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2、步进电机驱动仿真实例。关键词：Proteus；单片机；动态仿真1引言单片机由于功能强、可靠性高和体积小、价格低等特点，在智能仪器仪表、机电一体化产品、工业测控、家用电器等领域有非常广泛的应用。各院校机电一体化、自动控制、应用电子技术等工科专业中都开设了“单片机原理与应用”课程。而这门课程的教学使上课的老师感到棘手，费了很大的精力，但收到的效果不佳，学生学起来也感到吃力，故而缺乏积极性和主动性。在教学过程中利用Proteus软件进行单片机的实时动态仿真，会起到事半功倍的效果，本文主要以单片机的实时动态仿真为例，使大家初步了解该软件的强大功能及其在工程实践和实验教学中的重要作用。2Proteus仿
3、真功能简介Proteus是英国Labcenterelectronics公司开发的EDA工具软件，与同类软件有着很多的相似之处。相比之下，其主要的特点有两个：一是对动态元件的实时仿真，它对“人机对话”的模拟增强了系统的真实性；二是虚拟工具箱的功能，它能与仿真同时进行，测量方便而准确。2.1实时动态仿真与多数仿真软件相似，Proteus有着数量庞大的元件库，包含6000多个模拟和数字电路中常用的spice模型以及各种动态元件，基本元件如电阻、电容、各种二极管、三极管、MOS管、555定时器等；74系列TTL元件和4000系列CMOS元件；存储芯片包括各种常用的ROM、RAM、EEPROM、还有常见
4、I2C器件等。在丰富的库元件的支持下，原理布图时只要进行相应的调用和连线，通过对每个元件的属性设置完成绘图，然后即可进行仿真和虚拟测量1。基于Labcenter公司提出的VSM（“虚拟系统模型”）的概念，Proteus支持微处理器的仿真，将spice电路模型、动态外设以及微处理器的仿真结合起来，在物理原型调试之前对整个单片机系统仿真。仿真的过程中，只需用鼠标去点击开关和按钮，微处理器根据输入的信号做出相应的中断响应，同时输出运算的结果到显示终端。整个过程与真实的硬件调试是极其相似的，在动态外设支持下的实时输入和输出为实验者呈现了一个最接近现实的调试环境。2.2虚拟工具箱Proteus的虚拟工具
5、箱提供了电路测试中的常用工具和仪器，如图1所示。主要用于在实时仿真同时的电路参数观测，测量结果随仿真动态变化并显示，对于电路特性的定性分析可以起到事半功倍的效果，大大节约了测试时间和开发成本。3Proteus在单片机动态仿真中的应用基于VSM的理论，Proteus可以仿真很多常用的微处理器。具体来讲，它支持PIC,8051,AVR,HC11,ARM7/LPC2000等系列多种型号的微处理器，仿真时只需在设定元件属性时指定下载程序的路径即可进行实时动态仿真1。3.1单片机系统的Proteus设计与仿真流程Proteus强大的单片机系统设计与仿真功能，使它可成为单片机系统应用开发和改进手段之一，全
6、部过程都是在计算机上通过PROTEUS来完成的，其过程一般可分为三步2：Proteus电路设计：在ISIS平台上进行单片机系统电路设计、选择元器件、插接件、连接电路和电气检测。Proteus源程序设计：在ISIS平台上进行单片机系统程序设计、编辑、汇编编译、代码级调试，最后生成目标代码文件（.*hex）。Proteus实时仿真：在ISIS平台上将目标代码文件加载到单片机系统中，并实现单片机系统实时交互、协同仿真，它在相当程度上反应了实际单片机系统的运行情况。3.2Proteus仿真实例分析图2给出了AT89C51单片机控制88矩阵式方向指示控制的Proteus仿真原理图。图2中88矩阵LED用
7、箭头的形式简单指示某一方向，三片74LS595为串并转换芯片，分别用于矩阵式LED行列信号控制，单片机AT89C51为74LS595提供转换控制信号和数据信号，仿真结果非常逼真。图3给出了ARM单片机LPC2124驱动步进电机的Proteus仿真原理图。这是一个完整的步进电机驱动电路，同时可以通过DIGITALANALYSIS可以观察有关信号的波形，仿真效果接近于工程应用实际。KEY1和KEY2分别控制电机的正反转；L297和L298用于产生符合电机各个相位正确时序的方波及合适的驱动电流。单片机LPC2124在本例中只相当于一个信号源，提供L297的时钟信号。这样完整的系统仿真是其他单片机仿真
8、软件所不能独立完成的。这时，Proteus为我们提供的不仅仅是一个单片机的仿真环境，称其为一个虚拟的单片机实验室是完全合适的，只要我们能充分的利用Proteus提供的实验器件就可以完成一个比较完整的单片机系统。4结束语本文所介绍的只是Proteus强大功能中很初步的一部分，Proteus还具有环境模拟、图表分析、噪声分析等高级应用。Proteus的出现为单片机教学工作和单片机虚拟实验室的建设提供了一条方便、快捷、节约成本的新思路。相信随着越来越多的人对Proteus的了解和使用，它会对我们的学习、科研和工作带来更多的便利。参考文献1张靖武，周灵彬编著.单片机系统的PROTEUS设计与仿真.-北
9、京：电子工业出版社，2007.42周润景，袁伟亭编著.基于PROTEUS的ARM虚拟开发技术.-北京：北京航空航天大学出版社，2007.13于永，戴佳，常江编著.51单片机C语言常用模块与综合系统设计实例精讲.-北京：电子工业出版社.，2007.44王晓明编著.电动机的单片机控制.-北京：北京航空航天大学出版社，2002.55朱善君，孙新亚，吉吟东编著.单片机接口技术与应用.-北京：清华大学出版社，2005.3其他参考文献Baker, Sheridan. The Practical Stylist. 6th ed. New York: Harper & Row, 1985.Flesch, Ru
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