Proteus仿真单片机实验

1目录引言....................................................................................................2实验1PROTUES环境及LED闪烁综合实验............................7实验2多路开关状态指示.............................................................10实验3报警产生器.........................................................................13实验4I/O并行口直接驱动LED显示.......................................16实验5按键识别方法之一.............................................................19实验6一键多功能按键识别技术.................................................22实验7定时计数器T0作定时应用技术......................................25实验8定时计数器T0作定时应用技术.......................................28实验9“嘀、嘀、……”报警声...................................................32实验108X8LED点阵显示技术................................................36实验11电子琴................................................................................402引言单片机体积小,重量轻,具有很强的灵活性而且价格便宜，具有逻辑判断，定时计数等多种功能，广泛应用于仪器仪表，家用电器，医用设备的智能化管理和过程控制等领域。以单片机为核心的嵌入式系统已经成为目前电子设计最活跃的领域之一。在嵌入式系统的中，开发板成本高，特别是对于大量的初学者而言，还可能由于设计的错误导致开发板损坏。利用Proteus我们可以很好地解决这个问题，由此我们可以快速地建立一个单片机仿真系统。1.Proteus介绍Proteus是英国LabcenterElectronics公司开发的一款电路仿真软件，软件由两部分组成：一部分是智能原理图输入系统ISIS(IntelligentSchematicInputSystem)和虚拟系统模型VSM(VirtualModelSystem)；另一部分是高级布线及编辑软件ARES(AdvancedRoutingandEditingSoftware)也就是PCB。1.1ProteusVSM的仿真Proteus可以仿真模拟电路及数字电路，也可以仿真模拟数字混合电路。Proteus可提供30多种元件库，超过8000种模拟、数字元器件。可以按照设计的要求选择不同生产厂家的元器件。此外，对于元器件库中没有的元件，设计者也可以通过软件自己创建。除拥有丰富的元器件外，Proteus还提供了各种虚拟仪器，如常用的电流表，电压表，示波器，计数/定时/频率计，SPI调试器等虚拟终端。支持图形化的分析功能等。Proteus特别适合对嵌入式系统进行软硬件协同设计与仿真，其最大的特点是可以仿真8051，PIA，AVR，ARM等多种系列的处理器。Protues包含强大的调试工具，具有对寄存器和存储器、断点和单步模式IARC-SPY,Keil,MPLAB等开发工具的源程序进行调试的功能；能够观察代码在仿真硬件上的实时运行效果；对显示，按钮，键盘等外设的交互可视化进行仿真。1.2ProteusPCBProteus的PCB设计除了有自动布线仿真功能外，还集成了PCB设计，支持多达16个布线层，可以任意角度放置元件和焊接连线；集成了高智能的布线算法，可以方便地进行PCB设计。2.一个基于Protesus的单片机实例2.1软件的编写本例题采用8个LED，编写程序使之闪烁起来。3软件的编写是采用汇编语言，芯片的型号选择AT89C51,编写LED.ASM文件，利用Proteus本身的51汇编功能进行编译，编译成功后生成LED.hex文件。2.2绘制电路图运行Proteus的ISIS，进入仿真软件的主界面，如图1所示。主界面分为菜单栏，工具栏，模型显示窗口，模型选择区，元件列表区等。图1ISIS启动界面通过左侧的工具栏区的P(从库中选择元件)命令，在Pickdevices窗口中选择系统所需元器件，还可以选择元件的类别，生产厂家等。本例所需主要元器件有：AT89C51芯片，电阻、电容、石英晶振和发光二极管，详见表1。表1元器件清单选择元器件后连接图2所示电路。4图2电路原理图MicroproccessorICs类的芯片的引脚与实际的芯片基本相同，唯一的差别是隐去了GND和VCC引脚，系统默认的是把它们分别连接到地和+5V直流电源。故在电路连线时可以不考虑电源和地的连接。电路连接完成后，选中AT89C51单击鼠标左键，打开“EditComponent”对话窗口如图3所示，可以直接在“ClockFrequency”后进行频率设定，设定单片机的时钟频率为12MHz。在“Add/removesourcefile”栏中选择已经编好的LED.asm文件，然后单击“OK”按钮保存设计。至此，就可以进行单片机的仿真。5图3单片机属性的设定2.3Proteus仿真结果单片机的仿真结果图如图4，模拟信号经A/D转换后,结果送入单片机，再在数码管上显示；通过调节可调电阻的阻值，可以得到不同的显示结果。仿真结果表明，系统达到了预先的设计要求。在仿真的过程中每个管脚旁边会出现一个小方块，红色的方快表示高电平，蓝色的表示低电平。通过方快颜色的变化可以很方便地知道每个管脚电平的变化，从而能对系统的运行有更直观的了解，这对程序的调试有很大的帮助。6图4仿真结果3．总结本文结合一个LED闪烁的单片机电路详细说明了Proteus在单片机开发中的应用。可以看出，Proteus功能十分强大，能仿真各种数字模拟电路，且操作简单，使用方便。能快速地进行单片机仿真，加快系统开发的过程，降低开发成本。7实验1PROTUES环境及LED闪烁综合实验1．实验任务做单一灯的左移右移，硬件电路如图所示，八个发光二极管L1－L8分别接在单片机的P1.0－P1.7接口上，输出“0”时，发光二极管亮，开始时P1.0→P1.1→P1.2→P1.3→┅→P1.7→P1.6→┅→P1.0亮，重复循环。2．电路原理图图13．程序设计内容我们可以运用输出端口指令MOVP1，A或MOVP1，＃DATA，只要给累加器值或常数值，然后执行上述的指令，即可达到输出控制的动作。每次送出的数据是不同，具体的数据如下表1所示：P1.7P1.6P1.5P1.4P1.3P1.2P1.1P1.0说明L8L7L6L5L4L3L2L111111110L1亮11111101L2亮11111011L3亮811110111L4亮11101111L5亮11011111L6亮10111111L7亮01111111L8亮4．程序框图图25．汇编源程序ORG0START:MOVR2,#8MOVA,#0FEHSETBCLOOP:MOVP1,ALCALLDELAYRLCADJNZR2,LOOPMOVR2,#8LOOP1:MOVP1,ALCALLDELAYRRCADJNZR2,LOOP1LJMPSTARTDELAY:MOVR5,#20;D1:MOVR6,#209D2:MOVR7,#248DJNZR7,$DJNZR6,D2DJNZR5,D1RETEND10实验2多路开关状态指示1．实验任务如图1所示，AT89S51单片机的P1.0－P1.3接四个发光二极管L1－L4，P1.4－P1.7接了四个开关K1－K4，编程将开关的状态反映到发光二极管上。（开关闭合，对应的灯亮，开关断开，对应的灯灭）。2．电路原理图图13．程序设计内容3.1开关状态检测对于开关状态检测，相对单片机来说，是输入关系，我们可轮流检测每个开关状态，11根据每个开关的状态让相应的发光二极管指示，可以采用JBP1.X，REL或JNBP1.X，REL指令来完成；也可以一次性检测四路开关状态，然后让其指示，可以采用MOVA，P1指令一次把P1端口的状态全部读入，然后取高4位的状态来指示。3.2输出控制根据开关的状态，由发光二极管L1－L4来指示，我们可以用SETBP1.X和CLRP1.X指令来完成，也可以采用MOVP1，＃1111XXXXB方法一次指示。4．程序框图读P1口数据到ACC中ACC内容右移4次ACC内容与F0H相或ACC内容送入P1口图25．解决方案方法一（汇编源程序）ORG00HSTART:MOVA,P1ANLA,#0F0HRRA12RRARRARRAORlA,#0F0HMOVP1,ASJMPSTARTEND方法二（汇编源程序）ORG00HSTART:JBP1.4,NEXT1CLRP1.0SJMPNEX1NEXT1:SETBP1.0NEX1:JBP1.5,NEXT2CLRP1.1SJMPNEX2NEXT2:SETBP1.1NEX2:JBP1.6,NEXT3CLRP1.2SJMPNEX3NEXT3:SETBP1.2NEX3:JBP1.7,NEXT4CLRP1.3SJMPNEX4NEXT4:SETBP1.3NEX4:SJMPSTARTEND13实验3报警产生器1．实验任务用P1.0输出1KHz和500Hz的音频信号驱动扬声器，作报警信号，要求1KHz信号响100ms，500Hz信号响200ms,交替进行，P1.7接一开关进行控制，当开关合上响报警信号，当开关断开告警信号停止，编出程序。2．电路原理图图13．程序设计内容3.1信号产生的方法500Hz信号周期为2ms，信号电平为每1ms变反1次，1KHz的信号周期为1ms，信号电平每500us变反1次；144．程序框图图25．汇编源程序FLAGBIT00HORG00HSTART:JBP1.7,STARTJNBFLAG,NEXTMOVR2,#200DV:CPLP1.0LCALLDELY500LCALLDELY500DJNZR2,DVCPLFLAGNEXT:MOVR2,#200DV1:CPLP1.0LCALLDELY500DJNZR2,DV115CPLFLAGSJMPSTARTDELY500:MOVR7,#250LOOP:NOPDJNZR7,LOOPRETEND16实验4I/O并行口直接驱动LED显示1.实验任务如图1所示，利用AT89S51单片机的P0端口的P0.0－P0.7连接到一个共阴数码管的a－h的笔段上，数码管的公共端接地。在数码管上循环显示0－9数字，时间间隔0.2秒。2.电路原理图图13程序设计内容（1）LED数码显示原理七段LED显示器内部由七个条形发光二极管和一个小圆点发光二极管组成，根据各管的极管的接线形式，可分成共阴极型和共阳极型。17LED数码管的g~a七个发光二极管因加正电压而发亮，因加零电压而不以发亮，不同亮暗的组合就能形成不同的字形，这种组合称之为字形码，下面给出共阴极的字形码见表2“0”3FH“8”7FH“1”06H“9”6FH“2”5BH“A”77H“3”4FH“b”7CH“4”66H“C”39H“5”6DH“d”5EH“6”7DH“E”79H“7”07H“F”71H（2）由于显示的数字0－9的字形码没有规律可循，只能采用查表的方式来完成我们所需的要求了。这样我们按着数字0－9的顺序，把每个数字的笔段代码按顺序排好！建立的表格如下所示：TABLEDB3FH，06H，5BH，4FH，66H，6DH，7DH，07H，7