基于PROTEUS仿真的数字电子钟设计

基于PROTEUS仿真的数字电子钟设计单片机技术是现代电子工程领域一门迅速发展的技术，它的应用已经渗透到各种嵌入式系统中。随着计算机技术的普及,采用Proteus软件与Keil软件整合构建单片机虚拟实验平台。可以使教师在讲述理论的同时，利用Proteus软件进行仿真、演示，使学生消除“抽象感”增加学习的兴趣。使课堂教学更生动、直观使单片机课程中一些基本理论和基本概念更加容易理解。标签：虚拟模拟仿真0引言Proteus软件是英国Labcenterelectronice公司开发的电路分析与实物仿真软件。它不仅具有其他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工具。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；有各种虚拟仪器，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器等。②支持主流单片机系统的仿真。目前支持的单片机类型有：8051系列、AVR系列、ARM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。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等软件。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。1数字钟电路设计数字钟的原理框图如图1所示。它由以下几个部件组成：单片机AT89S52、电源、时分显示部件。时分显示采用动态扫描，可以降低对单片机I/O口数的要求，同时也降低系统的功耗。时分显示模块以及显示驱动都通过AT89S52的I/O口控制。电源部分：两种方法：一种是由220V的市电通过变压、整流稳压（主要用7805稳压块）来得到+5V电压，维持系统的正常工作。另一种是用USB接口取+5V电压。2利用Proteus仿真软件进行电路图绘制如图2所示。电路的核心是单片机AT89S52。单片机的P3口八个引脚接LED显示器的段选码（a、b、c、d、e、f、g、dp）的引脚上，单片机的P1口六个引脚接LED显示器的位选码（2、3、4、5、6、7）的引脚上，在实际电路中P1口需要接1K的上拉电阻，电阻起限流作用。3系统的软件构成及功能本系统的软件系统主要可分为主程序（图3所示）和定时器中断程序两大模块。在程序过程中，加入了抗干扰措施。中断程序(图4所示)完成时间计数，时间调整，误差消除等功能。中断采用AT89S52内部T0中断实现，定时时间为125ms，当时间到达125ms×8，即1分钟时，分计数缓冲器增加1，到达1小时，则时计数缓冲器自动增加1，并将分、时的个位、十位放入显示缓冲器。当分计数缓冲器和时计数缓冲器分别到达60min、24h时，则对它们清零，以便从新计数。在中断设计中，还通过软件实现了累计误差消除功能，使整个系统时间的精确度得到保证。4KeilC与Proteus连接调试4.1假若KeilC与Proteus均已正确安装在D:\ProgramFiles的目录里。4.2安装KeilC与Proteus的连接插件vdmagdi.exe。4.3进入KeilCμVision2开发集成环境，创建一个新项目(Project)，并为该项目选定合适的单片机CPU器件（如：Atmel公司的AT89S52）。并为该项目加入KeilC源程序。部分源程序如下：#includeintcount=0；intcount2hz=0；intsecond=55，min=59，hour=23；intdp=0x80；intled[10]={0x3f，0x06，0x5b，0x4f，0x66，0x6d，0x7d，0x07，0x7f，0x6f}voidmain(void){intb；init()；TMOD=0x01；TH0=(65536-50000)/256；TL0=(65536-50000)%256；ET0=1；EA=1；TR0=1； while(1) {display(keyscan())；P1=0xff；//allledoffP3=led[second%10]；//秒個位置数 P1_7=0；//动态刷新显示开1for(b=0；b<=10；b++)；//delayandkeepP1=0xff；//allledoffP3=led[second/10]；//秒十位置数P1_6=0；//动态刷新显示开2for(b=0；b<=10；b++)；//delayandkeep P1=0xff；//allledoffP3=led[min%10]|(dp&0x80)；//分个位置数P1_5=0；//动态刷新显示开3for(b=0；b<=10；b++)；//delayandkeepP1=0xff；//allledoffP3=led[min/10]；//分十位置数P1_4=0；//动态刷新显示开4for(b=0；b<=10；b++)；//delayandkeepP1=0xff；//allledoffP3=led[hour%10]|0x80；//时个位置数P1_3=0；//动态刷新显示开5for(b=0；b<=10；b++)；//delayandkeepP1=0xff；//allledoffP3=led[hour/10]；//时十位置数P1_2=0；//动态刷新显示开6for(b=0；b<=10；b++)；//delayandkeep }}4.4单击“Project菜单OptionsforTarget”选项或者点击工具栏的“optionfortarget”按钮■，弹出窗口，点击“Debug”按钮，出现如图所示页面。在出现的对话框里在右栏上部的下拉菜单里选中“ProteusVSMDriver”。并且还要点击一下“Use”前面表明选中的小圆点。4.5roteus的设置进入Proteus的ISIS，鼠标左键点击菜单“Debug”，选中“useromotedebugermonitor”，如图所示。此后，便可实现KeilC与Proteus连接调试。4.6KeilC与Proteus连接仿真调试单击仿真运行开始按钮■，我们能清楚地观察到每一个引脚的电频变化，红色代表高电频，蓝色代表低电频。在LED显示器上显示23.5955。5结束语上述电子钟，无论在外观上还是功能上都实现了较为完善的设计。特别值得一提的是本系统在精度上的设计，突破传统的方法，对可能产生的积累误差采用“抵消法”，从而有效地降低了时间误差。采用Proteus软件与Keil软件整合构建单片机虚拟实验平台。学生首先在PC上利用Proteus软件自己搭建硬件电路，并利用系统提供的功能完成电路分析、系统调试和输出显示的硬件设计部分；同时在Keil软件中编制程序，进行相应的编译和仿真，完成系统的软件