毕业设计（论文）-基于Protels的出租车计价器设计.doc

第一章 绪论41.1 选题背景41.2 设计任务41.3 设计系统原理41.4 设计目标及要求5第二章 出租车计价器系统的硬件设计62.1 系统硬件结构框图62.2 AT89C51单片机简介62.3 测距单元霍尔传感器82.4 显示单元92.5 按键单元112.6 单片机最小系统122.7 时钟电路14第三章 出租车计价器系统的软件设计163.1 主模块163.2 计价模块173.3 中断模块213.3.1 中断系统213.3.2 中断应用223.3.3 车速信号采集中断程序223.4 显示模块23第四章 Proteus软件仿真与测试254.1 Proteus介绍254.1.1 Proteus 综述254.1.2 ISIS 设计274.1.3 Proteus ISIS 原理图设计：274.1.4 Proteus与Keil的联调294.2 仿真与测试294.2.1 测试计程计价方式294.2.2 测试计时计价方式33致谢34参考文献3434第一章 绪论1.1 选题背景近些年来随着改革开放的经济大跨越的发展，我国出租车行业发展迅猛。出租车已经成为我国城市公共交通的重要组成部分和现代化城市必备的基础设施，成为人们生活中不可缺少的交通工具。然而出租车行业的发展与出租车计价器的发展紧密相关，因为出租车必须安装出租车计价器后才能够投入运营。计价器是出租汽车的经营者和乘坐出租汽车的消费者之间用于公平贸易结算的工具，因而计价器计价准确与否，直接关系到经营者和消费者的经济利益。依据国家有关法律、法规，出租汽车计价器是列入国家首批强制检定的工作计量器具之一，也是近年来国家质量技术监督部门强化管理的六类重点计量器具之一。在出租车是城市交通的重要组成部分，行业健康和发展也获得越来越多的关注。汽车计价器是乘客与司机双方的交易准则，它是出租车行业发展的重要标志，是出租车中最重要的工具。它关系着交易双方的利益。具有良好性能的计价器无论是对广大出租车司机朋友还是乘客来说都是很必要的。 1.2 设计任务本课题旨在通过proteus平台的仿真模拟，设计一个出租车计价器系统，希望对现有出租车计价器的性能的改善和提高起到一定的积极意义。本课题要求用单片机和电路技术设计一个精确方便的出租车计价器系统，并用proteus软件仿真，实现运用其主要功能的作用。1.3 设计系统原理出租汽车实行计时、计程并用的计价方式。出租车司机载客，按下开始键，系统开始运行。系统根据日期时间确定目前单价并进行实时反馈更新。计价器通过传感器获得行驶里程数据并进入系统进行金额运算并显示。如遇途中低速或者人为等待，则系统按照出租车等待时间计价方式开始计价。等待结束，将按等待时间计价方式计算获得的价格金额算入整体价格金额中并继续按里程计价方式进行计价。最后运营结束，系统运行停止，显示出总金额、里程数、日期时间。1.4 设计目标及要求系统能正确显示时间日期、行驶里程、等待时间、需支付总金额数。显示简明清晰，系统稳定可靠。主要功能有数据的复位、重置、暂停，长短途计价功能，数据输出功能，实时显示功能，计时计价计算功能等。金额计算标准：按照日期时间自动选择不同的单价。出租车起步后运行中，按公里数和等待时间双向进行车费计算。3公里、10公里为两个分割点，由不同的单价进行计算。途中时速低于12公里或应乘客要求停车等候时由等待时间计算车费。期间计价器可选择：启动停止、是否等待、数据重置。里程计价方式（计程方式）： 短途里程数 3公里：车价 = 起步价 14元 中途3公里 里程数 10公里：车价 = 起步价 14元 （ 里程数 起步里程数 ） 每公里单价 长途里程数 10公里：车价 = 起步 14元 （远程里程标准 10公里 起步里程数 3公里 ） 每公里单价 （ 里程数 远程里程标准 10公里 ） 远程每公里单价在5:00-23:00期间，起步费14元（包括一元的燃油费），可运营3公里，超过3公里后每公里单价为2.40元，总里程超过10公里后超过部分按每公里单价3.60元计算。在23:00-到次日5:00期间，起步费18元（包括一元的燃油费），可运营3公里，超过3公里后每公里单价3.10元，总里程超过10公里后超过部分按每公里单价4.70元计算。等待时间计价方式（计时方式）：在出租车载客营运途中因非承运人（一般为出租车驾驶员）责任时速低于一定数或应乘客要求停车等候时，出租车按等候时间价格计算金额。由于承运人（一般为出租车驾驶员）原因停驶时，承运人应暂停计费。每分钟按0.52元计算金额第二章 出租车计价器系统的硬件设计2.1 系统硬件结构框图单片机金额显示里程显示里程测量设置按键参数图2.1 采用单片机控制，利用单片机丰富的IO端口，及其控制的灵活性，实现基本的计价功能和显示功能。2.2 AT89C51单片机简介AT89C51是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机带有4K字节的可反复擦写的程序存储器（PENROM）。和128字节的存取数据存储器（RAM），这种器件采用ATMEL公司的高密度、不容易丢失存储技术生产，并且能够与MCS-51系列的单片机兼容。片内含有8位中央处理器和闪烁存储单元，有较强的功能的AT89C51单片机能够被应用到控制领域中。功能特性：AT89C51提供以下的功能标准：4K字节闪烁存储器，128字节随机存取数据存储器，32个I/O口，2个16位定时/计数器，1个5向量两级中断结构，1个串行通信口，片内震荡器和时钟电路。另外，AT89C51还可以进行0HZ的静态逻辑操作，并支持两种软件的节电模式。闲散方式停止中央处理器的工作，能够允许随机存取数据存储器、定时/计数器、串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存随机存取数据存储器中的内容，但震荡器停止工作并禁止其它所有部件的工作直到下一个复位。引脚描述：VCC：电源电压 GND：接地口P0口：P0口是一组8位漏极开路双向I/O口，即地址/数据总线复用口。作为输出口时，每一个管脚都能够驱动8个TTL电路。当“1”被写入P0口时，每个管脚都能够作为高阻抗输入端。P0口还能够在访问外部数据存储器或程序存储器时，转换地址和数据总线复用，并在这时激活内部的上拉电阻。P0口在闪烁编程时，P0口接收指令，在程序校验时，输出指令，需要接电阻。P1口：P1口一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口，P1的输出缓冲级可驱动4个TTL电路。对端口写“1”，通过内部的电阻把端口拉到高电平，此时可作为输入口。因为内部有电阻，某个引脚被外部信号拉低时输出一个电流。闪烁编程时和程序校验时，P1口接收低8位地址。P2口：P2口是一个内部带有上拉电阻的8位双向I/O口，P2的输出缓冲级可驱动4个TTL电路。对端口写“1”，通过内部的电阻把端口拉到高电平，此时，可作为输入口。因为内部有电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流。在访问外部程序存储器或16位地址的外部数据存储器时，P2口送出高8位地址数据。在访问8位地址的外部数据存储器时，P2口线上的内容在整个运行期间不变。闪烁编程或校验时，P2口接收高位地址和其它控制信号。P3口：P3口是一组带有内部电阻的8位双向I/O口，P3口输出缓冲故可驱动4个TTL电路。对P3口写如“1”时，它们被内部电阻拉到高电平并可作为输入端时，被外部拉低的P3口将用电阻输出电流。P3口除了作为一般的I/O口外，更重要的用途是它的第二功能，如下表所示：端口引脚第二功能P3.0RXDP3.1TXDP3.2INT0P3.3INT1P3.4T0P3.5T1P3.6WRP3.7RDP3口还接收一些用于闪烁存储器编程和程序校验的控制信号。RST：复位输入。当震荡器工作时，RET引脚出现两个机器周期以上的高电平将使单片机复位。ALE/：当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE输出脉冲用于锁存地址的低8位字节。即使不访问外部存储器，ALE以时钟震荡频率的1/16输出固定的正脉冲信号，因此它可对输出时钟或用于定时目的。要注意的是：每当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE脉冲时，闪烁存储器编程时，这个引脚还用于输入编程脉冲。如果必要，可对特殊寄存器区中的8EH单元的D0位置禁止ALE操作。这个位置后只有一条MOVX和MOVC指令ALE才会被应用。此外，这个引脚会微弱拉高，单片机执行外部程序时，应设置ALE无效。PSEN：程序储存允许输出是外部程序存储器的读选通信号，当AT89C51由外部程序存储器读取指令时，每个机器周期两次PSEN 有效，即输出两个脉冲。在此期间，当访问外部数据存储器时，这两次有效的PSEN 信号不出现。EA/VPP：外部访问允许。欲使中央处理器仅访问外部程序存储器，EA端必须保持低电平。需要注意的是：如果加密位LBI被编程，复位时内部会锁存EA端状态。如EA端为高电平，CPU则执行内部程序存储器中的指令。闪烁存储器编程时，该引脚加上+12V的编程允许电压VPP，当然这必须是该器件是使用12V编程电压VPP。XTAL1：震荡器反相放大器及内部时钟发生器的输入端。XTAL2：震荡器反相放大器的输出端。2.3 测距单元霍尔传感器霍尔器件是一种磁传感器。用它们可以检测磁场及其变化，可在各种与磁场有关的场合中使用。霍尔器件是以霍尔效应为其工作基础的。霍尔器件是在半导体薄片的两端通过控制电流，并在薄片的垂直方向上施加磁场，且垂直于电流和磁场方向上将产生电压即称为霍尔电压，这一现象就是霍尔效应。霍尔器件具有许多优点，它们的结构牢固，体积小，重量轻，寿命长，安装方便，功率小，频率高（可达1MHZ），耐震动，不怕灰尘、油污、水汽及盐雾等的污染或腐蚀。霍尔器件分为：霍尔元件和霍尔集成电路两大类，前者是一个简单的霍尔片，使用时经常需要将获得的霍尔电压进行放大。后者是将霍尔片和它的信号处理电路集成在同一个芯片上。出租车计价器一般用霍尔集成电路来测量里程。里程测量是通过将霍尔传感器的集成电路安装在车轮上方的铁板上，将磁铁安装在车轮上，旋转的车轮将磁铁对准集成电路时，霍尔传感器会输出一个脉冲信号，送到单片机，经过单片机的计算处理，将行驶的里程送到显示单元并显示出来。原理示意图如下：图2.22.4 显示单元本次设计用LCD显示，选取了LM016L液晶模块。LM016L液晶模块采用HD44780控制器，HD44780具有简单而功能较强的指令集，可以实现字符移动，闪烁等功能，LM016L与单片机MCU通讯可采用8位或4位并行传输两种方式，hd44780控制器由两个8位寄存器，指令寄存器（IR）和数据寄存器（DR）忙标志（BF），显示数RAM（DDRAM），字符发生器ROMA（CGOROM）字符发生器RAM（CGRAM），地址计数器RAM（AC）。IR用于寄存指令码，只能写入不能读出，DR用于寄存数据，数据由内部操作自动写入DDRAM和CGRAM，或者暂存从DDRAM和CGRAM读出的数据，BF为1时，液晶模块处于内部模式，不响应外部操作指令和接受数据，DDTAM用来存储显示的字符，能存储80个字符码，CGROM由8位字符码生成5*7点阵字符160中和510点阵字符32种。8位字符编码和字符的对应关系，它的容量仅64字节，可以自定义8个57点阵字符或者4个510点阵字符，AC可以存储DDRAM和CGRAM的地址，如果地址码随指令写入IR,则IR自动把地址码装入AC，同时选择DDRAM或CGRAM。结构图：LM016L液晶模块的引脚功能如下表所示：引脚符号功能说明1VSS一般接地2VDD接电源（+5V）3VEE液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高（使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度）。4RSRS为寄存器选择，高电平1时选择数据寄存器、低电平0时选择指令寄存器。5R/WR/W为读写信号线，高电平(1)时进行读操作，低电平(0)时进行写操作。6EE(或EN)端为使能(enable)端，下降沿使能。7D0底4位三态、 双向数据总线 0位（最低位）8D1底4位三态、 双向数据总线 1位9D2底4位三态、 双向数据总线 2位10D3底4位三态、 双向数据总线 3位11D4高4位三态、 双向数据总线 4位12D5高4位三态、 双向数据总线 5位13D6高4位三态、 双向数据总线 6位14D7高4位三态、 双向数据总线 7位（最高位）（也是busy flang）寄存器选择控制表RSR/W操作说明00写入指令寄存器（清除屏等）01都busy flag（DB7），以及读取位址计数器（DB0DB6）值10写入数据寄存器（显示各字型等）11从数据寄存器读取数据显示地址： 1234567800H01H02H03H04H05H06H07H40H41H42H43H44H45H46H47H91011121314151608H09H0AH0BH0CH0DH0EH0FH48H49H4AH4BH4CH4DH4EH4FH2.5 按键单元按键单元有7个按键，分别为：N接P27口 按一下可选择后面一位P接P26口 按一下可选择前面一位接P25口 可对数据进行增加接P24口 可对数据进行减少SET/START接P23口 设置时间，开始计价PAUSE接P13口 暂停键 暂停里程计价，进入等待时间的计时计价END 接P12口 对前一次的计费清零，为下次载客做准备图2.32.6 单片机最小系统单片机最小系统，或者称为最小应用系统，是指用最少的元件组成的单片机可以工作的系统。对51系列单片机来说，最小系统一般应该包括：单片机、晶振电路、复位电路。下面给出一个51单片机的最小系统电路图。图（2.6.1）复位电路：由电容串联电阻构成，由图并结合“电容电压不能突变”的性质，可以知道，当系统一上电，RST脚将会出现高电平，并且，这个高电平持续的时间由电路的RC值来决定。典型的51单片机当RST脚的高电平持续两个机器周期以上就将复位，所以，适当组合RC的取值就可以保证可靠的复位。取值原则就是要让RC组合可以在RST脚上产生不少于2个机周期的高电平。至于如何具体定量计算，可以参考电路根据不同实际情况而定。单片机复位电路就好比电脑的重启部分，当电脑在使用中出现死机，按下重启按钮电脑内部的程序从头开始执行。单片机也一样，当单片机系统在运行中，受到环境干扰出现程序跑飞的时候，按下复位按钮内部的程序自动从头开始执行。晶振电路：XTAL1 和XTAL2 是单片机上独立的输入和输出反相放大器，它们可以被配置为使用石英晶振的片内振荡器，或者是器件直接由外部时钟驱动。图2.6.1 中采用的是内时钟模式，即采用利用芯片内部的振荡电路，在XTAL1、XTAL2 的引脚上外接定时元件（一个石英晶体和两个电容），内部振荡器便能产生自激振荡。一般来说晶振可以在1.2 12MHz 之间任选，甚至可以达到24MHz 或者更高，但是频率越高功耗也就越大。典型的晶振取11.0592MHz（因为可以准确地得到9600波特率和19200波特率，用于有串口通讯的场合）/12MHz（产生精确的S级时歇,方便定时操作）。和晶振并联的两个电容的大小对振荡频率有微小影响，可以起到频率微调作用。当采用石英晶振时，电容可以在2040pF之间选择（本实验套件使用30pF）；当采用陶瓷谐振器件时，电容要适当地增大一些，在3050pF之间。通常选取33pF的陶瓷电容就可以了。2.7 时钟电路本设计中运用到了DS1302时钟芯片来构成所需的时钟电路。DS1302是美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗的实时时钟芯片，附加31字节静态RAM，采用SPI三线接口与CPU进行同步通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号和RAM数据。实时时钟可提供秒、分、时、日、星期、月和年，一个月小与31天时可以自动调整，且具有闰年补偿功能。工作电压宽达2.55.5V。采用双电源供电（主电源和备用电源），可设置备用电源充电方式，提供了对后背电源进行涓细电流充电的能力。DS1302用于数据记录，特别是对某些具有特殊意义的数据点的记录上，能实现数据与出现该数据的时间同时记录，因此广泛应用于测量系统中。DS1302的内部结构DS1302的分装图DS1302的引脚排列：其中Vcc1为后备电源，VCC2为主电源。在主电源关闭的情况下，也能保持时钟的连续运行。DS1302由Vcc1或Vcc2两者中的较大者供电。当Vcc2大于Vcc1+0.2V时，Vcc2给DS1302供电。当Vcc2小于Vcc1时，DS1302由Vcc1供电。X1和X2是振荡源，外接32.768kHz晶振。RST是复位/片选线，通过把RST输入驱动置高电平来启动所有的数据传送。RST输入有两种功能：首先，RST接通控制逻辑，允许地址/命令序列送入移位寄存器；其次，RST提供终止单字节或多字节数据的传送手段。当RST为高电平时，所有的数据传送被初始化，允许对DS1302进行操作。如果在传送过程中RST置为低电平，则会终止此次数据传送，I/O引脚变为高阻态。上电运行时，在Vcc2.0V之前，RST必须保持低电平。只有在SCLK为低电平时，才能将RST置为高电平。I/O为串行数据输入输出端(双向)。SCLK为时钟输入端。DS1302的工作原理：DS1302工作时为了对任何数据传送进行初始化，需要将复位脚（RST）置为高电平且将8位地址和命令信息装入移位寄存器。数据在时钟（SCLK）的上升沿串行输入，前8位指定访问地址，命令字装入移位寄存器后，在之后的时钟周期，读操作时输出数据，写操作时输出数据。时钟脉冲的个数在单字节方式下为8+8（8位地址+8位数据），在多字节方式下为8加最多可达248的数据。DS1302有12个寄存器，其中有7个寄存器与日历、时钟相关，存放的数据位为BCD码形式。此外，DS1302还有年份寄存器、控制寄存器、充电寄存器、时钟突发寄存器及与RAM相关的寄存器等。时钟突发寄存器可一次性顺序读写除充电寄存器外的所有寄存器内容。DS1302与RAM相关的寄存器分为两类：一类是单个RAM单元，共31个，每个单元组态为一个8位的字节，其命令控制字为C0HFDH，其中奇数为读操作，偶数为写操作；另一类为突发方式下的RAM寄存器，此方式下可一次性读写所有的RAM的31个字节，命令控制字为FEH(写)、FFH(读)。DS1302实例电路图第三章 出租车计价器系统的软件设计3.1 主模块开始后首先进行初始化、配置时间、显示起步价、里程，然后判断时间确定白天或者黑夜不同的单价。运行中按计时方式和计程方式双向进行车费计算。期间计价器可选择启动停止、是否等待、数据重置。图3.13.2 计价模块计价模块分为两部分：计时计价和计程计价判断计时计价和计程计价的程序代码：if(pulse_count - pulse_count_tmp 2)Show_Mileage();for(i = mileage_count_old;i 4)&(time_tmp423)if(mileage_count_new11)money_temp+=240;money0=money_temp/100;money1 = money_temp%100;Money_Show(money);elsemoney_temp+=360;money0=money_temp/100;money1 = money_temp%100;Money_Show(money);elseif(mileage_count_new11)money_temp+=310;money0=money_temp/100;money1 = money_temp%100;Money_Show(money);elsemoney_temp+=470;money0=money_temp/100;money1 = money_temp%100;Money_Show(money);mileage_count_old = mileage_count_new;else if(mileage_count_new != mileage_count_old & first_3_km = 2)first_3_km +;mileage_count_old = mileage_count_new;Show_Mileage();elseif(time6 != time_tmp6)Run_Show_Time(time_tmp);for(i = 0;i 2)/*money1 += 60;if(money1 99)money0 += 1;money1 %= 100;money0 += 0; money_temp+=60;money0=money_temp/100;money1 = money_temp%100;Money_Show(money);全速状态等待时间清0，切换为计程计价方式state = 0;P1 &= 0xfd;P1 |= 0x01;time_count = 0;图 （）3.3 中断模块3.3.1 中断系统“中断”是单片机应用中的重要概念，“中断系统”是单片机为实现中断、控制中断的重要功能部件。它使单片机能及时响应并处理运行过程中内部和外部的突发事件。它能及时处理单片机应用系统中随机发生的事件；解决单片机快速CPU与慢速外设间的矛盾，提高单片机工作效率；它还能及时处理单片机应用系统中出现故障等突发事件，提高单片机工作的可靠性。单片机执行程序的过程中，为响应内部和外部的随机发生的事件和突发事件，CPU暂时中止执行当前程序，转去处理事件，处理完毕后，再返回继续执行原来中止了的程序。这一过程称为“中断”。在单片机应用系统的硬、软件设计中应用“中断系统”处理随机发生事件和突发事件的技术称为“中断技术”。AT89C51单片机的“中断系统”由中断源、与中断控制有关的特殊功能寄存器、中断入口、顺序查询逻辑电路等组成，包括5个中断请求源、4个与中断控制有关的寄存器（IE、IP、TCON和SCON）、二个中断优先级及顺序查询逻辑电路。AT89C51中断处理过程大致可分为四步：中断请求、中断响应、中断服务和中断返回。中断系统结构：五个中断源、五个中断入口地址、两个优先级、顺序优先权3.3.2 中断应用中断初始化应在产生中断请求前完成，一般放在主程序中，与主程序其他初始化内容一起完成。（1）定义中断优先级。将中断优先级控制寄存器IP中相关的控制位置位。（2）若是外中断，则要定义外中断触发方式，控制寄存器TCON中相关的控制位置位。（3）开中断。控制寄存器IE中中断控制位EA和相应的中断允许控制位置位。中断服务程序编写中断服务程序一般要求如下：（1）在相应的中断入口地址设置一条跳转指令，将中断服务程序转到合适的ROM空间。若中断服务程序小于等于8个字节，可直接自中断入口地址起放置。（2）根据需要保护现场。为减轻堆栈负担，保护现场的数据存储单元数量力求少。（3）CPU响应中断后不能自动清除中断请求标志位时，应考虑的清除中断请求标志位的其它操作。（4）恢复现场。（5）最后一条指令必须是中断返回指令。3.3.3 车速信号采集中断程序在此次系统设计中，用频率换算直接代替了霍尔传感器采集里程信息，以频率的快慢来反映行车的里程。为了使设计更贴近实际，选择了多个频率并设置开关，以此来模拟仿真现实中出租车的不同行驶档位和速度，从而更好的更直观的表示出计价器的计价特点。当时速即设计中的频率高于设定值（10HZ）时，汽车正常行驶，行驶指示灯亮起，则系统判断应用计程计价方式，以里程来计算金额。当时速即设计中的频率低于设定值（10HZ）时，汽车低速行驶，等待计时指示灯亮起，则系统判断应用计时计价方式，以等待时间来计算金额。而时速即频率变化时，进入中断，系统判断计价方式，启用不同的计价方式，中断结束。中断和中断初始化程序：void INT0_init(void)EA = 0;IT0 = 1;EX0 = 1;EA = 1;void INT1_init(void)EA = 0;IT1 = 1;EX1 = 1;EA = 1;3.4 显示模块写字符子程序：void LcdWd(uchar c)WaitIdle1(); RS=1;RW=0;DPORT=c;E=1; _nop_(); E=0;将待写数据送到数据端口送控制字子程序：void LcdWc(uchar c) WaitIdle1(); RS=0;RW=0;DPORT=c;E=1;_nop_();E=0; mDelay(30); void LcdPos(uchar xPos,uchar yPos)/设置第（xPos,yPos）个字符的DDRAM地址unsigned char tmp;xPos&=0x0f;/x位置范围是015yPos&=0x01;/y位置范围是01if(yPos=0)/显示第一行 第一行地址80H,第二行地址C0Htmp=xPos;elsetmp=xPos+0x40;tmp|=0x80;LcdWc(tmp);void RstLcd()/复位LCD控制器mDelay(15);LcdWc(0x38);/显示模式设置mDelay(15);LcdWc(0x08);/显示关闭mDelay(15);LcdWc(0x01);/显示清屏mDelay(15);LcdWc(0x06);/显示光标移动位置mDelay(15);LcdWc(0x0c);/显示开及光标设置第4章 Proteus软件仿真与测试4.1 Proteus介绍4.1.1 Proteus 综述Proteus 软件是由英国Lab Center Electronics公司开发的EDA 工具软件。Proteus软件已有近20 年的历史，在全球已得到广泛使用。Proteus 软件集成了高级原理布图、混合模式SPICE 电路仿真、PCB 设计以及自动布线来实现一个完整的电子设计系统。如图4.1 所示，Proteus 是一个完整的嵌入式系统软、硬件平台；ISIS为功能强大的原理布线工具；ARES PCB 设计为一个完整的PCB 设计系统。图4.1系统特性： ISIS 原理布图：一个易用而又功能强大的工具； PROSPICE 混合模型SPICE 仿真：可以升级到独特的虚拟系统模型技术的工业标准SPICE3F5f 仿真器； ARES PCB 设计：具有32 位数据库、元件自动布置、撤消和重试的自动布线功能的超强性能的PCB 设计系统； 标准图形用户界面； 保证所有的重要模块的操作性能和兼容性； 支持Windows 98/Me/2000/XP； 产品完全可以信赖：超过15 年的连续不断的开发；Proteus软件由ISIS和ARES两个软件构成，其中ISIS是一款便捷的电子系统仿真软件，ARES是一款高级的布线编辑软件。ISIS是一个操作简便而功能强大的原理绘图工具。Proteus软件的虚拟系统模型使用了混合模式的SPICE电路仿真，动态器件和微控制器模型，实现了完整的基于微控制器设计的协同仿真。Proteus软件第一次真正使在物理原型出来之前对各类设计的开发和测试成为可能。Proteus 软件支持许多通用的微控制器，如PCI、AVR、HC11 以及8051；包含强大的调试工具，具有对寄存器和存储器，断点和单步模式IAR C-SPY、Keil、MALAB等开发工具的源程序进行调试的功能；能够观察代码在仿真硬件上的实时运行效果、对显示、按钮、键盘等外设的交互可视化进行仿真；具有6000 多种模拟和数字器件的模型库；具有单步断点设置等调试功能；能够与常用的汇编器、编译器如IAR、Keil、Proton 等协同调试；有直流电流表/电压表、交流电压表/电流表、示波器逻辑分析仪、计数/按时/频率计虚拟终端、SPI 调试器等虚拟仪器，以仿真中的测量记录提供了方便；支持图形化的分析功能，具有频率特性、傅立叶、失真、噪声分析等多种绘图方式、可将仿真曲线精美地绘制出来。4.1.2 ISIS 设计Proteus ISIS是英国Labcenter公司开发的电路分析与实物仿真软件。它的工作界面是一种标准的Windows界面,包括：标题栏、主菜单、标准工具栏、绘图工具栏、状态栏、对象选择按钮、预览对象方位控制按钮、仿真进程控制按钮、预览窗口、对象选择器窗口、图形编辑窗口。Proteus VSM 中的整个电路分析是在ISIS 原理图设计模块下延续下来的，原理图中包含：1） 直接布置在线路上的探针：电压探针，可在模拟仿真和数字仿真中使用。在模拟电路中记录真实的电压值，而在数字电路中，记录逻辑电平及其强度。电流探针，仅可在模拟电路中使用，并可显示电流方向。2） 电路激励：电路激励多用于模拟电路或数字逻辑电路中，它们作为触发源激励电路。3） 虚拟仪器：虚拟仪器的设计使原理图的设计更加贴近现实，虽然电路中无法呈现出现实电路的干扰，但也最大程度上的帮助设计者了解电路关键节点的情况，而这也是保证设计的客观性的工具。4） 曲线图表：曲线图表的出现使信号的检测和观察简单明了化，信号是否失真、信号的频谱、信号的大小在分析仪中清楚可见。4.1.3 Proteus ISIS 原理图设计：ISIS 具有智能原理图输出流程:1）设置编辑环境：用户可以可自定义图形外观，包括线宽、填充类型、字符等。2）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。3）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。4）报表输出：材料报表、ERC 报表等。图4.2 是ISIS 原理图输出的流程图，由此可见ISIS 设计的智能性和人性化使原理图的设计简明高效。图（）ISIS 运行于Windows 操作系统上，特点突出：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、RS232 动态仿真、I2C 调试器、SPI调试器、键盘和LCD 系统仿真的功能；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：ARM7(LPC21xx)、8051/52 系列、AVR 系列、PIC10/12/16/18 系列、HC11 系列以及多种外围芯片。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