实际应用中可以降低设计成本，缩短开发周期，提高效率。摘要3本文介绍了PROTEUS与Keil联调开发51系列单片机应用系统的方法以及基于PROTEUS环境下的带闹铃功能的时钟的仿真设计。将KeilC开发的程序用Proteus设计的仿真电路中交互运行调试的方法，设计LCD显示时钟。在基于PROTEUS环境下的带闹铃功能的时钟的仿真设计中，使用AT89C51芯片自带的定时器实现时钟功能，然后显示在LCD显示屏上。通过在Proteus环境下的实验证明，在PROTEUS环境下可以完成单片机系统的硬件设计和软件调试，测试系统的性能，在实际应用中可以降低设计成本，缩短开发周期，提高效率。关键词：Proteus；仿真；单片机；时钟；闹钟4目录第一章绪论.............................................................................................41.1研究背景..................................................................................................................41.2选题的意义...............................................................................................................4第二章Proteus时钟显示的硬件部分...................................................72.1硬件电路图..............................................................................................................72.1.1用LM1601LCD设计的电路图....................................................................72.1.2工作原理........................................................................................................82.2单片机部分..............................................................................................................82.2.1单片机的选择................................................................................................82.2.2单片机简介....................................................................................................82.3显示部分................................................................................................................13第三章Proteus时钟显示的软件部分.................................................153.1软件简介................................................................................................................153.1.1Keil简介.......................................................................................................153.1.2Proteus简介..................................................................................................173.2Proteus软件与KeiluVision3软件联合仿真的建立...........................................193.3PROTEUS中仿真实验的一般流程......................................................................213.4软件设计................................................................................................................223.5软硬联合调试........................................................................................................22结论.......................................................................................................245第一章绪论1.1研究背景近年来，由于微电子技术的迅猛发展，在单片机价格降低的同时其性能不断提高，使得单片机的应用范围得到了极大的扩展，在汽车、通信、办公自动化、工业控制、高级玩具、家用电器等方面都得到了广泛的应用。单片机作为一种典型的嵌入式系统，其系统设计包括硬件电路设计和控制程序设计两个方面，其调试过程一般分为软件调试、硬件测试、系统调试3个过程。软件调试一般比较容易进行，但如果要进行硬件电路测试和系统调试则比较麻烦，因为要进行这两个过程必须在电路板制作完成、元器件焊接完毕之后进行。而电路板的制作、元器件的安装、焊接是费时费力的，如果采用作为单片机系统的仿真工具PROTEUSVSM，则不用制作具体的电路板也能够完成以上工作。毫无疑问，在使用PROTEUSVSM进行系统虚拟开发成功之后再进行实际制作，必然可以提高开发效率、降低开发成本、提高开发速度，而这些因素对于企业来讲是非常重要的。1.2选题的意义Proteus是由英国Labcenterelectronics公司开发的EDA工具软件。它从1989年出现到现在已经有十多年的历史，在全球广泛使用。Proteus安装以后，主要由两个程序组成：Ares和Isis。前者主要用于PCB自动或人工布线及其电路仿真，后者主要采用原理布图的方法绘制电路并进行相应的仿真。除了上述基本应用之外，Proteus革命性的功能在于它的电路仿真是互动的，针对微处理器的应用，可以直接在基于原理图的虚拟原型上编程，并实现软件代码级的调试，还可以直接实时动态地模拟按钮、键盘的输入，LED、液晶显示的输出，同时配合虚拟工具如示波器、逻辑分析仪等进行相应的测量和观测。Proteus软件的应用范围十分广泛，涉及PCB制版、spice电路仿真、单片机仿真，在最新的6.9版本中又加入了对ARM7/LPC2000的仿真。本论文主要以单片机的仿真为例，初步探讨该软件的强大功能及其在工程实践和实验教学中的重要作用。6传统的实验的不足之处，可以采用虚拟电子实验来弥补。以虚拟仿真技术为基础的虚拟电子实验室具有很多优点。1.虚拟仿真软件提供丰富的元器件，可具备数千种类型的元器件及各类元器件的理想参数，此外还可进行扩充，用户也可以自己创建新元件。2.虚拟仿真软件提供多种虚拟仪器，其功能与实际仪表相同。通过这些虚拟仪器，可免去昂贵的仪表费用，并且不用担心仪器会损害。3.用户界面友好，易学易用。整个操作界面就像一个电子实验工作台，绘制电路所需的元器件和仿真所需的测试仪器均可直接拖放到屏幕上，点击鼠标就可以将它们连接起来。避免了传统实验中连接线的反复插拔，并解决了常见的连接线连通故障问题。4.在课堂演示教学时，可通过投影仪和大屏幕展示电路的连接，通过虚拟仪器对电路进行分析测量，将分析结果直观的展示出来，帮助学生理解抽象的概念和原理。5.具备强大的仿真能力，能完成某些硬件实验无法实现的效果。在虚拟仿真软件中，既可对模拟电路、数字电路、单片机进行分别仿真，也可以对其进行混合仿真。在实际的实验中，为避免仪器的损伤，参数设置需要有一定的范围，而虚拟仪器不存在这样的问题，可观察到在特殊情况下出现的现象。当然，虚拟仿真不能完全替代真实的实验，只是在很多情况下具有可行性和优越性，是现代计算机技术和先进的教学理论在电子实验中的应用，具有广阔的发展前景。自己在学习单片机的时候，有时候发现单片机的调试与仿真很麻烦，当时就想着有没有一种软件能够用于单片机的仿真，这样可以省去好多在硬件上调试的功夫与时间。于是上网查了一些相关的资料，发现真的有这样的一种软件存在，那就是Proteus软件。Proteus是英国Labcenter公司开发的电路分析与实物仿真软件。它运行于Windows操作系统上，可以仿真、分析(SPICE)各种模拟器件和集成电路，该软件的特点是：①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组成的系统的仿真、RS232动态仿真、I2C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、逻辑分析仪、信号发生器等。7②支持主流单片机系统的仿真。目前支持的单片机类型有：ARM7(LPC21xx)、8051/52系列、AVR系列、PIC10/12/16/18系列、HC11系列以及多种外围芯片。③提供软件调试功能。在硬件仿真系统中具有全速、单步、设置断点等调试功能，同时可以观察各个变量、寄存器等的当前状态，因此在该软件仿真系统中，也必须具有这些功能；同时支持第三方的软件编译和调试环境，如KeilC51uVision2、MPLAB等软件。④具有强大的原理图绘制功能。总之，该软件是一款集单片机和SPICE分析于一身的仿真软件，功能极其强大。第二章Proteus时钟显示的硬件部分2.1硬件电路图2.1.1用1602LCD设计的电路图图2-1为1602LCD设计的电路图。8图2-11602LCD设计的电路图2.1.2工作原理本系统主要有AT89C51单片机[3]、LCD显示器LM016L、蜂鸣器、若干发光二极管和按钮等元器件组成。RP1为上拉电阻，LCD显示器采用外部电源供电。AT89C51是整个装置的控制核心，AT89C51内带4K字节的闪存可编程可擦除只读存储器，用户程序存放在这