Proteus仿真软件在“显示器件驱动技术”优秀教学中的应用

1、Proteus仿真软件在显示器件驱动技术教案中的应用电气论文Proteus仿真软件在”显示器件驱动技术”教案中的应用张稳稳,严学文(西安邮电大学电子工程学院，陕西西安710121)摘要:针对显示器件驱动技术实验教案中存在的问题,提出利用Proteus 软件作为实验教案的辅助手段,并以驱动2个4位LED数码管为例，具体阐明 了 Proteus软件和Keil软件在显示器件驱动技术教案中的联合运用方法。实践 证明,Pro?teus软件的使用能激发学生的学习兴趣，加深学生驱动原理及应用 的理解,锻炼学生进行软硬件综合开发能力，加快实验进度,从而发掘学生的学 习潜力。关键词:Proteus软件;实验教案

2、；显示器件驱动;学习潜力中图分类号：TN41 ; TP312文献标识码：A文章编号：1004?373X (2015 ) 14?0124?03收稿日期：2015?01?08基金工程：西安邮电大学青年教师科研基金资助工程(101?1215 ; 10170473 );西安邮电大学教改创新工程(JGB201314 )0引言显示器件驱动技术是西安邮电大学光电信息工程专业的一门实践性较强 的专业课，共48学时，其中16学时的实验课程。实验作用是使学生掌握各种 显示器件驱动电路设计的基础知识主要内容涉及单片机(51系列STC89RC52 ) 与常见显示器件接口电路的控制和应用单片机C51语言编程实现显示。在

3、以往 的传统教案中,采取的方法是先讲解驱动原理,再动手实验，但是实验效果 并不好。原因是传统教案中存在教、学、做受到条件的限制，学习效率不高等问 题,经常会出现一节实验课，学生的时间都用来调试程序代码,严重影响了实验 的进度，影响了学生的学习热情。在教案和实践环节中引入高性能的软件作为课 程教案的辅助手段1,能够有效解决传统教案中出现的这些问题。Proteus软件已经广泛地应用于电子信息类课程中1?7,也取得了良好 的教案效果;所以在显示器件驱动技术这门课中，选择了 Proteus仿真软件作 为教案的辅助工具，使得学生在课后可以按照自己的思路去设计驱动电路，完成 绝大多数软、硬件实验,不受实验

4、电路、开发板等硬件设备的限制。本文将以 LED数码管的显示驱动为例,具体介绍Proteus软件在显示器件驱动技术课程 中的应用。实践证明,Proteus仿真软件的应用有助于学生对驱动电路的理解, 解决了课外没有硬件开发板的问题,充分调动学生的学习积极和创造性。实验课 的进度和教案效果也大幅度提高。1 Proteus软件介绍Proteus软件是英国Labcenter Electronics公司出版的EDA工具软 件,具有Proteus原理图绘图、布图、中之所以选中它z因为它是目前比较好 的仿真单片机及外围器件的工具。与其他电子仿真软件相比较尼除了能仿真单 片机的工作情况迓能仿真单片机外围电路或没

5、有单片机参与的其他电路的工作 情况。因此在仿真和程序调试时,关心的不再是某些语句执行时单片机寄存器和 存储器内容的改变，而是从工程的角度直接看程序运行和电路工作的过程和结 果。从某种意义上讲,这种仿真弥补了实验和工程应用间脱节的矛盾。在教案中选择Proteus软件，还有一个原因就是它能和Keil ,Matlab等软件联合使用，使得学生可以在设计中直接编辑修改源代码，并实时观察运行效果。2教案案例介绍本文通过在2个4位共阳极数码管显示自己生日这一具体实验要求, 介绍Proteus软件在教案中的应用。2.1硬件电路构建首先，打开Proteus软件的原理图绘制ISIS软件，绘制52单片机的最小 系统

6、及数码管驱动电路,如图1所示。XTALIX1AL.2RSVP】IKAXP?召 iMOAll:Al J p?ai5P3PMVWIVTIP*曲ICI：I 131 4何 VAOIPiftAr.iiAii?: .ni7Al7IIEl El/ 叫p:7TT 0ABCDEFGDP12 34A 0 ( D FGDPi ?54图1数蹋皙駆动电路田的占專时间f在显示器件驱动技术这门课中引入Proteus软件,主要目的是促进同学 对驱动电路的理解及方便驱动程序的调试，课程采用的数码管驱动电路是完全按 照实验室现有开发板上的原理图设计的,数码管是2个4位共阳极的数码管。 数码管采用的是动态扫描的方式戶斤有数码管的A

7、G和DP端连接在一起构成 段选来确定显示什么字形码；每个数码管的公共端,即图中2个4位数码管的 14脚作为位选确定选择那位数码管被点亮,共需要16个I/O管脚来控制。89C52单片机有4个并行I/O 口 P0P3 ,其中段码由P0 口的8个引脚 P0.0-P0.7来控制;因为是共阳极的数码管，位选需要提供高电平,但是单片 机的I/O 口驱动能力有限，提供给数码管的电压不一定能满足点亮数码管所需要 的电压电流，所以位选由P2 口通过PNP型的三极管9012来控制，三极管在这 里起到一个开关的作用；R1-R16是限流电阻。2.2软件设计在程序设计时，如果要让某个数码管亮就必须给该数码管送入选通信号

8、, 然后给某个字母所对应的笔段送入低电平时,该笔段就会被点亮,显示出效果。 简单地说就是”开位选,送段选”。根据实验具体要求,在Keil C编译软件下 编写的C51程序具体如下：#include reg52.hunsigned int i=0 ;unsigned char code tablel=0x7f z Oxbf, Oxdf, Oxef, 0xf7 , Oxfb , Oxfd , Oxfe;unsigned char code table2 =0xf9,0x90,0x90,0x92 , OxcO ,0x80 f 0xa4,0x82;void delay ( unsigned int );

9、void main ( void ) while (1)P2=tableli ; H位P0=table2i; 送段码delay (40 );void delay ( unsigned int j) /delaywhile (j?);数码管在轮流显示过程中，数码管的点亮时间由delay函数决定，要求比较 短12 ms ,由于人的视觉暂留现象及发光二极管的余辉效应,尽管实际上各位 数码管并非同时点亮，但只要扫描的速度足够快，给人的印象就是一组稳定的显 示数据,不会有闪烁感。2.3仿真调试Proteus软件仿真可以用2种方法,得到如图2所示的仿真结果。图2強码爭信鼻梓褰(1) 加载hex执行文件：在

10、Keil C软件中编译生成*.hex文件，在 Proteus软件中双击单片机，在ProgramFile选项中加载相应的hex文件, 如图3所示,然后启动仿真过程。如果显示有问题,终止仿真过程,返回KeilC 软件里调整,重新生成hex文件，在Proteus软件中重新仿真。这个方法因为 和平常实验中步骤相似(生成hex文件，下载到开发板观察结果),被大多数同 学所接受。H3 P“血”中*片机那鼓HEX乂眸(2)用Proteus和Keil C联合仿真:在Proteus的官网下载联调的安 装驱动VDMAGDI.EXE,在 Proteus 的 debug 菜单中选中 use remote debug

11、monitor;进入 Keil 的 project 菜单 Option for Targe t Targetl1 , 在Output选项下的create hex file选项前打钩，在Debug选项栏右上角Use 选项右边的下拉框中，选中Proteus VSM Mon?itor ?51 Driver o再进入 setting ,如果是单机联调,IP为 ,如图4所示;如不是单机则填另 台机的IP地址，端口号均为8000。在Keil C中启动调试 DebugfStart/StopDebugSession,在 Proteus 中观察直接结果。3结语在显示器件驱动技术课程的实验教案中

12、引入Proteus仿真软件，向学生 展示了系统硬件设计、软件设计、调试过程。这种实验教案方法弥补了学生在课 前预习课后复习实验时缺乏开发板不足的问题，消除了课堂上开发板损坏等因素 对实验结果的影响。同时也加深了学生对显示器件驱动原理的理解，利于培养学生的创新能力和综合应用技巧,明显地提高了教案质量。f 两试设Jt参考文献1王海燕，杨艳华-Proteus和Keil软件在单片机实验教案中的应用J. 实验室研究与探索，2012 ,31 ( 5 ): 88791.2袁锋伟，赵立宏,朱慧玲，等基于Proteus的单片机课程教案与实 验改革几实验室研究与探索，2007,26 ( 12 ): 75778.3

13、张力，林卫共.LabVIEW及Proteus软件环境下单片机串口通讯的仿 真方法J电子测量技术，2010 ( 4 ): 87?90.4陈朝元，鲁五一.Proteus软件在自动控制系统仿真中的应用几系统 仿真学报，2008,20 ( 2 ): 3187320.5代启化基于Proteus的电路设计与仿真J.现代电子技术，2006 ,29 (19): 82784.6杨宏,李国辉基于Proteus与单片机的步进电机控制设计J.现代电 子技术，2010,33 ( 5 ): 1047106.7王忠，奏英林.Proteus软件在嵌入式系统教案中的应用硏究J.现代 电子技术，2010 , 33 ( 16 ): 74776.8朱清慧，张凤蕊