如何用單片機(jī)Proteus實現(xiàn)對實時時鐘的仿真設(shè)計？

單片機(jī)技術(shù)應(yīng)用于各行各業(yè)，是一種實用的智能型控制技術(shù)，單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展極大地推動了電子、通信、計算機(jī)、機(jī)電一體化等行業(yè)的快速發(fā)展，成為當(dāng)前教學(xué)和科研的熱門技術(shù)。本文詳細(xì)介紹一種新型的單片機(jī)仿真軟件Proteus，利用它可以實現(xiàn)單片機(jī)教學(xué)中很多面向端口、外圍設(shè)備擴(kuò)展控制型實驗的仿真，提高教學(xué)效果，進(jìn)一步縮短教學(xué)與工程實際的距離。

1Proteus簡介

ProteusISIS是英國Lacenterelec-tronics公司開發(fā)的電路分析與實物仿真軟件，應(yīng)用范圍十分廣泛，涉及PCB制版、Spice電路仿真、單片機(jī)仿真以及對ARM7/LPC2000的仿真。Proteus主要由ARESISIS兩大模塊構(gòu)成，ARES主要用于印刷電路板（PCB）的設(shè)計及其電路仿真，ISIS主要用于原理圖的設(shè)計并仿真。它運行于Windows操作系統(tǒng)上，可以仿真、分析（SPICE）各種模擬器件和集成電路，該軟件的特點是：①實現(xiàn)了單片機(jī)仿真和SPICE電路仿真相結(jié)合。具有模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真、單片機(jī)及其外圍電路組成的系統(tǒng)的仿真；有各種虛擬儀器，如示波器、邏輯分析儀、信號發(fā)生器等。②支持主流單片機(jī)系統(tǒng)的仿真。目前支持的單片機(jī)類型有：68000系列、8051系列、AVR系列、ARM系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列以及各種外圍芯片。③提供軟件調(diào)試功能。該軟件仿真系統(tǒng)中具有全速、單步、設(shè)置斷點等調(diào)試功能，同時可以觀察各個變量、寄存器等的當(dāng)前狀態(tài)；同時支持第三方的軟件編譯和調(diào)試環(huán)境，如KeilC51uVision2等軟件。④具有強(qiáng)大的原理圖繪制功能?？傊?，該軟件是一款集單片機(jī)和SPICE分析于一身的仿真軟件，功能極其強(qiáng)大。

下面以單片機(jī)實時時鐘電路為例，介紹使用Proteus進(jìn)行單片機(jī)實時時鐘電路設(shè)計與仿真的過程。

2硬件電路圖的設(shè)計

該實時時鐘電路的硬件主要由AT89C51單片機(jī)、時鐘芯片DS1302、數(shù)碼管顯示驅(qū)動芯片MAX7219等元器件組成。實時時鐘電原理圖如圖1所示。

運行ProteusISIS后出現(xiàn)程序主窗口界面，鼠標(biāo)左鍵單擊窗口左側(cè)的元器件工具欄的Component按鈕，接著再點擊窗口左側(cè)的元器件選擇區(qū)的PickDivices.按鈕，彈出的PickDevices窗口，再在Category欄里點擊MicroprocessorICs項后，在Results欄里會出現(xiàn)各種類型的CPU器件，找到AT89C51后雙擊，AT89C51就被添加到當(dāng)前窗口左側(cè)的元器件列表區(qū)了。用同樣的方法依次把DS1302、MAX7219、數(shù)碼管、晶振以及多個電阻、電容也添加到器件列表區(qū)里。然后再依次點擊列表區(qū)里的器件，單擊左鍵把他們放到繪圖區(qū)，右鍵選中元件，并編輯其屬性，合理布局后，進(jìn)行連線。所有導(dǎo)線畫完后，添加上電源和接地符號，原理圖的繪制就完成了，保存設(shè)計文件于C：\ProgramFile\LacenterElectronics\Proteus7Professional\clock文件夾，文件名為clock.DSN。

3軟件設(shè)計與實現(xiàn)

本實時時鐘電路的軟件的主要功能包括時鐘芯片DS1302的設(shè)置和時間的讀取，數(shù)碼管顯示驅(qū)動芯片MAX7219驅(qū)動時間顯示等。軟件采用匯編語言編寫，在WAVE3.2集成調(diào)試軟件中編輯完成后，以文件名DS1302.asm存盤并編譯生成16進(jìn)制目標(biāo)文件DS1302.hex。同樣保存到C：\ProgramFile\LacenterElectronics\Proteus7Professional\clock文件夾中。

4系統(tǒng)的仿真分析

電路原理圖在ISIS里設(shè)計完成，并將系統(tǒng)軟件編譯成.hex文件后，下面就可以進(jìn)行實時時鐘電路的虛擬仿真了。在ISIS的原理圖中，右鍵單擊AT89C51將其選中，然后單擊左鍵打開AT89C51的EditComponent對話框，在ProgramFile選項中選擇文件DS1302.hex，單擊OK按鈕完成仿真設(shè)置。點擊ISIS下方仿真按鈕的運行按鈕，系統(tǒng)開始運行，實時顯示當(dāng)前時間。

5結(jié)語

通過本文的Proteus軟件實現(xiàn)單片機(jī)實時時鐘電路仿真設(shè)計的實例，可以得出將Proteus軟件引入單片機(jī)課程中進(jìn)行輔助教學(xué)，是教學(xué)方法的一種改革，是虛擬仿真技術(shù)和計算機(jī)多媒體技術(shù)相結(jié)合的綜合運用，有利于促進(jìn)課程和教學(xué)改革，更有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新素質(zhì)和創(chuàng)造能力；同時Proteus不斷完善的功能和強(qiáng)大的仿真能力被越來越多的設(shè)計人員所喜愛，生電子設(shè)計競賽活動中也逐步得到了推廣。