1、-. z單片機課程設(shè)計5基于PROTEUS的多功能數(shù)字電子鐘的設(shè)計浩然 數(shù)理與信息工程學(xué)院2006年6月前 言單片機技術(shù)是現(xiàn)代電子工程領(lǐng)域一門迅速開展的技術(shù)，它的應(yīng)用已經(jīng)滲透到各種嵌入式系統(tǒng)中。可以毫不夸地說：掌握單片機技術(shù)是電子信息類專業(yè)學(xué)生就業(yè)的一個重要條件。同時單片機技術(shù)又是一門實踐性很強的學(xué)科。課程設(shè)計教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)計和實施，在很大程度上決定了學(xué)生對單片機技術(shù)的掌握程度。為了更好地完成課程設(shè)計這一重要教學(xué)環(huán)節(jié)，我們采用Proteus軟件與Keil軟件整合構(gòu)建單片機虛擬實驗平臺。學(xué)生首先在PC上利用Proteus軟件自己搭建硬件電路，并利用系統(tǒng)提供的功能完成電路分析、系統(tǒng)調(diào)試和輸出顯示的硬

2、件設(shè)計局部；同時在Keil軟件中編制程序，進(jìn)展相應(yīng)的編譯和仿真，完成系統(tǒng)的軟件設(shè)計局部。當(dāng)系統(tǒng)的設(shè)計工作完成后，學(xué)生可以在PC上看到最終的運行效果。最后再通過proteus設(shè)計PCB，再完成真正硬件的調(diào)試。采用以上方案具有以下優(yōu)勢：有利于促進(jìn)課程和教學(xué)改革，更有利于人才的培養(yǎng)；從經(jīng)濟性、可移植性、可推廣性角度講，建立這樣的課程設(shè)計平臺是非常有意義的；利用仿真系統(tǒng)，可以節(jié)約開發(fā)時間和開發(fā)本錢；利用仿真系統(tǒng)，具有很大的靈活性和可擴展性。第一章 概述Proteus ISIS是英國Labcenter公司開發(fā)的電路分析與實物仿真軟件。它運行于Windows操作系統(tǒng)上，可以仿真、分析(SPICE)各種模擬

3、器件和集成電路，該軟件的特點是：實現(xiàn)了單片機仿真和SPICE電路仿真相結(jié)合。具有模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真、單片機及其外圍電路組成的系統(tǒng)的仿真、RS232動態(tài)仿真、I2C調(diào)試器、SPI調(diào)試器、鍵盤和LCD系統(tǒng)仿真的功能；有各種虛擬儀器，如示波器、邏輯分析儀、信號發(fā)生器等。支持主流單片機系統(tǒng)的仿真。目前支持的單片機類型有：68000系列、8051系列、AVR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。提供軟件調(diào)試功能。在硬件仿真系統(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、存放器等的當(dāng)前狀態(tài)，因此在該軟件仿真系統(tǒng)中，也必須具有

4、這些功能；同時支持第三方的軟件編譯和調(diào)試環(huán)境，如Keil C51 uVision2等軟件。具有強大的原理圖繪制功能?？傊?，該軟件是一款集單片機和SPICE分析于一身的仿真軟件，功能極其強大。本章介紹Proteus ISIS軟件的工作環(huán)境和一些根本操作。一、進(jìn)入Proteus ISIS雙擊桌面上的ISIS 6 Professional圖標(biāo)或者單擊屏幕左下方的開場程序Proteus 6 ProfessionalISIS 6 Professional，出現(xiàn)如圖1-1所示屏幕，說明進(jìn)入Proteus ISIS集成環(huán)境。圖1-1 啟動時的屏幕二、工作界面Proteus ISIS的工作界面是一種標(biāo)準(zhǔn)的Wi

5、ndows界面，如圖1-2所示。包括：標(biāo)題欄、主菜單、標(biāo)準(zhǔn)工具欄、繪圖工具欄、狀態(tài)欄、對象選擇按鈕、預(yù)覽對象方位控制按鈕、仿真進(jìn)程控制按鈕、預(yù)覽窗口、對象選擇器窗口、圖形編輯窗口。圖1-2 Proteus ISIS的工作界面第二章 幾個根本例子例1-根本電路：交流電供電1.- 點擊 Pick Devices按鈕，該按鈕位于工作區(qū)左邊的面板中，就是那個P按鈕，這是會翻開標(biāo)題為Pick Devices的對話框。2.- 在Category列表框中 (位于左邊) 找到Simulator Primitives,這是會在Results中列出該類的所有元件如果該類有太多元件，你利用Sub-Category列

6、表框過濾，ALTERNATOR就是我們要找的交流電電源。3.- 在Results中雙擊ALTERNATOR會在The Object Selector元件列表框列出ALTERNATOR。4.- 同樣的方法添加LAMP，在CategoryOptoelectronics-LAMP。5.- 單擊Pick Devices對話框的OK按鈕完畢添加元件。6.- 在The Object Selector元件列表框單擊選擇ALTERNATOR。7.- 接著在位于主窗口左下角的角度調(diào)整工具條中設(shè)置在原理圖窗口中ALTERNATOR的方向這一步也可以在放置元件后再設(shè)置。第一按鈕是順時針旋轉(zhuǎn)90度，第二個按鈕是逆時針

7、旋轉(zhuǎn)90度，第三個按鈕是水平翻轉(zhuǎn)，第四的按鈕是垂直翻轉(zhuǎn)，中間的那個可輸入0, +/-90, +/-180, +/-270。8.- 放置ALTERNATOR到原理圖窗口中，方法很簡單：完成步驟7后，在原理圖窗口中單擊左鍵即可。9.- 用同樣的方法放置LAMP。10.- 配置元件參數(shù)。a.- 在原理圖窗口中先右擊再左擊ALTERNATOR，出現(xiàn)Edit ponent對話框，按下面參數(shù)進(jìn)展設(shè)置第一、二個參數(shù)與仿真無關(guān)，起到標(biāo)識作用。b.- 單擊 OK完成。c.- 同樣方法設(shè)置LAMP的參數(shù)。11.- 連接元件:a.- 重新調(diào)整元件的角度。在步驟7時我們已經(jīng)調(diào)整過了，但如果仍然不太符合要求，你可以重新

8、調(diào)整，方法：在原理圖窗口中右擊該元件，再在角度調(diào)整工具條中設(shè)置。b.- 把鼠標(biāo)移到ALTERNATOR的一個引腳末端，這時鼠標(biāo)變成字型，單擊左鍵一下并移動鼠標(biāo)，會出現(xiàn)一條線，你可以再在原理圖的其他地方單擊左鍵幾下以確定連接線的形狀，最后在LAMP的一個引腳末端單擊左鍵一下就完成一條連接線。其實，你只要在需要連接的兩個元件的引腳處分別單擊左鍵一下，Proteus會自動完成這條連接線。c.- 修改連接線。如果連錯了，你就在該連接線上雙擊右鍵就把它給刪除掉了。如果要修改走線的形狀，你可以在連接線上單擊右鍵再在*一個位置上按住左鍵拖動，滿意后再在原理圖的空的地方單擊一下右鍵。最終結(jié)果：12.- 開場仿

9、真，找到主窗口底部的仿真工具條，單擊左邊第一個按鈕。13.- 原理圖的放縮操作，你可以用放縮工具條來完成。說明一下： a.以當(dāng)前點擊的位置為屏幕中心顯示 b.以屏幕中心對應(yīng)的位置為中心向四周放大c.以屏幕中心對應(yīng)的位置為中心向四周縮小d.顯示整個原理圖e.顯示選擇的區(qū)域14.- 配置Set Animation Options，這樣使你的仿真結(jié)果更加形象。方法：到System菜單看一下，那里有一個Set Animation Options選項，單擊它出現(xiàn)以下對話框左邊的我們一般不用修改，我們要改的是右邊的Animation Options，Show Wire Voltage by Colour元

10、件間的連接線的顏色會隨電壓變化Show Wire Current with Arrows元件間的連接線上顯示電流方向15.- 這個例子最后的工作就保存文件了。例2-根本電路：電池、可調(diào)電阻、直流電流表、直流電壓表1.- 新建一個文檔2.- 使用Pick Devices添加以下元件方法見例1- BATTERY- LAMP- POT-LIN這里介紹一個更快捷的方法，就是使用Pick Devices的搜索功能前提是你知道要找的元件的名字至少知道名字的前幾個字母，該功能位于Pick Devices對話框的左上角。3.- 搭好以下電路POT-LIN的電阻值設(shè)為200BATTERY的電壓值設(shè)為123.-

11、添加直流電流表和直流電壓表a.- 找到這個工具條，紅色圈的那個就是INSTRUMENTS儀表元件了。b.- 單擊這個按鈕，會在The Object Selector元件列表框列出所有儀表，其中的DC AMMETER和DC VOLTMETER是我們要用到的，選中DC AMMETER并在原理圖的適當(dāng)位置單擊左鍵，這樣DC AMMETER就被放置到原理圖中了。同理放置DC VOLTMETER。最終電路：c.- 設(shè)置DC AMMETER和DC VOLTMETER，DC AMMETER和DC VOLTMETER 不會根據(jù)電路的實際電流、電壓值來自動改變量程比方DC AMMETER 默認(rèn)的單位是A，它能測

12、量的最小電流值是0.01A，如實際電路的電流值為9mA，那它就顯示為0.00A，需要手動修改。操作跟修改一般元件一樣。Display Range 有三個值A(chǔ)、mA、uAe.- 仿真結(jié)果。在仿真過程中，你可以點擊可調(diào)電阻POT-LIN上方的兩個紅色箭頭來調(diào)節(jié)電阻值，這時LAMP的亮度也隨之改變，DC AMMETER和DC VOLTMETER的顯示值也隨之改變。注意到了沒有.！這個圖好似有點特別，對了！它就是例1后面介紹Set Animation Options中選擇Show Wire Voltage by Colour和Show Wire Current with Arrows后的效果。例子3-

13、邏輯測試添加以下元件：A-INPUT = LOGICSTATEB-INPUT = LOGICSTATEQ-OUTPUT = LOGICPROBE(BIG)AND = AND例4.- 使用ADC、示波器和仿真表格.1. 添加以下元件：ADC0808 555POT-LIN LED-BLUE 電阻添加GROUND、POWER單擊紅色的那個按鈕，在元件列表中會有GROUND、POWER添加示波器單擊綠色的那個按鈕，在元件列表中會有OSCILLOSCOPE添加仿真圖表單擊藍(lán)色的那個按鈕，在元件列表中會有ANALOGUE放置仿真圖表的方法：選中ANALOGUE后，在原理圖中單擊左鍵，并按住左鍵拖動，這是你

14、會看到一個虛線方框，釋放左鍵后就可以看到ANALOGUE了。2. 按照上圖連接好元件3. 設(shè)置參數(shù)，這里主要介紹一下示波器和仿真表格的設(shè)置 a. 示波器設(shè)置，示波器需要運行仿真后才可以對其參數(shù)進(jìn)展設(shè)計它有兩個輸入通道，它的設(shè)置與真實數(shù)字示波器的差不多。左邊黑色的方框用于顯示波形，其中綠色的線條就是代表*一通道的波形，默認(rèn)它只顯示通道1的波形，要切換為通道2需要使用右上角的方形按鈕，這個按鈕有兩種狀態(tài)，一個是CH1另一個是CH2，你可以通過單擊它實現(xiàn)通道間互相切換。這個按鈕下方還有一個方形按鈕，這個方形按鈕有三種狀態(tài)，一個是僅顯示一個通道、一個是同時顯示兩個通道(Dual)、另一個是顯示兩個通道

15、之差*-Y。明顯，要實現(xiàn)通道間互相切換必須使這個按鈕處于第一種狀態(tài)。還要注意的是，如果同時顯示兩個通道的波形，還需要改變其中一個的Y-POS，因為默認(rèn)它們的Y-POS是一樣的，它們的波形會重疊在一起。 b.設(shè)置仿真圖表，使用仿真圖表前，我們要在需要觀測的信號線上添加一個探針，有電壓、電流兩種探針紫色的那兩個就是探針了，本例使用電壓探針，要觀測的信號是555輸出的波形，找到這條連接線，點擊了電壓探針符號后再在這條連接線的*一個位置上單擊一下左鍵，這樣就添加了一個電壓探針，接著為這探針起個名字(A)方法跟設(shè)置一般元件屬性方法的類似。現(xiàn)在要將這個電壓探針跟仿真圖表關(guān)聯(lián)起來，菜單Graph中有一個叫A

16、dd Trace的子菜單，單擊它會出現(xiàn)由圖可見，仿真圖表可以連接四個探針，也就可以看到四個波形。本例我們只用一個探針，單擊Probe P1下拉列表，你會看到A，選中它后，單擊OK就完成連接工作了。接著是配置仿真表格ANALOGUE，默認(rèn)ANALOGUE的仿真時間是0S1S，這個時間對本例來說實在太長了，我們需要0S2mS就夠了。還是菜單Graph，它里面有Edit Graph的子菜單，在Stop time 中輸入2m，單擊OK完成。開場仿真ANALOGUE了，到菜單Graph，單擊Simulate Graph，等待仿真完成后就會看到以下圖了第三章 基于單片機的仿真例子單片機電路設(shè)計如下圖。電路

17、的核心是單片機AT89C51。單片機的P1口八個引腳接LED顯示器的段選碼a、b、c、d、e、f、g、dp的引腳上，單片機的P2口六個引腳接LED顯示器的位選碼1、2、3、4、5、6的引腳上，電阻起限流作用，總線使電路圖變得簡潔。程序設(shè)計實現(xiàn)LED顯示器的選通并顯示字符。電路圖的繪制1、將所需元器件參加到對象選擇器窗口。Picking ponents into the Schematic 單擊對象選擇器按鈕，如下圖彈出Pick Devices頁面，在Keywords輸入AT89C51，系統(tǒng)在對象庫中進(jìn)展搜索查找，并將搜索結(jié)果顯示在Results中，如下圖。在Results欄中的列表項中，雙擊A

18、T89C51，則可將AT89C51添加至對象選擇器窗口。 接著在Keywords欄中重新輸入7SEG，如下圖。雙擊7SEG-MP*6-CA-BLUE，則可將7SEG-MP*6-CA-BLUE(6位共陽7段LED顯示器)添加至對象選擇器窗口。最后，在Keywords欄中重新輸入RES，選中Match Whole Words,如下圖。在Results欄中獲得與RES完全匹配的搜索結(jié)果。雙擊RES，則可將RES(電阻)添加至對象選擇器窗口。單擊OK按鈕，完畢對象選擇。經(jīng)過以上操作，在對象選擇器窗口中，已有了7SEG-MP*6-CA-BLUE、AT89C51、RES三個元器件對象，假設(shè)單擊AT89C5

19、1，在預(yù)覽窗口中，見到AT89C51的實物圖，如下圖；假設(shè)單擊RES或7SEG-MP*6-CA-BLUE，在預(yù)覽窗口中，見到RES和7SEG-MP*6-CA-BLUE的實物圖，如下圖。此時，我們已注意到在繪圖工具欄中的元器件按鈕處于選中狀態(tài)。2、放置元器件至圖形編輯窗口Placing ponents onto the Schematic在對象選擇器窗口中，選中7SEG-MP*6-CA-BLUE，將鼠標(biāo)置于圖形編輯窗口該對象的欲放位置、單擊鼠標(biāo)左鍵，該對象被完成放置。同理，將AT89C51和RES放置到圖形編輯窗口中。如下圖。假設(shè)對象位置需要移動，將鼠標(biāo)移到該對象上，單擊鼠標(biāo)右鍵，此時我們已經(jīng)注

20、意到，該對象的顏色已變至紅色，說明該對象已被選中，按下鼠標(biāo)左鍵，拖動鼠標(biāo)，將對象移至新位置后，松開鼠標(biāo)，完成移動操作。由于電阻R1R8的型號和電阻值均一樣，因此可利用復(fù)制功能作圖。將鼠標(biāo)移到R1，單擊鼠標(biāo)右鍵，選中R1，在標(biāo)準(zhǔn)工具欄中，單擊復(fù)制按鈕，拖動鼠標(biāo)，按下鼠標(biāo)左鍵，將對象復(fù)制到新位置，如此反復(fù)，直到按下鼠標(biāo)右鍵，完畢復(fù)制。此時我們已經(jīng)注意到，電阻名的標(biāo)識，系統(tǒng)自動加以區(qū)分。3、放置總線至圖形編輯窗口單擊繪圖工具欄中的總線按鈕，使之處于選中狀態(tài)。將鼠標(biāo)置于圖形編輯窗口，單擊鼠標(biāo)左鍵，確定總線的起始位置；移動鼠標(biāo)，屏幕出現(xiàn)粉紅色細(xì)直線，找到總線的終了位置，單擊鼠標(biāo)左鍵，再單擊鼠標(biāo)右鍵，以表

21、示確認(rèn)并完畢畫總線操作。此后，粉紅色細(xì)直線被藍(lán)色的粗直線所替代，如下圖。4、元器件之間的連線Wiring Up ponents on the SchematicProteus的智能化可以在你想要畫線的時候進(jìn)展自動檢測。下面，我們來操作將電阻R1的右端連接到LED顯示器的A端。當(dāng)鼠標(biāo)的指針靠近R1右端的連接點時，跟著鼠標(biāo)的指針就會出現(xiàn)一個號，說明找到了R1的連接點，單擊鼠標(biāo)左鍵，移動鼠標(biāo)(不用拖動鼠標(biāo))，將鼠標(biāo)的指針靠近LED顯示器的A端的連接點時，跟著鼠標(biāo)的指針就會出現(xiàn)一個號，說明找到了LED顯示器的連接點，同時屏幕上出現(xiàn)了粉紅色的連接，單擊鼠標(biāo)左鍵，粉紅色的連接線變成了深綠色，同時，線形由直

22、線自動變成了90的折線，這是因為我們選中了線路自動路徑功能。Proteus具有線路自動路徑功能(簡稱WAR)，中選中兩個連接點后，WAR將選擇一個適宜的路徑連線。WAR可通過使用標(biāo)準(zhǔn)工具欄里的WAR命令按鈕來關(guān)閉或翻開，也可以在菜單欄的Tools下找到這個圖標(biāo)。同理，我們可以完成其它連線。在此過程的任何時刻，都可以按ESC鍵或者單擊鼠標(biāo)的右鍵來放棄畫線。5、元器件與總線的連線畫總線的時候為了和一般的導(dǎo)線區(qū)分，我們一般喜歡畫斜線來表示分支線。此時我們需要自己決定走線路徑，只需在想要拐點處單擊鼠標(biāo)左鍵即可，如下圖。6、給與總線連接的導(dǎo)線貼標(biāo)簽PART LABELS單擊繪圖工具欄中的導(dǎo)線標(biāo)簽按鈕，使

23、之處于選中狀態(tài)。將鼠標(biāo)置于圖形編輯窗口的欲標(biāo)標(biāo)簽的導(dǎo)線上，跟著鼠標(biāo)的指針就會出現(xiàn)一個號，如下圖。說明找到了可以標(biāo)注的導(dǎo)線，單擊鼠標(biāo)左鍵，彈出編輯導(dǎo)線標(biāo)簽窗口，如下圖。 在string欄中，輸入標(biāo)簽名稱(如a)，單擊OK按鈕，完畢對該導(dǎo)線的標(biāo)簽標(biāo)定。同理，可以標(biāo)注其它導(dǎo)線的標(biāo)簽，如下圖。注意，在標(biāo)定導(dǎo)線標(biāo)簽的過程中，相互接通的導(dǎo)線必須標(biāo)注一樣的標(biāo)簽名。至此，完成了整個電路圖的繪制。Keil C與Proteus連接調(diào)試1、假假設(shè)KeilC與Proteus均已正確安裝在C:Program Files的目錄里； 2、安裝Keil C與Proteus的連接插件vdmagdi.e*e；3、進(jìn)入KeilC

24、Vision2開發(fā)集成環(huán)境，創(chuàng)立一個新工程(Project)，并為該工程選定適宜的單片機CPU器件如：Atmel公司的AT89C51。并為該工程參加KeilC源程序。源程序如下：*define LEDS 6*include reg51.h/led燈選通信號unsigned char code Select=0*01,0*02,0*04,0*08,0*10,0*20;unsigned char code LED_CODES= 0*c0,0*F9,0*A4,0*B0,0*99,/0-4 0*92,0*82,0*F8,0*80,0*90,/5-9 0*88,0*83,0*C6,0*A1,0*86,/

25、A,b,C,d,E 0*8E,0*FF,0*0C,0*89,0*7F,0*BF/F,空格,P,H,.,- ;void main() char i=0; long int j; while(1) P2=0; P1=LED_CODESi; P2=Selecti; for(j=3000;j0;j-); /該LED模型靠脈沖點亮，第i位靠脈沖點亮后，會自動熄來頭。/修改循環(huán)次數(shù)，改變點亮下一位之前的延時，可得到不同的顯示效果。 i+; if(i5) i=0; 4、單擊Project菜單/Options for Target選項或者點擊工具欄的option for ta rget按鈕，彈出窗口，點擊De

26、bug按鈕，出現(xiàn)如下圖頁面。在出現(xiàn)的對話框里在右欄上部的下拉菜單里選中Proteus VSM Driver。并且還要點擊一下Use前面說明選中的小圓點。再點擊Setting按鈕，設(shè)置通信接口，在Host后面添上127.0.0.1，如果使用的不是同一臺電腦，則需要在這里添上另一臺電腦的IP地址(另一臺電腦也應(yīng)安裝Proteus)。在Port后面添加8000。設(shè)置好的情形如下圖，點擊OK按鈕即可。最后將工程編譯，進(jìn)入調(diào)試狀態(tài)，并運行。5、Proteus的設(shè)置進(jìn)入Proteus的ISIS，鼠標(biāo)左鍵點擊菜單Debug，選中use romotedebuger monitor，如下圖。此后，便可實現(xiàn)Kei

27、lC與Proteus連接調(diào)試。6、KeilC與Proteus連接仿真調(diào)試 單擊仿真運行開場按鈕，我們能清楚地觀察到每一個引腳的電頻變化，紅色代表高電頻，藍(lán)色代表低電頻。在LED顯示器上，循環(huán)顯示0、1、2、3、4、5。第四章 用ISIS和ARES設(shè)計PCB1.在ISIS中完成原理圖元件：1N4148BC547CAP-ELEC3EZ8V2D53EZ5V1D5RESCONN-D9PIC16F877參加POWER和GROUND， PIC16F877有兩個隱藏的引腳VDD和VSS，因此必須將POWER的string屬性設(shè)為VDD，GROUND的string屬性設(shè)為VSS。2.修改封裝，在ISIS中添加

28、元件時，已經(jīng)自動為該元件配置了一個封裝有局部元件要手動添加封裝。但這個封裝并不一定很適合你的設(shè)計，因此你需要重新添加適宜的封裝。下面以CAP-ELEC為例說明。翻開CAP-ELEC的屬性對話框單擊.的按鈕，打裝選擇對話框前提是你已經(jīng)安裝了ARES選擇一個適宜的，單擊OK完成。調(diào)整好所有元件的封裝后，到菜單Tools Netlist piler，接著翻開Netlist piler設(shè)置對話框，上面的設(shè)置保持默認(rèn)就行了，單擊OK生成網(wǎng)表文件。緊接的工作就是將網(wǎng)表文件導(dǎo)入到ARES。到菜單Tools Netlist to ARES，這樣就會翻開ARES你也可以利用工具欄的相應(yīng)按鈕來完成這一操作。下面是

29、ARES工作界面可以看到右邊的工作區(qū)是空的，而我們要使用的全部被放在左邊的元件列表中。在放置元件前，我們必須要畫一個版框，之后所有的元件將在版框布線。我們用2D Graphics Bo* 工具繪制版框，繪制前，我們要先給它設(shè)置顏色，因為這個是邊框，所以我們應(yīng)該選黃色Board Edge，該設(shè)置工具位于主窗口底部。在工作區(qū)點擊后，按住左鍵不放，拖出一個適當(dāng)大小的矩形，釋放左鍵，我們就繪制好了版框。如果以后想修改這個版框，你需要再次單擊2D Graphics Bo*中的矩形符號，在版框的邊框上單擊右鍵，這是會出現(xiàn)控制點，拖動控制點就可以調(diào)整版框的大小了。我們要通過單擊如以下圖標(biāo)回到元件放置視圖接著

30、我們要把元件放到版框，為了得到一個適宜的顯示比例，我們按一下F8將得到下面的效果這一步不是必需的。我們開場放置元件了。在使用自動放置所有元件這一個工具前，我們最好把具有標(biāo)志性的元件先手工放置，比方本例的串口連接頭J1。先在元件列表中選中J1，把它放到版框方法跟ISIS中放置元件的一樣，效果如以下圖：放置其他元件，我們要使用自動放置所有元件這個工具，這個工具的位置見以下圖：翻開下面對話框，在這里我們不修改上面的設(shè)置，單擊OK得到下面的效果我們把元件放整齊點，效果如下：下面我們開場布線，找到以下圖的圖標(biāo)單擊它，翻開下面對話框單擊Set Strategies按鈕，設(shè)置布線策略規(guī)則，翻開以下圖所示對話

31、框，我們按照以下圖分別設(shè)置Power和SIGNAL，單面板，線寬T30自動布線的效果接下來，我們手工調(diào)整連接線，并添加4個定位孔。要手工調(diào)整連接線需要單擊以下圖所示的圖標(biāo)，這樣那些連接線就可以被修改了。修改時，記得通過主窗口底部的層切換列表來切換到你想編輯的那一層！稍微修改后的效果。添加4個焊盤，單擊如以下圖標(biāo)在列表中選一個適宜的最終效果第五章 基于51單片機的數(shù)字鐘的設(shè)計任務(wù)書任務(wù)設(shè)計一款電子鐘。設(shè)計要求一合格要求：用PROTEUS畫出原理圖和PCB圖，并完成以下任務(wù)：用4只LED數(shù)碼管輸出顯示時和分?？赏ㄟ^按鍵設(shè)置鬧鐘功能，且停鬧無須手工操作?？赏ㄟ^按鍵設(shè)置分校時。(4) 寫出詳細(xì)的設(shè)計報

32、告。(5) 給出電路的原理圖、PCB圖和源程序。二優(yōu)秀要求：根據(jù)PCB圖制作PCB板，并焊接元件調(diào)試-. z數(shù)字電子鐘目前市場上提供的無論是機械鐘還是石英鐘在晚上無照明的情況下都是不可見的。要知道當(dāng)前的時間，必須先開燈，故較為不便?，F(xiàn)在市場上也出現(xiàn)了一些電子鐘，它以六只LED數(shù)碼管來顯示時分秒，與傳統(tǒng)的以指針顯示秒的方式不同，違背了人們傳統(tǒng)的習(xí)慣與理念，而且這類電子鐘一般是采用大型顯示器件，適用于銀行、車站等公共場所，且外觀設(shè)計欠美觀，很少進(jìn)入百姓家庭。此外，無論是機械鐘、石英鐘還是電子鐘，都存在著共同的問題：時間誤差。針對以上存在的問題，我們設(shè)計了一款采用LED顯示器件顯示的電子時鐘，有效克

33、制了時鐘存在的誤差問題。1 系統(tǒng)主要功能電子鐘的主要功能有：整點報時；四只LED數(shù)碼管顯示當(dāng)前時分；并且具有鬧鐘功能。2 系統(tǒng)的硬件構(gòu)成及功能電腦鐘的原理框圖如圖1所示。它由以下幾個部件組成：單片機89C2051、電源、時分顯示部件。時分顯示采用動態(tài)掃描，以降低對單片機端口數(shù)的要求，同時也降低系統(tǒng)的功耗。時分顯示模塊以及顯示驅(qū)動都通過89C2051的I/O口控制。電源局部：電源局部有二局部組成。一局部是由220V的市電通過變壓、整流穩(wěn)壓來得到+5V電壓，維持系統(tǒng)的正常工作。圖1 電子鐘系統(tǒng)原理框圖21 AT89C2051單片機及其引腳說明AT89C2051單片機是51系列單片機的一個成員，是8

34、051單片機的簡化版。部自帶2K字節(jié)可編程FLASH存儲器的低電壓、高性能S八位微處理器，與Intel MCS-51系列單片機的指令和輸出管腳相兼容。由于將多功能八位CPU和閃速存儲器結(jié)合在單個芯片中，因此，AT89C2051構(gòu)成的單片機系統(tǒng)是具有構(gòu)造最簡單、造價最低廉、效率最高的微控制系統(tǒng)，省去了外部的RAM、ROM和接口器件，減少了硬件開銷，節(jié)省了本錢，提高了系統(tǒng)的性價比。AT89C2051是一個有20個引腳的芯片，引腳配置如圖3所示。與8051相比，AT89C2051減少了兩個對外端口即P0、P2口，使它最大可能地減少了對外引腳下，因而芯片尺寸有所減小。圖2 AT89C2051引腳配置A

35、T89C2051芯片的20個引腳功能為：VCC 電源電壓。GND 接地。RST 復(fù)位輸入。當(dāng)RST變?yōu)楦唠娖讲⒈３?個機器周期時，所有I/O引腳復(fù)位至1”。*TAL1 反向振蕩放大器的輸入及部時鐘工作電路的輸入。*TAL2 來自反向振蕩放大器的輸出。P1口 8位雙向I/O口。引腳P1.2P1.7提供部上拉，當(dāng)作為輸入并被外部下拉為低電平時，它們將輸出電流，這是因部上拉的緣故。P1.0和P1.1需要外部上拉，可用作片準(zhǔn)確模擬比擬器的正向輸入AIN0和反向輸入AIN1，P1口輸出緩沖器能接收20mA電流，并能直接驅(qū)動LED顯示器；P1口引腳寫入1” 后，可用作輸入。在閃速編程與編程校驗期間，P1口

36、也可接收編碼數(shù)據(jù)。P3口 引腳P3.0P3.5與P3.7為7個帶部上拉的雙向I/0引腳。P3.6在部已與片比擬器輸出相連，不能作為通用I/O引腳。P3口的輸出緩沖器能接收20mA的灌電流；P3口寫入1”后，部上拉，可用輸入。P3口也可用作特殊功能口，其功能見表1。P3口同時也可為閃速存儲器編程和編程校驗接收控制信號。22 時分顯示部件由于系統(tǒng)要顯示的容較簡單，顯示量不多，所以選用數(shù)碼管既方便又經(jīng)濟。LED有共陰極和共陽極兩種。如圖7所示。二極管的陰極連接在一起，通常此公共陰極接地，而共陽極則將發(fā)光二極管的陽極連接在一起，接入+5V的電壓。一位顯示器由8個發(fā)光二極管組成，其中7個發(fā)光二極管構(gòu)成字

37、型8的各個筆劃段ag，另一個小數(shù)點為dp發(fā)光二極管。當(dāng)在*段發(fā)光二極管施加一定的正向電壓時，該段筆劃即亮；不加電壓則暗。為了保護(hù)各段LED不被損壞，需外加限流電阻。圖3 LED數(shù)碼管構(gòu)造原理圖眾所周知，LED顯示數(shù)碼管通常由硬件7段譯碼集成電路，完成從數(shù)字到顯示碼的譯碼驅(qū)動。本系統(tǒng)采用軟件譯碼，以減小體積，降低本錢和功耗，軟件譯碼的另一優(yōu)勢還在于比硬件譯碼有更大的靈活性。所謂軟件譯碼，即由單片機軟件完成從數(shù)字到顯示碼的轉(zhuǎn)換。從LED數(shù)碼管構(gòu)造原理可知，為了顯示字符，要為LED顯示數(shù)碼管提供顯示段碼，組成一個8字形字符的7段，再加上1個小數(shù)點位，共計8段，因此提供應(yīng)LED數(shù)碼管的顯示段碼為1個字

38、節(jié)。各段碼位與顯示段的對應(yīng)關(guān)系如表1。表1 各段碼位的對應(yīng)關(guān)系段碼位D7D6D5D4D3D2D1D0顯示段dpgfedcba需說明的是當(dāng)用數(shù)據(jù)口連接LED數(shù)碼管adp引腳時，不同的連接方法，各段碼位與顯示段有不同的對應(yīng)關(guān)系。通常數(shù)據(jù)口的D0位與a段連接，D1位與b段連接，D7位與dp段連接,如表1所示，表2為用于LED數(shù)碼管顯示的十六進(jìn)制數(shù)和空白字符與P的顯示段碼。表2 LED顯示段碼字型共陽極段碼共陰極段碼字型共陽極段碼共陰極段碼0C0H3FH990H6FH1F9H06HA88H77H2A4H5BHB83H7CH3BOH4FHCC6H39H499H66HDA1H5EH592H6DHE86H79H682H7DHF84H71H7F8H07H空白FFH00H880H7FHP8CH73H注：1本表所列各字符的顯示段碼均為小數(shù)點不亮的情況。 2空白字符即沒有任何顯示。根據(jù)AT89C2051單片機灌電流能力強，拉電流能力弱的特點，我們選用共陽數(shù)碼管。將AT89C2051的P1.0P1.7分別與共陽數(shù)碼管的ag及dp相連，高電平的位對應(yīng)的LED數(shù)碼管的段暗，低電平的位對應(yīng)的LED數(shù)碼管的段亮，這樣，當(dāng)P0口輸出不同的段碼，就可以控制數(shù)碼管顯示不同的字符。例如：當(dāng)P0口輸出的段碼為1100 0000，數(shù)碼管顯示的字符為0。數(shù)