实验一 基于proteus的单片机系统设计与仿真

开机用户名：student 密码：回车,实验上机的用户名,实验结束后,清除本人本次的实验内容；实验箱、仪器使用记录本、椅子等按规定整理、填写好后，放至原位，教师检查签名；关闭计算机主机和显示器，再离开。,实验报告的格式,一次实验一份实验报告；每份实验报告都有一个实验封面；实验内容、实验目的、实验设备、实验电路图（可打印）、程序流程图、程序源码（可打印）、实验小结（心得体会、或改进建议）；可以每次实验交一份（老师），也可以全部实验结束后一起交（学习委员/课代表）。,实验一 基于proteus的单片机系统设计与仿真,内容提要,PROTEUS简介PROTEUS ISIS的特点PROTEUS VSM仿真与分析PROTEUS ARES应用介绍Proteus 6 Professional简介,PROTEUS简介,Proteus 是一个基于ProSPICE混合模型仿真器的，完整的嵌入式系统软、硬件设计仿真平台。ISIS (Intelligent Schematic Input System)智能原理图输入系统，系统设计与仿真的基本平台；VSM (Virtual System Modelling)仿真单元含混合模型仿真、动态器件库、VSM仿真、高级图形仿真（ASF）等；ARES (Advanced Routing and Editing Software) 高级PCB布线编辑软件。,ISIS （智能原理图输入系统）,是proteus系统的中心电路原理图设计PCB设计等,ISIS 的特点,个性化的编辑环境：用户可自定义图形外观，包括线宽、填充类 型、字符等,也可以使用模板。快捷选取/放置器件：通过模糊搜索可快速从器件库中选取器件。原理图自动连线：自动连线功能使得连线轻松快捷。 导线复制: 减轻了繁琐的重复画线,方便快捷的元器件替换：替换过程中同时保留了原来的连线，省时省力。导线的连续标号：快速实现网络标号的标注。元器件的自动标号：不必担心器件名称的重复，减少ERC时发生的错误。简洁的总线:使原理图一目了然。,原理图示例1：PWM电机控制,混合显示仿真图表,动态器件使仿真直观生动,CPU可加载程序运行,原理图示例2：锁相环电路层次化设计,子电路,模块电路,PROTEUS VSM虚拟系统模型,支持ARM7，PIC ，AVR，HC11以及8051系列的微处理器CPU模型；支持如IAR、Keil和Hitech等开发工具的C源码和汇编的调试；交互外设模型有LCD显示、RS232终端、通用键盘、开关、按钮、LED等；14种虚拟仪器：示波器、逻辑分析仪、信号发生器、规程分析仪等；,PROTEUS VSM仿真与分析,PROTEUS VSM的仿真方式：交互式仿真 检验用户所设计的电路是否能正常工作.基于图表的仿真(ASF)用来研究电路的工作状态及进行细节的测量.PROTEUS VSM中的仿真工具：探针直接布置在线路上，用于采集和测量电压/电流信号；电路激励系统的激励信号源；虚拟仪器用于定性分析电路的运行状况；曲线图表用于定量分析电路的参数指标。,交互式仿真实例（741放大电路）,交互式电路仿真是电路分析的一个最重要的部分。输入原理图后，通过在期望的观测点放置电流/电压探针，或虚拟仪器，点击运行按钮，即可观测到电路的实时输出。,多元的仿真结果显示,利用不同颜色电路连线显示相应电压利用箭头显示电流方向,探针实时显示电压/电流值,显示元件参数信息,多种显示单元,PROTEUS微处理器系统仿真,单片机系统的仿真是PROTEUS VSM的一大特色。Proteus将源代码的编辑、编译和仿真整合到同一设计环境中，这样使得用户可以在设计中直接编辑、编译、调试代码，并直观地看到用户源程序修改后对仿真结果的影响。CPU模型有ARM7（LPC21xx）、PIC、Atmel AVR、Motorola HCXX以及8051/8052系列。同时模型库中包含了LED/LCD显示、键盘、按钮、开关等通用外围设备。Proteus包含简明的代码编辑工具，并内嵌了MCS51、HC11、AVR、PIC单片机的汇编编译器。还可以与第三方IDE联合仿真。VSM甚至能仿真多个CPU，它能便利处理两个或以上微控制器的联结与设计。,第三方工具的应用,第三方代码生成工具 : Proteus许多共享汇编软件或编译器可从系统CD上安装到Proteus 的TOOLS目录下，并且会被自动作为Proteus的代码生成工具。 第三方源代码编辑器 :PROTEUS VSM 提供了一个简明的源代码文本编辑器SRCEDIT ,用户还可使用第三方源代码编辑器，如UltraEdit 。第三方IDE ：用户可使用第三方IDE，如IARs Embedded Workbench、 Keil 、Microchips MP-LAB和Atmels AVR studio开发源代码，并进行编辑，生成可执行文件（如HEX或COD文件）在Proteus VSM 中，将可执行文件下载到MCU，然后进行仿真。,PROTEUS ARES应用介绍,一、 ARES (Advanced Routing and Editing Software)的基本特点:1.支持16个铜箔层,2个丝印层,4个机械层;2.自动回注,支持引脚交换和门交换;3.强大的编辑功能;4.完备的器件库(包括SM782标准的SMT封装库);5.输出格式适合多数的打印机或绘图仪.,PROTEUS ARES应用介绍,二、从ISIS到ARES 在ISIS中设计好的原理图，确认器件封装正确后点击工具栏的“ARES”命令按钮 就可以直接导出网络表并自动打开ARES。三、PCB的布局布线 先用2D工具在Borad Edge层设计PCB外框，然后可以自动或人工器件布局（Place），再进行布线（Route）。,PROTEUS ARES应用介绍,器件布局,自动布线,Proteus 6 Professional简介,简单介绍一下初学者如何用Proteus 6 Professional来仿真AVR单片机，至于Proteus 6 Professional的其他功能在这里暂不做介绍，有兴趣的请参看Proteus 6 Professional的英文帮助文档。,基本操作,图形编辑窗口预览窗口对象选择器窗口图形编辑的基本操作,图形编辑窗口（The Editing Window）,用来绘制原理图这个窗口是没有滚动条的，可用预览窗口来改变原理图的可视范围。它的正确操作中键放缩原理图；左键放置元件；右键选择元件；双击右键删除元件；先右键后左键编辑元件属性；先右键后左键拖动元件；连线用左键，删除用右键。,预览窗口（The Overview Window）,当你在元件列表中选择一个元件时，它会显示该元件的预览图；当你的鼠标焦点落在原理图编辑窗口时（即放置元件到原理图编辑窗口后或在原理图编辑窗口中点击鼠标后），它会显示整张原理图的缩略图，并会显示一个绿色的方框，绿色的方框里面的内容就是当前原理图窗口中显示的内容，因此，你可用鼠标在它上面点击来改变绿色的方框的位置，从而改变原理图的可视范围。,模型选择工具栏（Mode Selector Toolbar）,自己去尝试！,元件列表（The Object Selector）,用于挑选元件（components）、 终端接口（terminals）、 信号发生器（generators）、 仿真图表（graph）等。举例，当你选择“元件（components）”，单击“P”按钮会打开挑选元件对话框，选择了一个元件后（按了“OK”），该元件会在元件列表中显示，以后要用到该元件时，只需在元件列表中选择即可。,电路原理图的设计流程,设置编辑环境：用户可自定义 图形外观，包括线宽、填充类 型、字符等。原理图连线：点击元件引脚或 者先前连好的线，就能实现连 线；也可使用自动连线工具连 线；建立网络表：网络表是电路板 与电路原理图之间的纽带。建 立的网表用于PCB制板。报表输出：材料报表、ERC报 表等。,微处理器系统仿真与分析步骤1、原理图输入,2、建立源代码文件（Proteus自带的编译环境） 汇编环境,a.选择代码生成工具,b.建立新的源代码文件,c.定义新的源代码文件名称,3、源代码文件与单片机的链接,a.源代码编辑,b.源代码编译、链接,c.将HEX文件载入单片机,对51芯片，点击右键选中，点击左键弹出对话框。,4、交互式仿真,实时显示系统输出结果,实时显示元器件 引脚电平,5、弹出式窗口,源代码窗口：提供了四种程序执行命令按钮,程序调试断点,处理器程序计数器的当前位置,内部数据存储器窗口,SFR存储器窗口,CPU寄存器窗口,观测窗口,参考书推荐,基于PROTEUS的电路及单片机系统