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PROTEUS的单片机教学与应用仿真.pdf

PROTEUS的单片机教学与应用仿真

用户3885770729
2013-11-07 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《PROTEUS的单片机教学与应用仿真pdf》,可适用于IT/计算机领域

年第期advmesnetcomcn(广告专用)PROTEUS的单片机教学与应用仿真u绍兴托普信息职业技术学院周灵彬张靖武摘要以PROTEUS为单片机系统设计与仿真平台,用单片机课程教学与单片机应用产品研发中的四个典型实例,论述了PROTEUS在单片机课程教学和产品研发中的作用和实际价值。PROTEUS明显提高了教学质量,促使单片机课程的教学改革走出了一条仿真教学的新路PROTEUS显著缩短了单片机应用产品的研发周期,促进了单片机应用产品研发过程的改革。关键词单片机教学PROTEUS仿真虚拟实验室由于计算机技术的飞速发展,许多领域都出现了仿真系统,明显促进了各领域科技事业的发展。仿真技术的出现与发展是科技发展的必然结果,是现代科技的关键技术之一,并逐渐成为科技人员的必备技术。PROTEUS是在这种形势下应运而生并迅速发展的仿真系统。PROTEUS是英国Labcenter公司研发的多功能EDA。PROTEUS是模拟电路、数字电路、模数混合电路的设计与仿真平台更是单片机系统先进的设计与仿真平台。它真正实现了在计算机上完成从原理图与电路设计、电路分析与仿真、单片机代码级调试与仿真、系统测试与功能验证到形成PCB的完整的设计与仿真过程。它得到了越来越多的从事单片机事业的教师、工程技术人员以及众多的大学生和单片机技术爱好者的青睐。PROTEUS能设计并仿真由ARM、x、PIC、AVR、HC等系列单片机构成的系统有数千种元器件仿真模型有示波器、逻辑分析仪等十多种虚拟仪器有各种信号激励源有ASF高级图表仿真。PROTEUS还提供了编辑源程序、生成目标代码、调试和与第三方集成开发环境联合仿真的环境。PROTEUS为单片机教学与应用研发提供了一个完整的虚拟实验室。特别提出:由于PROTEUS仿真模型是根据生产厂家提供的技术参数文件来建立的,所以仿真极接近实际这使它超越了虚拟,成为具有现实意义的教学、研发平台。启动PROTEUS后将出现ISIS设计与仿真的交互式窗口,如图所示。图中有丰富的菜单栏、工具栏和仿真按钮(最下一行中)有设计与仿真中各种对象列表的对象选择器,有能看到设计全貌的预览窗口,有用于设计与仿真的编辑区。图中编辑区正进行单片机中断优先级仿真演示实验的设计。应注意设计包括电路设计(左)和软件设计(右)。图PROTEUSISIS窗口和编辑区中的电路设计与软件设计papermesnetcomcn(投稿专用)年第期MicrocontrollersEmbeddedSystems图用SRAM扩展单片机RAM的电路本文通过单片机教学实践和产品研发实例,论述了PROTEUS在单片机教学和单片机应用产品研发的地位和作用。PROTEUS是单片机教学与应用产品研发的高效、经济、可靠的单片机系统设计与仿真平台。教学质量明显提高学生反映单片机课难懂,难学。为提高教学效果,我们曾设计近个演示电路板。但效果不理想,还费时费力。这是因为演示电路板小,且需携带计算机、电源、仿真器、编程器之故。自从将PROTEUS仿真演示教学引入课堂教学后,其极为接近实际的动态演示激发了学生兴趣、提高了学习的积极性。PROTEUS使抽象变形象,使重点易懂、难点化解。例如,中断优先级是课堂教学的重点、难点。以往学生在课堂上听不懂,课后也搞不清。现在用PROTEUS在多媒体教室进行仿真,学生也亲自参加,效果很好。学生不仅学懂了,学习的主动性也明显提高。图为中断优先级PROTEUS仿真演示界面,正在演示的是高优先级中断能中断低优先级中断的仿真片段。在PROTEUSISIS窗口中设计好电路、编写好程序并生成目标代码后,再将目标代码装入单片机中。应用两个由开关控制的外中断(INT和INT),程序设置INT为高优先级。启动仿真后,主程序数码管依次显示、、直到,再循环。若显示时按低优先级按键产生INT外中断,则中断主程序,其数码管固定显示,启动低优先级中断服务程序。低优先级数码管从开始显示运行,若当运行到显时按高优先级按键产生高优先级INT外中断,这时低优先级中断被高优先级中断而中断,低优先级数码管固定显,启动高优先级中断服务程序。高优先级数码管依次显示、,,直到显示后结束高优先级中断服务程序,返回执行低优先级尚未完成的中断服务程序低优先级数码管接着显示、,结束该中断服务程序,再返回到执行主程序,主程序的数码管显示继续从、递增至后再循环。学生参与操作,演示直观清晰。学生郑写道:PROTEUS促使我对知识的渴望,真的很微妙!。学生学用结合、动手能力明显提高将PROTEUS引入单片机原理实验室。学生先进行PROTEUS设计与仿真,仿真成功后,再进行实际实验。很多重点、难点在学生的PROTEUS实践中得到解决。例如,做用SRAM扩展单片机RAM技术实验。以往,学生用单片机实验箱做该实验,因实验箱封闭性、显示信号不佳等缺点而使效果不好。学生难做、难懂、效果差。现学生先用PROTEUS进行该实验的设计与仿真,效果大增。实践证明:PROTEUS是学生学与用、理论与实践相结合的优秀平台。图高优先级中断能中断低优先级中断的仿真片段PROTUES仿真动态、直观,过程与结果统一,测量与调试统一,使学生增强了学习单片机的信心。学生最难搞懂的读写时序也能懂了。图为该实验的PROTEUS设计与仿真图。图中右下方是用来测试与分析的PROTEUS高级图表。图为PROTEUS高级图表仿真得出的外部RAM的读写时序。这些都是在学生亲自操作下得出的结果,很直观。学生邱写道:PROTEUS软件非常好。每次成功的一刹那,总是让我欣喜若狂!。年第期advmesnetcomcn(广告专用)图外部RAM读、写时序图单片机DA接口电路的PROTEUS设计与仿真学生的独立操作和创造能力明显提高单片机课程设计是以学生为主的实践教学活动。选好课题及课题大致方案后,分两步进行:¹PROTEUS设计与仿真,包括方案调整,直至仿真成功º根据PROTEUS设计与仿真结果,进行实际电路安装与调试,直至实际作品制作成功。经学生实践证明:仿真结果成功后,只要安装正确无误,焊接可靠,布线合理,实际作品都会得到与PROTEUS设计与仿真一致的结果。课程设计的主要内容是单片机接口技术。例如,用单片机控制DAC实现数模(DA)转换)))这也是重点、难点。以往学生主动性差、信心不足、成功率低、器件损坏多。现在学生各自先用PROTEUS进行设计与仿真,每个学生都拥有一个非常完整的虚拟实验室。学生可在PROTEUSISIS窗口中大胆进行电路设计、程序设计、测量、调试、修改。不仅不会损坏元器件和仪器,且在安装实物作品前就可看到结果。学生胆子大了。独立操作能力、主动性、积极性和创造力都得到发挥。图是单片机DA接口电路的PROTEUS设计与仿真图,右上角为连接的虚拟示波器。单片机程序中给出的数字数据经过DA转换后成为鱼形图。图是仿真时从虚拟示波器观察到的DA转换结果鱼形图。学生在此基础上再安装实际电路,用实际示波器观察的结果与仿真结果一致。成功率很高。所以,仿真促进了单片机课程设计的成功,从而提高了学生的实际单片机系统设计与制作能力。学生黄写道:PROTEUS形象地显示了电路的正确性和结果。我们用它设计、仿真,点击仿真按钮,结果就显出来了,很有意思!它指导我在面包板上安装了接近完美的作品。图DA转换虚拟示波器仿真片段图PROTEUS是单片机应用产品研发的先进手段单片机在消费类产品中获得了广泛的应用,是产品智能化的核心。日期、时间、时温循环显示屏幕是单片机应用产品的一种。有多种款式,适用于公共汽车等公共场所中。它在一块位LED显示屏上每隔相等的时间,交替循环显示日期、时间、时温。应企业要求,我们研发了一款同类产品。采用性价比高的ATC单片机,高性能低功耗时钟芯片DS,智能数字温度传感器DSB。因而优化了电路,提高了产品质量,增加了产品的品味。像这些比较复杂的器件,PROTEUS库中都有仿真模型。用papermesnetcomcn(投稿专用)年第期MicrocontrollersEmbeddedSystemsPROTEUS作为产品研发的手段,整个设计与仿真都是在PROTEUSISIS窗口的编辑区中进行。产品开发过程分为步:¹在PROTEUS平台上进行单片机系统电路设计、选择元器件、接插件、连接电路和电气检测等。(简称PROTEUS电路设计)º在PROTEUS平台上进行单片机系统源程序设计、编辑、汇编编译、调试,最后生成目标代码文件(*hex)。(简称PROTEUS软件设计)»在PROTEUS平台上将目标代码文件加载到单片机系统中,并实现单片机系统的实时交互、协同仿真。(简称PROTEUS仿真)¼仿真正确后,安装实际单片机系统电路,并将目标代码文件(*hex)下载到实际单片机(如ATS)中运行、调试。若出现问题,可与PROTEUS设计与仿真相互配合调试,直至运行成功。(简称实际产品安装、运行与调试)图为该产品的PROTEUS电路设计和仿真片段。它正显示时温为e,并以蓝色发光管点亮来指示。(我们录制了整个仿真过程,需要视频资料者可免费索取。)实践证明:只要元器件无误、安装正确、焊接牢靠,基本都能顺利通过PROTEUS改变并缩短了单片机应用产品的研发过程,是单片机应用产品研发的设计与仿真平台省力、省钱、省时。文中实例的仿真电路与程序、仿真视频,可发电子邮件到Email:zlbcomcom免费索取。图循环显示屏幕的PROTEUS设计与仿真片段参考文献张靖武,周灵彬单片机系统的PROTEUS设计与仿真M北京电子工业出版社,深圳风标科技有限公司PROTEUS在电类教学与科研中的应用C研讨会专刊,李学礼,林海峰基于PROTEUS软件的单片机实验室建设J单片机与嵌入式系统应用,()周灵彬(讲师),主要研究方向为电类课程教学和单片机应用张靖武(教授),主要研究方向为单片机课程教学和应用。(收修改稿日期:)(上接)的延时,程序代码段如下:LCALLDELYSINCSecondDELYS:MOVR,#D:MOVR,#D:MOVR,#DJNZR,$DJNZR,DDJNZR,DRET通过KeilC测试,其实际延迟时间为s。虽然C语言实现延时方式的汇编代码复杂度增加,但是与汇编语言实现的方式性能差距并不大。总结汇编语言在实时性方面具有较大的优越性,虽然使用KeilC可以在C语言程序中嵌入汇编代码,但是复杂度明显提高。实验证明,只要合理地运用C语言,在延时编程方面就可以达到与汇编语言相近的精度。为了获得精确的时间延迟,可通过KeilC工具的仿真功能,调整延迟量,从而得到较理想的结果。参考文献InfiniteSpaceStudioisjfk单片机KeilC延时程序的简单研究EBOLhttp:wwwicwinnetShowArtitleASPartid=catid=沈舷延时程序延时时间的精确计算电工技术与自动化J,():,蹇兴亮单片机定时中断的精确定时编程方法种种J单片机与嵌入式系统应用,()聂毅单片机定时器中断时间误差的分析及补偿J微计算机信息,,():方飞(硕士),主要研究方向为嵌入式系统应用。(收稿日期:)

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