如何用proteus構(gòu)建電子交通燈 proteus設計交通燈原理圖

本文主要是關(guān)于proteus的相關(guān)介紹，并著重對用proteus構(gòu)建電子交通燈設計進行了詳盡的闡述。

proteus

Proteus軟件是英國Lab Center Electronics公司出版的EDA工具軟件（該軟件中國總代理為廣州風標電子技術(shù)有限公司）。它不僅具有其它EDA工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機及外圍器件。它是目前比較好的仿真單片機及外圍器件的工具。雖然目前國內(nèi)推廣剛起步，但已受到單片機愛好者、從事單片機教學的教師、致力于單片機開發(fā)應用的科技工作者的青睞。Proteus是英國著名的EDA工具（仿真軟件），從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到PCB設計，真正實現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設計。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、PCB設計軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設計平臺，其處理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年又增加了Cortex和DSP系列處理器，并持續(xù)增加其他系列處理器模型。在編譯方面，它也支持IAR、Keil和MATLAB等多種編譯器。

功能特點

Proteus軟件具有其它EDA工具軟件（例：multisim）的功能。這些功能是：

1．原理布圖

2．PCB自動或人工布線

3．SPICE電路仿真

革命性的特點

1．互動的電路仿真

用戶甚至可以實時采用諸如RAM，ROM，鍵盤，馬達，LED，LCD，AD/DA，部分SPI器件，部分IIC器件。

2．仿真處理器及其外圍電路

可以仿真51系列、AVR、PIC、ARM、等常用主流單片機。還可以直接在基于原理圖的虛擬原型上編程，再配合顯示及輸出，能看到運行后輸入輸出的效果。配合系統(tǒng)配置的虛擬邏輯分析儀、示波器等，Proteus建立了完備的電子設計開發(fā)環(huán)境。

功能模塊

智能原理圖設計

豐富的器件庫：超過27000種元器件，可方便地創(chuàng)建新元件；

智能的器件搜索：通過模糊搜索可以快速定位所需要的器件；

智能化的連線功能：自動連線功能使連接導線簡單快捷，大大縮短繪圖時間；

支持總線結(jié)構(gòu)：使用總線器件和總線布線使電路設計簡明清晰；

可輸出高質(zhì)量圖紙：通過個性化設置，可以生成印刷質(zhì)量的BMP圖紙，可以方便地供WORD、POWERPOINT等多種文檔使用。

完善的電路仿真功能

ProSPICE混合仿真：基于工業(yè)標準SPICE3F5，實現(xiàn)數(shù)字/模擬電路的混合仿真；

超過27000個仿真器件：可以通過內(nèi)部原型或使用廠家的SPICE文件自行設計仿真器件，Labcenter也在不斷地發(fā)布新的仿真器件，還可導入第三方發(fā)布的仿真器件；

多樣的激勵源：包括直流、正弦、脈沖、分段線性脈沖、音頻（使用wav文件）、指數(shù)信號、單頻FM、數(shù)字時鐘和碼流，還支持文件形式的信號輸入；

豐富的虛擬儀器：13種虛擬儀器，面板操作逼真，如示波器、邏輯分析儀、信號發(fā)生器、直流電壓/電流表、交流電壓/電流表、數(shù)字圖案發(fā)生器、頻率計/計數(shù)器、邏輯探頭、虛擬終端、SPI調(diào)試器、I2C調(diào)試器等；

生動的仿真顯示：用色點顯示引腳的數(shù)字電平，導線以不同顏色表示其對地電壓大小，結(jié)合動態(tài)器件（如電機、顯示器件、按鈕）的使用可以使仿真更加直觀、生動；

高級圖形仿真功能（ASF）：基于圖標的分析可以精確分析電路的多項指標，包括工作點、瞬態(tài)特性、頻率特性、傳輸特性、噪聲、失真、傅立葉頻譜分析等，還可以進行一致性分析；

單片機協(xié)同仿真功能

支持主流的CPU類型：如ARM7、8051/52、AVR、PIC10/12、PIC16、PIC18、PIC24、dsPIC33、HC11、BasicStamp、8086、MSP430等，CPU類型隨著版本升級還在繼續(xù)增加，如即將支持CORTEX、DSP處理器；

支持通用外設模型：如字符LCD模塊、圖形LCD模塊、LED點陣、LED七段顯示模塊、鍵盤/按鍵、直流/步進/伺服電機、RS232虛擬終端、電子溫度計等等，其COMPIM（COM口物理接口模型）還可以使仿真電路通過PC機串口和外部電路實現(xiàn)雙向異步串行通信；

實時仿真：支持UART/USART/EUSARTs仿真、中斷仿真、SPI/I2C仿真、MSSP仿真、PSP仿真、RTC仿真、ADC仿真、CCP/ECCP仿真；

編譯及調(diào)試：支持單片機匯編語言的編輯/編譯/源碼級仿真，內(nèi)帶8051、AVR、PIC的匯編編譯器，也可以與第三方集成編譯環(huán)境（如IAR、Keil和Hitech）結(jié)合，進行高級語言的源碼級仿真和調(diào)試；

實用的PCB設計平臺

原理圖到PCB的快速通道： 原理圖設計完成后，一鍵便可進入ARES的PCB設計環(huán)境，實現(xiàn)從概念到產(chǎn)品的完整設計；

先進的自動布局/布線功能：支持器件的自動/人工布局；支持無網(wǎng)格自動布線或人工布線；支持引腳交換/門交換功能使PCB設計更為合理；

完整的PCB設計功能：最多可設計16個銅箔層，2個絲印層，4個機械層（含板邊），靈活的布線策略供用戶設置，自動設計規(guī)則檢查，3D 可視化預覽；

多種輸出格式的支持：可以輸出多種格式文件，包括Gerber文件的導入或?qū)С觯憷c其它PCB設計工具的互轉(zhuǎn)（如protel）和PCB板的設計和加工。

資源豐富

1．Proteus可提供的仿真元器件資源：仿真數(shù)字和模擬、交流和直流等數(shù)千種元器件，有30多個元件庫。

2．Proteus可提供的仿真儀表資源 ：示波器、邏輯分析儀、虛擬終端、SPI調(diào)試器、I2C調(diào)試器、信號發(fā)生器、模式發(fā)生器、交直流電壓表、交直流電流表。理論上同一種儀器可以在一個電路中隨意的調(diào)用。

3．除了現(xiàn)實存在的儀器外，Proteus還提供了一個圖形顯示功能，可以將線路上變化的信號，以圖形的方式實時地顯示出來，其作用與示波器相似，但功能更多。這些虛擬儀器儀表具有理想的參數(shù)指標，例如極高的輸入阻抗、極低的輸出阻抗。這些都盡可能減少了儀器對測量結(jié)果的影響。

4．Proteus可提供的調(diào)試手段 Proteus提供了比較豐富的測試信號用于電路的測試。這些測試信號包括模擬信號和數(shù)字信號。

如何用proteus構(gòu)建電子交通燈

1、系統(tǒng)設計方案

東西、南北兩干道交于一個十字路口，各干道有一組交通指示燈，每一個狀態(tài)方向上均有一組紅、綠燈，即一組交通指示燈都有左轉(zhuǎn)、直行、右轉(zhuǎn)3組紅、綠燈和一個黃燈，指示車輛和行人安全通行．紅燈點亮禁止通行，綠燈點亮允許通行．黃燈閃爍提示人們注意交通燈狀態(tài)即將切換．

1.1、系統(tǒng)硬件電路的設計

利用單片機設計應用系統(tǒng)應考慮在滿足設計要求的前提下，硬件電路要盡可能地簡單，最大限度地用程序設計完成系統(tǒng)的各項功能．因此本文以STC89C52單片機為控制核心，設計交通燈的控制系統(tǒng)．在該系統(tǒng)中STC89C52和外圍電路的各個模塊進行信息交流并且進行相應的控制，系統(tǒng)組成框圖如圖1所示．

該系統(tǒng)由時鐘電路、復位電路、控制系統(tǒng)電路、LED交通燈顯示電路、七段數(shù)碼管顯示時間電路、自動和手動按鍵控制電路等組成．主控制器采用STC89C52單片機．P1口設置紅、綠燈點亮和黃燈閃爍的功能，P0、P2口來顯示時間，P3口設置系統(tǒng)工作模式．用發(fā)光二極管實現(xiàn)交通燈的紅綠黃燈，時間的顯示則采用七段數(shù)碼管實現(xiàn)．

1.2、系統(tǒng)軟件電路的設計

1）LED交通燈顯示模塊

89C52單片機P1口對LED交通燈進行控制，在不同的狀態(tài)時控制相應的LED交通燈狀態(tài)．

2）數(shù)碼管顯示模塊

89C52單片機P0口進行時間倒計時段選，P2.0~P2.3端口進行數(shù)碼管時間顯示位選，用T2中斷定時每2ms對七段數(shù)碼管刷新一次．

3）鍵盤控制模塊

89C52單片機P3.0~P3.3口與P3.6口外部鍵盤控制交通燈自動和手動狀態(tài)及手動控制時的不同狀態(tài)進行實時掃描，進入相應的運行狀態(tài)．

2、系統(tǒng)工作模式

2.1、自動控制模式

本系統(tǒng)啟動為自動控制模式．最初為南北直行方向?qū)粗毙袨榫G燈，其余為紅燈，并且數(shù)碼管從15s開始倒計時，當?shù)褂嫊r至8s時黃燈開始閃爍（1s完成閃爍一次），閃爍3s后，即倒計時至5s時，南北方向左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)變?yōu)榫G燈，直行為紅燈；當?shù)褂嫊r至0s時，路口進入禁行等待狀態(tài)，即綠燈全部熄滅紅燈點亮，并且數(shù)碼管從3s開始倒計時，同時黃燈開始閃爍3s；當?shù)褂嫊r再次為0s，黃燈閃爍完畢后，南北方向數(shù)碼管從18s開始倒計時，同時東西直行方向?qū)礊榫G燈，其余為紅燈，并且數(shù)碼管從15s開始倒計時，當?shù)褂嫊r至8s時黃燈開始閃爍（1s完成閃爍一次），閃爍3s后，即倒計時至5s時，東西方向左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)變?yōu)榫G燈，直行為紅燈；當?shù)褂嫊r至0s時，路口進入禁行等待狀態(tài)，即綠燈全部熄滅紅燈點亮，并且數(shù)碼管從3s開始倒計時，同時黃燈開始閃爍3s；當?shù)褂嫊r再次為0s，黃燈閃爍完畢后，東西方向數(shù)碼管從18s開始倒計時，同時南北直行方向?qū)礊榫G燈，其余為紅燈，并且數(shù)碼管從15s開始倒計時，以此方式循環(huán)．

2.2、手動控制模式

1）當系統(tǒng)工作在自動模式時，如果按下當前正在導通狀態(tài)的手動控制按鍵時，系統(tǒng)直接進入該導通狀態(tài)，并且南北和東西方向的數(shù)碼管均顯示99；如果按下不是當前正在導通狀態(tài)的手動控制按鍵時，系統(tǒng)將對當前正在導通的狀態(tài)進行3s的黃燈閃爍倒計時狀態(tài)，當?shù)褂嫊r結(jié)束后，系統(tǒng)將進入所按下的鍵的導通狀態(tài)，同時南北和東西方向的數(shù)碼管均顯示99；此時再按下其余的手動控制按鍵時，系統(tǒng)將進入所按下的鍵的導通狀態(tài)．

2）當系統(tǒng)工作在手動模式時，如果按下自動控制按鍵時，系統(tǒng)將對當前正在導通的狀態(tài)進行3s的黃燈閃爍倒計時狀態(tài)，當?shù)褂嫊r結(jié)束后，系統(tǒng)將進入最初的自動控制模式．

3）當系統(tǒng)工作時，如果系統(tǒng)處在南北直行方向?qū)〞r，此時南北方向的人行橫道導通，人們可以通過人行橫道穿越東西方向的人行橫道；同理如果系統(tǒng)處在東西直行方向?qū)〞r，此時東西方向的人行橫道導通，人們可以通過人行橫道穿越南北方向的人行橫道．

3、Proteus仿真設計

通過Proteus軟件對系統(tǒng)硬件設計和軟件設計結(jié)合仿真，程序代碼通過Keil編輯、編譯后生成HEX文件，然后通過點擊單片機加載程序，實現(xiàn)硬件與程序的結(jié)合仿真．系統(tǒng)仿真結(jié)果如圖2所示．

結(jié)語

關(guān)于如何用proteus構(gòu)建電子交通燈相關(guān)介紹就到這了，如有不足之處歡迎指正。

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