基于单片机直流伺服电机脉冲宽度调制控制系统设计课程设计

1、课程设计任务书分院（系）信息科学与工程专业自动化学生姓名XXX学号XXXX设计题目基于单片机的直流伺服电机脉冲宽度调制控制系统的设计 软件设计部分课程设计内容及要求：内容：1、 设计电路，选择器件2、 利用Proteus画原理图3、 编程、调试4、 焊接电路，调试要求：1 控制直流伺服电机的正转还是反转2 通过改变输出电压平均值调节直流伺服电机转速进度安排:（10天）1、 查资料（2天）2、设计电路画电路图（2天）3、编程与调试（2天）4、焊接硬件电路并调试（2天）5、写报告（2天）指导教师（签字）：年 月 日 学院院长（签字）：年 月 日 摘 要随着电子行业的飞速发展，单片机在我们的生活中出

2、现的越来越多，更加成为了不可或缺的主角。单片机比专用处理器更适合应用于嵌入式系统，因此它得到了最多的应用。从单片机的发展历程看，未来单片机技术将向多功能、高性能、高速度、低电压、低功耗、外围电路内装化及片内储存器容量增加的方向发展。直流伺服驱动器凭借其优异的驱动性能，在工业、医疗、国防等领域有着广泛应用。传统的伺服驱动器使用运放为核心的模拟电路构成，其有结构复杂、参数调整不易和系统性能易受环境影响等缺点。随着微处理器技术、模拟数字接口技术和功率半导体技术的长足发展，现代的直流伺服驱动器普遍采用由微处理器为核心的数字控制系统。以微处理器为核心的伺服驱动器不但可以方便实现以前用模拟电路无法实现的控

3、制算法，并且有着结构简单、参数调整方便、系统性能对环境参数不敏感等优点。在自动化的学习中,将单片机的应用引入实验教学必将对微电子控制技术的研究与实践注入强大活力。我们研制的直流伺服电机控制实验装置即以单片机作为核心部件,它可完成对直流伺服电机转速、方向、行程的闭环控制。本文重点介绍了一种基于单片机的直流伺服电机转速控制实验装置,论述了其硬件组成原理和软件设计思想。关键字：单片机 直流伺服电机 转速 脉冲 I目 录引 言11 系统设计介绍21.1系统原理概述21.2系统设计概述31.2.1正反转控制设计31.2.2加速控制设计31.2.3减速控制设计32 系统硬件设计42.1硬件组成42.2主要

4、器件功能介绍52.2.1直流伺服电机简介52.2.2 PWM简介及调速原理52.2.3 单片机简介72.2.4 AT89C51简介72.2.5 使用二极管简介102.3 电路组成112.3.1 晶振电路112.3.2 复位电路122.3.3 单相桥式整流电路122.3.4 调制电路133 系统软件设计133.1伟福仿真器简介133.1.1 主界面介绍133.1.2仿真头介绍143.2.2 仿真器介绍153.2 Proteus介绍153.2.1 Proteus简介153.2.3 具有4大功能模块183.2.4 Proteus提供了丰富的资源193.2.5 电路功能仿真203.3 程序流程图213

5、.4 汇编设计223.5 仿真结果图24设计总结25参考文献26II单片机课程设计引 言脉冲宽度调制(PWM)，是英文“Pulse Width Modulation”的缩写，简称脉宽调制，是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，广泛应用在从测量、通信到功率控制与变换的许多领域中。随着PWM技术得到了高速发展，各式各样的脉宽调速控制器，脉宽调速模块也应运而生，许多单片机也都有了PWM输出功能。而MCS51系列单片机作为应用最广泛的单片机之一，却没有PWM输出功能，本课设采用配合软件的方法实现了MCS51单片机的PWM输出调速功能，这对精度要求不高的场合时非常实用的。设计

6、的原理分析及实现1 系统设计介绍1.1系统原理概述该课设是基于单片机利用脉冲宽度调制来控制伺服直流电动机的转速以及转向，是一个典型的控制系统。脉冲宽度调制主要是改变脉冲信号的占空比来实现控制的。当增加脉冲的占空比，伺服直流电动机转速增加；反之，其速度降低。所以通过控制脉冲的占空比可以控制伺服直流电动机的转速。下图是系统的原理图，图中单片机AT89C51，其主要功能就是将开关的模拟信号转化成数字信号，并通过固定程序，通过对信号的识别，输出相应的控制信号。系统图的最右侧是采用IGBT作为开关器件的单相桥式PWM逆变电路。以电动机作为负载，工作时Q1,Q3的通断状态互补，Q2,Q4的通断状态也互补。

7、PWM逆变电路中间是调制电路，输入信号分别是信号波和载波，输出的信号分别送至4个IGBT的门极，对其控制。图1.3 系统原理图1.2系统设计概述1.2.1正反转控制设计该系统中利用开关K3控制伺服直流电动机的正反转。当开关闭合时既输入信号为1，通过单片机编程处理后，控制电动机的正转；反之，控制电动机的反转。实现该功能的子程序为：LOOP: JB K3,LOOPZF ；高电平逆时针转，低电平顺时针转 CLR ZF ；针转 LJMP LOOPK1LOOPZF: SETB ZF1.2.2加速控制设计该系统中利用开关K1控制伺服直流电动机的加速。当开关闭合时既输入信号为1，通过单片机编程处理后，增加控

8、制脉冲的占空比，从而增大了电动机两侧的电压，使伺服直流电动机加速；反之，电动机保持匀速转动。实现该功能的子程序为：LOOPK1: JB K1,LOOPK2 ；K1按下加速 LCALL DELAY MOV A,PWML ADD A,#1 ；调宽值低4位加1 MOV PWML,A MOV A,PWMH ADDC A,#0 ；调宽值高4位加1 MOV PWMH,A JNC LOOPK2 ；最大值时 MOV PWMH,#0FFH1.2.3减速控制设计该系统中利用开关K2控制伺服直流电动机的加速。当开关闭合时既输入信号为1，通过单片机编程处理后，减少控制脉冲的占空比，从而减小了电动机两侧的电压，使伺服直

9、流电动机减速；反之，电动机保持匀速转动。实现该功能的子程序为：LOOPK2: JB K2,OVER ；K2按下减速 LCALL DELAY MOV A,PWML CLR C SUBB A,#1 ；调宽值低4位减1 MOV PWML,A MOV A,PWMH SUBB A,#0 ；调宽值高4位减1 MOV PWMH,A JNC OVER MOV PWMH,#00H ；最小值时2 系统硬件设计2.1硬件组成本系统由PC机、MCS-51单片机开发系统、PWM脉宽调制控制板以及直流伺服电动机等组成。具体相关硬件如下：二极管（1N4077）4个，场效应管（2SJ50）4个，非门74LS04 1个，与门7

10、4LS08 2个，电容（CAPACITOR） 2个，芯片（AT89C51） 1个，开关（BUTTON）3个，直流伺服电动机（MOTOR）1个，电阻（RES）4个，电源3个，地（GROUND）4个。元件表硬件型号数量硬件型号数量1N40774MOTOR12SJ504RES474LS041CAPACITOR274LS082GROUND4AT89C511VCC3BUTTON32.2主要器件功能介绍2.2.1直流伺服电机简介伺服电机也称执行电机，它具有一种服从控制信号的要求而动作的电机，在信号来到之前，转子静止不动；信号来到之后，转子立即转动；当信号小时，转子能即使自行停转，由于这种“伺服”性能，因此

11、而得名。按照在自动控制系统中的功用所要求，伺服电机具备可控性好、稳定性高和速应性强等基本性能。可控制性好是指寻好消失以后，能立即自行停转；稳定性高是指转速随转矩的增加而均匀下降，速应性强是指反应快，灵敏。直流伺服电动机在自动控制系统中常用作执行元件,对它的要求是要有下垂的机械特性、线性的调节特性和对控制信号能作出快速反应。该系统采用的是电磁式直流伺服电动机,其型号为45SY01型,其转速n的计算公式如下n=E/K=(Ua-IaRa)/K 式中n为转速;为磁通;E为电枢反电势;Ua为外加电压;IaRa为电枢电流和电阻。直流伺服电机与普通直流电机以及交流伺服电机的比较：直流伺服电机的工作原理和普通

12、直流电机相同。只要在其励磁绕组中有电流通过且产生了磁通，当电枢绕组中通过电流时，这个电枢电流与磁通互相作用而产生转矩使伺服电机投入工作。这两个绕组其中的一个断电时，电动机立即停转，它不象交流伺服电动机那样有“自转”现象。所以我们选择直流伺服电动机来进行自动门的拖动。2.2.2 PWM简介及调速原理（1）简介：脉冲宽度调制是一种模拟控制方式，其根据相应载荷的变化来调制晶体管栅极或基极的偏置，来实现开关稳压电源输出晶体管或晶体管导通时间的改变，这种方式能使电源的输出电压在工作条件变化时保持恒定，是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术。PWM的一个优点是从处理器到被控系统信

13、号都是数字形式的，无需进行数模转换。让信号保持在数字形式可将噪声影响降到最小。PWM控制技术以其控制简单，灵活和动态响应好的优点而成为电力电子技术最广泛应用的控制方式。（2）调速过程：脉冲宽度调制（PWM）是一种对模拟信号电平进行数字编码的方法。通过高分辨率计数器的使用，方波的占空比被调制用来对一个具体模拟信号的电平进行编码。PWM信号仍然是数字的，因为在给定的任何时刻，满幅值的直流供电要么完全有(ON)，要么完全无(OFF)。电压或电流源是以一种通(ON)或断(OFF)的重复脉冲序列被加到模拟负载上去的。通的时候即是直流供电被加到负载上的时候，断的时候即是供电被断开的时候。只要带宽足够，任何

14、模拟值都可以使用PWM进行编码。占空比是接通时间与周期之比，调制频率为周期的倒数，占空比计算公式：ton/T。执行PWM操作之前，这种微处理器要求在软件中完成以下工作： 1、设置提供调制方波的片上定时器/计数器的周期 2、 在PWM控制寄存器中设置接通时间 3、设置PWM输出的方向，这个输出是一个通用I/O管脚 4、启动定时器5、使能PWM控制器：图2.2.2数字脉冲宽度调制构成（3）与V-M系统相比，PWM调速系统有下列优点：由于PWM调速系统的开关频率较高，仅靠电枢电感的滤波作用可能就足以获得脉冲动很小的直流电流，电枢容易连续，系统的低速运行平稳，调速范围较宽，可达1：10000左右。又由

15、于电流波形比V-M系统好，在相同的平均电流即相同的输出转矩下，电动机的损耗和发热都较小。同样由于开关频率高，若与快速响应的电机配合，系统可以获得很宽的频带，因此快速响应性能好，动态抗干扰能力强。由于电力电子器件只工作在开关状态，主电路损耗较小，装置效率比较高。2.2.3 单片机简介单片机是把微型计算机主要部分都集成在一个芯片上的单芯片微型计算机，即将运算器，控制器，输入输出接口，部分存储器以及其他一些逻辑部件集成在一个芯片上，故可以把单片机看成是一个不带外部设备的微型计算机，相当于一个没有显示器，没有键盘，不带监控程序的单板机。其结构如下：图2.2.3单片机结构图2.2.4 AT89C51简介

16、AT89C51是一种带4K字节闪存可编程可擦除只读存储器（FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。AT89C单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。（1）单片机内部结构图：图2.2.4（1）单片机内部结构图（2） AT89C51引脚图：图2.

17、2.4（2）单片机引脚图（3）管脚说明： VCC：供电电压。 GND：接地。 P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。 P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时

18、，P1口作为第八位地址接收。 P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。 P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门

19、电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。 P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示： 口管脚 备选功能 P3.0 RXD（串行输入口） P3.1 TXD（串行输出口） P3.2 /INT0（外部中断0） P3.3 /INT1（外部中断1） P3.4 T0（记时器0外部输入） P3.5 T1（记时器1外部输入） P3.6 /WR（外部数据存储器写选通） P3.7 /RD（外部数据存储器读选通） P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。 RST：复位输入。当振荡器复位器件时

20、，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。 ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时， ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。 /PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器

21、取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。 /EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。 XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。 XTAL2：来自反向振荡器的输出。 振荡器特性: XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采

22、用。如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。2.2.5 使用二极管简介（1）整流二极管 利用二极管单向导电性，可把方向交替变化的交流电变换成单方向的脉动直流电。（2） 开关元件 二极管在正向电压作用下电阻很小，处于导通状态，相当于一只接通的开关；在反向电压作用下，电阻很大，处于截止状态，如同一只断开的开关。利用二极管的开关特性，可以组成各种逻辑电路。（3） 限幅元件 二极管正向导通后，它的正向压降基本保持不变（硅管为0.7V，锗管为0.2V）。利用这一特性，在电路中作为限幅

23、元件，可以把信号幅度限制在一定范围内。（4） 继流二极管 在开关电源的电感中和继电器等感性负载中起继流作用。（5） 检波二极管 在收音机中起检波作用。（6） 变容二极管 使用于电视机的高频头中。（7） 显示元件 用于电视机显示器上。2.3 电路组成2.3.1 晶振电路图2.3.1晶振电路图，由两个电容和一个晶振组成，晶振频率为12MHZ图2.3.1晶振电路图2.3.2 复位电路图2.3.2为复位电路图，由直流电源，电容和电阻组成，其主要功能是对单片机进行复位功能。图2.3.2复位电路图2.3.3 单相桥式整流电路图2.3.3是单相桥式整流电路图，由4个场效应管IGBT和四个二极管组成，其功能是

24、将交流电转化成直流电。其负载为伺服直流电机，通过门控信号的改变可以调节电机的转速和转向图2.3.3单相桥式整流电路图2.3.4 调制电路图2.3.4是调制电路图，由两个与门和一个非门组成，其功能主要是产生PWM脉冲来控制IGBT。图2.3.4调制电路图3 系统软件设计3.1伟福仿真器简介3.1.1 主界面介绍图3.1.1（1）伟福主界面介绍编译后无错误界面：图3.1.1（2）编译后无错误界面3.1.2仿真头介绍1) POD8X5XP 仿真头 POD8X5XP 仿真头为POD8X5X 改进型。可配E2000 系列,E6000 系列,K51 系列仿真器,用于仿真MCS51 系列及兼容单片机,可仿真

25、CPU 种类为8031/32, 8051/52, 875X, 89C5X,89CX051, 华邦的78E5X, LG 的97C51/52/1051/2051。配有40脚DIP 封装的转接座,可选配44 脚PLCC封装的转接座选配2051转接座可仿真20 脚DIP封装的89CX051CPU。当用户板功耗不大时，可以短接5V 电源输出跳线，由仿真器供电给用户板，一般情况下请不要短接此跳线。如果短接复位信号输出跳线，当用软件复位程序时，仿真头的复位脚会输出一个复位信号，以复位用户板的其它器件。注意：如果用户板有复位电路，请不要短接此跳线。2) PODH8X5X / PODH591 仿真头PODH8X

26、5X运用PHILIPS授权的HOOKS技术，用PHILIPS芯片作为仿真芯片，来仿真各类与MCS51 兼容的MCU，仿真头的原有的P87C52可仿真通用的8X5X系列芯片，可以将P87C52 换成PHILIPS的P89C51Rx+或P89C51Rx2来仿真相应的MCU，也可以换成PHILIPS 的P89C66x 用于仿真PHILIPS 的P89C66x 系列MCU。因为P89C51RD2 和P89C66X 内部带有扩展RAM，可以借用P89C51RD2 或P89C66x 来仿真带扩展RAM 的CPU，例如Winbond的78E58B、78E516 等。PODH8X5X 可以从外部引入仿真电源，

27、来仿真2.7V5.5V用户电压，当用户需要仿真低电压时，将“电源选择跳线”接成“外部电源接入”方式即可。仿真头的低电压由用户板提供。注意：当用户想仿真低电压时，仿真头上的仿真CPU必须能工作于低电压状态。3.2.2 仿真器介绍1) 仿真器使用9 针串行口，与PC 机用两头为孔的串行电缆连接。对于一些只有USB 口而没有串口的计算机，可以使用USB转串口电缆将USB 转成串行口。2) 根据仿真器型号不同，逻辑测试钩插座可能只有一个。3) 根据仿真器型号不同，可能会没有20 芯仿真电缆插座。4) 电源为直流5V/1A（最小），电源插孔的极性为内“正”外“负”。3.2 Proteus介绍3.2.1

28、Proteus简介Proteus软件是英国Labcenter electronics公司出版的EDA工具软件（该软件中国总代理为广州风标电子技术有限公司）。它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件。它是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具。虽然目前国内推广刚起步，但已受到单片机爱好者、从事单片机教学的教师、致力于单片机开发应用的科技工作者的青睐。Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真软件)，从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到PCB设计，真正实现了从概念到产品的完整设计。它还是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三

29、合一的设计平台，其处理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年即将增加Cortex和DSP系列处理器，并持续增加其他系列处理器模型。在编译方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多种编译器。 3.2.2 基本操作图3.2.2（1） 打开Proteus后的主界面图3.2.2（2） 基本操作介绍（1）选择元件：P按钮常用元件所在库及名称名称 所在库名 元件名51单片机 Microprocessor AT89C51电阻 Resistors排阻 Resistors RESPACK电容 Capacit

30、ors晶振 Miscellaneous CRYSTAL继电器 Switches&Relays G2R三级管 Transistors7段数码管 Optoelectronics 7SEG-COM-AN（共阳）7SEG-COM-CAT（共阴）LED 同上 LED-BLUE/GREEN两位、四位数码管 同上 7SEG-MPX2/MPX4（2）选择要使用的元件在Pick Device窗口双击相应元件名称，即可将元件添加到主界面左侧的列表中（3）放置元件到绘图区单击列表中的元件，然后在右侧的绘图区单击，即可将元件放置到绘图区。（每单击一次鼠标就绘制一个元件，在绘图区空白处单击右键结束这种状态）（4

31、）删除元件右击元件一次表示选中（被选中的元件呈红色），选中后再一次右击则是删除。（5）移动元件右击选中，然后用左键拖动。（6）旋转元件左下角旋转工具栏（7）元件连线在引脚上鼠标指针变成X状，单击，移动到目的引脚，再次单击。（8）删除连线同删除元件（9）绘制电源和地单击工具栏上的左起第8个工具（Inter-Sheet Terminal），左侧工具栏显示TERMINALS，可在其中选择POWER或GROUND，像放置元件一样放置到绘图区。3.2.3 具有4大功能模块（1）智能原理图设计（ISIS）丰富的器件库：超过27000种元器件，可方便地创建新元件：智能的器件搜索：通过模糊搜索可以快速定位所需

32、要的器件；智能化的连线功能：自动连线功能使连接导线简单快捷，大大缩短绘图时间；支持总线结构：使用总线器件和总线布线使电路设计简明清晰；可输出高质量图纸：通过个性化设置，可以生成印刷质量的BMP图纸，可以方便地供WORD、POWERPOINT等多种文档使用。 （2）完善的电路仿真功能（Prospice） ProSPICE混合仿真：基于工业标准SPICE3F5，实现数字/模拟电路的混合仿真； 超过27000个仿真器件：可以通过内部原型或使用厂家的SPICE文件自行设计仿真器件，Labcenter也在不断地发布新的仿真器件，还可导入第三方发布的仿真器件；多样的激励源：包括直流、正弦、脉冲、分段线性脉

33、冲、音频（使用wav文件）、指数信号、单频FM、数字时钟和码流，还支持文件形式的信号输入；丰富的虚拟仪器：13种虚拟仪器，面板操作逼真，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器、直流电压/电流表、交流电压/电流表、数字图案发生器、频率计/计数器、逻辑探头、虚拟终端、SPI调试器、I2C调试器等；生动的仿真显示：用色点显示引脚的数字电平，导线以不同颜色表示其对地电压大小，结合动态器件（如电机、显示器件、按钮）的使用可以使仿真更加直观、生动；高级图形仿真功能（ASF）：基于图标的分析可以精确分析电路的多项指标，包括工作点、瞬态特性、频率特性、传输特性、噪声、失真、傅立叶频谱分析等，还可以进行一致性分析；

34、（3）独特的单片机协同仿真功能（VSM） 支持主流的CPU类型：如ARM7、8051/52、AVR、PIC10/12、PIC16、PIC18、PIC24、dsPIC33、HC11、BasicStamp、8086、MSP430等，CPU类型随着版本升级还在继续增加，如即将支持CORTEX、DSP处理器； 支持通用外设模型：如字符LCD模块、图形LCD模块、LED点阵、LED七段显示模块、键盘/按键、直流/步进/伺服电机、RS232虚拟终端、电子温度计等等，其COMPIM（COM口物理接口模型）还可以使仿真电路通过PC机串口和外部电路实现双向异步串行通信；实时仿真：支持UART/USART/EUS

35、ARTs仿真、中断仿真、SPI/I2C仿真、MSSP仿真、PSP仿真、RTC仿真、ADC仿真、CCP/ECCP仿真；编译及调试：支持单片机汇编语言的编辑/编译/源码级仿真，内带8051、AVR、PIC的汇编编译器，也可以与第三方集成编译环境（如IAR、Keil和Hitech）结合，进行高级语言的源码级仿真和调试； （4）实用的PCB设计平台 原理图到PCB的快速通道： 原理图设计完成后，一键便可进入ARES的PCB设计环境，实现从概念到产品的完整设计；先进的自动布局/布线功能：支持器件的自动/人工布局；支持无网格自动布线或人工布线；支持引脚交换/门交换功能使PCB设计更为合理；完整的PCB设计

36、功能：最多可设计16个铜箔层，2个丝印层，4个机械层（含板边），灵活的布线策略供用户设置，自动设计规则检查，3D 可视化预览；多种输出格式的支持：可以输出多种格式文件，包括Gerber文件的导入或导出，便利与其它PCB设计工具的互转（如protel）和PCB板的设计和加工。 3.2.4 Proteus提供了丰富的资源（1）Proteus可提供的仿真元器件资源：仿真数字和模拟、交流和直流等数千种元器件，有30多个元件库。 （2）Proteus可提供的仿真仪表资源 ：示波器、逻辑分析仪、虚拟终端、SPI调试器、I2C调试器、信号发生器、模式发生器、交直流电压表、交直流电流表。理论上同一种仪器可以在

37、一个电路中随意的调用。 （3）除了现实存在的仪器外，Proteus还提供了一个图形显示功能，可以将线路上变化的信号，以图形的方式实时地显示出来，其作用与示波器相似，但功能更多。这些虚拟仪器仪表具有理想的参数指标，例如极高的输入阻抗、极低的输出阻抗。这些都尽可能减少了仪器对测量结果的影响。 （4）Proteus可提供的调试手段 Proteus提供了比较丰富的测试信号用于电路的测试。这些测试信号包括模拟信号和数字信号。 3.2.5 电路功能仿真 图3.2.5 Proteus仿真界面在PROTEUS绘制好原理图后，调入已编译好的目标代码文件：*.HEX，可以在PROTEUS的原理图中看到模拟的实物运

38、行状态和过程。 PROTEUS 是单片机课堂教学的先进助手。PROTEUS不仅可将许多单片机实例功能形象化，也可将许多单片机实例运行过程形象化。前者可在相当程度上得到实物演示实验的效果，后者则是实物演示实验难以达到的效果。 它的元器件、连接线路等却和传统的单片机实验硬件高度对应。这在相当程度上替代了传统的单片机实验教学的功能，例：元器件选择、电路连接、电路检测、电路修改、软件调试、运行结果等。 课程设计、毕业设计是学生走向就业的重要实践环节。由于PROTEUS提供了实验室无法相比的大量的元器件库，提供了修改电路设计的灵活性、提供了实验室在数量、质量上难以相比的虚拟仪器、仪表，因而也提供了培养学

39、生实践精神、创造精神的平台 随着科技的发展，“计算机仿真技术”已成为许多设计部门重要的前期设计手段。它具有设计灵活，结果、过程的统一的特点。可使设计时间大为缩短、耗资大为减少，也可降低工程制造的风险。3.3 程序流程图由以下流程图可知，系统先检测开关3（正反转开关）的信号。如果是0信号（开的状态），则发出正转信号，电动机正转，反之电动机反转。检测完开关3，接下来检测开关1（加速开关），若信号为1（关的状态），发出加速的信号，电动机加速，若信号为0（开的状态），速度保持不变。再检测开关2（减速开关），若信号为1（关的状态），发出减速的信号，电动机减速，若信号为0（开的状态），速度保持不变。系统一

40、直对三个开关信号循环检测，循环的执行程序。流程图如下：图3.3 流程图3.4 汇编设计K1 BIT P1.4 ；加速键K2 BIT P1.5 ；减速键K3 BIT P1.6 ；正反键CLK BIT P0.0 ；速度控制信号ZF BIT P0.1 ；正反控制信号PWMH EQU 30H ；调宽值，定时器所赋值PWML EQU 31HORG 0000HLJMP MAINORG 000BH ；中断1控制周期LJMP TIMER1ORG 001BH ；中断3控制脉宽LJMP TIMER2ORG 0030HMAIN: MOV PWMH,#00H MOV PWML,#0FH MOV TMOD,#11H ；

41、两个定时器都工作在方式1 MOV TH0,#00H ；65.536mm定时 MOV TL0,#00H MOV TH1,PWMH ；脉宽 MOV TL1,PWML SETB EA ；CPU允许中断 SETB ET0 ；允许定时器T0中断 SETB ET1 ；允许定时器T1中断 SETB TR0 ；定时器T0计数 CLR CLKLOOP: JB K3,LOOPZF ；高电平逆时针转，低电平顺时针转 CLR ZF ；针转 LJMP LOOPK1LOOPZF: SETB ZFLOOPK1: JB K1,LOOPK2 ；K1按下加速 LCALL DELAY MOV A,PWML ADD A,#1 ；调宽值低4位加1 MOV PWML,A MOV A,PWMH ADDC A,#0 ；调宽值高4位加1 MOV PWMH,A JNC LOOPK