1、課程設計任務書分院（系）信息科學與工程專業自動化學生姓名XXX學號XXXX設計題目基于單片機的直流伺服電機脈沖寬度調制控制系統的設計 軟件設計部分課程設計內容及要求：內容：1、 設計電路，選擇器件2、 利用Proteus畫原理圖3、 編程、調試4、 焊接電路，調試要求：1 控制直流伺服電機的正轉還是反轉2 通過改變輸出電壓平均值調節直流伺服電機轉速進度安排:（10天）1、 查資料（2天）2、設計電路畫電路圖（2天）3、編程與調試（2天）4、焊接硬件電路并調試（2天）5、寫報告（2天）指導教師（簽字）：年 月 日 學院院長（簽字）：年 月 日 摘 要隨著電子行業的飛速發展，單片機在我們的生活中出

2、現的越來越多，更加成為了不可或缺的主角。單片機比專用處理器更適合應用于嵌入式系統，因此它得到了最多的應用。從單片機的發展歷程看，未來單片機技術將向多功能、高性能、高速度、低電壓、低功耗、外圍電路內裝化及片內儲存器容量增加的方向發展。直流伺服驅動器憑借其優異的驅動性能，在工業、醫療、國防等領域有著廣泛應用。傳統的伺服驅動器使用運放為核心的模擬電路構成，其有結構復雜、參數調整不易和系統性能易受環境影響等缺點。隨著微處理器技術、模擬數字接口技術和功率半導體技術的長足發展，現代的直流伺服驅動器普遍采用由微處理器為核心的數字控制系統。以微處理器為核心的伺服驅動器不但可以方便實現以前用模擬電路無法實現的控

3、制算法，并且有著結構簡單、參數調整方便、系統性能對環境參數不敏感等優點。在自動化的學習中,將單片機的應用引入實驗教學必將對微電子控制技術的研究與實踐注入強大活力。我們研制的直流伺服電機控制實驗裝置即以單片機作為核心部件,它可完成對直流伺服電機轉速、方向、行程的閉環控制。本文重點介紹了一種基于單片機的直流伺服電機轉速控制實驗裝置,論述了其硬件組成原理和軟件設計思想。關鍵字：單片機 直流伺服電機 轉速 脈沖 I目 錄引 言11 系統設計介紹21.1系統原理概述21.2系統設計概述31.2.1正反轉控制設計31.2.2加速控制設計31.2.3減速控制設計32 系統硬件設計42.1硬件組成42.2主要

4、器件功能介紹52.2.1直流伺服電機簡介52.2.2 PWM簡介及調速原理52.2.3 單片機簡介72.2.4 AT89C51簡介72.2.5 使用二極管簡介102.3 電路組成112.3.1 晶振電路112.3.2 復位電路122.3.3 單相橋式整流電路122.3.4 調制電路133 系統軟件設計133.1偉福仿真器簡介133.1.1 主界面介紹133.1.2仿真頭介紹143.2.2 仿真器介紹153.2 Proteus介紹153.2.1 Proteus簡介153.2.3 具有4大功能模塊183.2.4 Proteus提供了豐富的資源193.2.5 電路功能仿真203.3 程序流程圖213

5、.4 匯編設計223.5 仿真結果圖24設計總結25參考文獻26II單片機課程設計引 言脈沖寬度調制(PWM)，是英文“Pulse Width Modulation”的縮寫，簡稱脈寬調制，是利用微處理器的數字輸出來對模擬電路進行控制的一種非常有效的技術，廣泛應用在從測量、通信到功率控制與變換的許多領域中。隨著PWM技術得到了高速發展，各式各樣的脈寬調速控制器，脈寬調速模塊也應運而生，許多單片機也都有了PWM輸出功能。而MCS51系列單片機作為應用最廣泛的單片機之一，卻沒有PWM輸出功能，本課設采用配合軟件的方法實現了MCS51單片機的PWM輸出調速功能，這對精度要求不高的場合時非常實用的。設計

6、的原理分析及實現1 系統設計介紹1.1系統原理概述該課設是基于單片機利用脈沖寬度調制來控制伺服直流電動機的轉速以及轉向，是一個典型的控制系統。脈沖寬度調制主要是改變脈沖信號的占空比來實現控制的。當增加脈沖的占空比，伺服直流電動機轉速增加；反之，其速度降低。所以通過控制脈沖的占空比可以控制伺服直流電動機的轉速。下圖是系統的原理圖，圖中單片機AT89C51，其主要功能就是將開關的模擬信號轉化成數字信號，并通過固定程序，通過對信號的識別，輸出相應的控制信號。系統圖的最右側是采用IGBT作為開關器件的單相橋式PWM逆變電路。以電動機作為負載，工作時Q1,Q3的通斷狀態互補，Q2,Q4的通斷狀態也互補。

7、PWM逆變電路中間是調制電路，輸入信號分別是信號波和載波，輸出的信號分別送至4個IGBT的門極，對其控制。圖1.3 系統原理圖1.2系統設計概述1.2.1正反轉控制設計該系統中利用開關K3控制伺服直流電動機的正反轉。當開關閉合時既輸入信號為1，通過單片機編程處理后，控制電動機的正轉；反之，控制電動機的反轉。實現該功能的子程序為：LOOP: JB K3,LOOPZF ；高電平逆時針轉，低電平順時針轉 CLR ZF ；針轉 LJMP LOOPK1LOOPZF: SETB ZF1.2.2加速控制設計該系統中利用開關K1控制伺服直流電動機的加速。當開關閉合時既輸入信號為1，通過單片機編程處理后，增加控

8、制脈沖的占空比，從而增大了電動機兩側的電壓，使伺服直流電動機加速；反之，電動機保持勻速轉動。實現該功能的子程序為：LOOPK1: JB K1,LOOPK2 ；K1按下加速 LCALL DELAY MOV A,PWML ADD A,#1 ；調寬值低4位加1 MOV PWML,A MOV A,PWMH ADDC A,#0 ；調寬值高4位加1 MOV PWMH,A JNC LOOPK2 ；最大值時 MOV PWMH,#0FFH1.2.3減速控制設計該系統中利用開關K2控制伺服直流電動機的加速。當開關閉合時既輸入信號為1，通過單片機編程處理后，減少控制脈沖的占空比，從而減小了電動機兩側的電壓，使伺服直

9、流電動機減速；反之，電動機保持勻速轉動。實現該功能的子程序為：LOOPK2: JB K2,OVER ；K2按下減速 LCALL DELAY MOV A,PWML CLR C SUBB A,#1 ；調寬值低4位減1 MOV PWML,A MOV A,PWMH SUBB A,#0 ；調寬值高4位減1 MOV PWMH,A JNC OVER MOV PWMH,#00H ；最小值時2 系統硬件設計2.1硬件組成本系統由PC機、MCS-51單片機開發系統、PWM脈寬調制控制板以及直流伺服電動機等組成。具體相關硬件如下：二極管（1N4077）4個，場效應管（2SJ50）4個，非門74LS04 1個，與門7

10、4LS08 2個，電容（CAPACITOR） 2個，芯片（AT89C51） 1個，開關（BUTTON）3個，直流伺服電動機（MOTOR）1個，電阻（RES）4個，電源3個，地（GROUND）4個。元件表硬件型號數量硬件型號數量1N40774MOTOR12SJ504RES474LS041CAPACITOR274LS082GROUND4AT89C511VCC3BUTTON32.2主要器件功能介紹2.2.1直流伺服電機簡介伺服電機也稱執行電機，它具有一種服從控制信號的要求而動作的電機，在信號來到之前，轉子靜止不動；信號來到之后，轉子立即轉動；當信號小時，轉子能即使自行停轉，由于這種“伺服”性能，因此

11、而得名。按照在自動控制系統中的功用所要求，伺服電機具備可控性好、穩定性高和速應性強等基本性能。可控制性好是指尋好消失以后，能立即自行停轉；穩定性高是指轉速隨轉矩的增加而均勻下降，速應性強是指反應快，靈敏。直流伺服電動機在自動控制系統中常用作執行元件,對它的要求是要有下垂的機械特性、線性的調節特性和對控制信號能作出快速反應。該系統采用的是電磁式直流伺服電動機,其型號為45SY01型,其轉速n的計算公式如下n=E/K=(Ua-IaRa)/K 式中n為轉速;為磁通;E為電樞反電勢;Ua為外加電壓;IaRa為電樞電流和電阻。直流伺服電機與普通直流電機以及交流伺服電機的比較：直流伺服電機的工作原理和普通

12、直流電機相同。只要在其勵磁繞組中有電流通過且產生了磁通，當電樞繞組中通過電流時，這個電樞電流與磁通互相作用而產生轉矩使伺服電機投入工作。這兩個繞組其中的一個斷電時，電動機立即停轉，它不象交流伺服電動機那樣有“自轉”現象。所以我們選擇直流伺服電動機來進行自動門的拖動。2.2.2 PWM簡介及調速原理（1）簡介：脈沖寬度調制是一種模擬控制方式，其根據相應載荷的變化來調制晶體管柵極或基極的偏置，來實現開關穩壓電源輸出晶體管或晶體管導通時間的改變，這種方式能使電源的輸出電壓在工作條件變化時保持恒定，是利用微處理器的數字輸出來對模擬電路進行控制的一種非常有效的技術。PWM的一個優點是從處理器到被控系統信

13、號都是數字形式的，無需進行數模轉換。讓信號保持在數字形式可將噪聲影響降到最小。PWM控制技術以其控制簡單，靈活和動態響應好的優點而成為電力電子技術最廣泛應用的控制方式。（2）調速過程：脈沖寬度調制（PWM）是一種對模擬信號電平進行數字編碼的方法。通過高分辨率計數器的使用，方波的占空比被調制用來對一個具體模擬信號的電平進行編碼。PWM信號仍然是數字的，因為在給定的任何時刻，滿幅值的直流供電要么完全有(ON)，要么完全無(OFF)。電壓或電流源是以一種通(ON)或斷(OFF)的重復脈沖序列被加到模擬負載上去的。通的時候即是直流供電被加到負載上的時候，斷的時候即是供電被斷開的時候。只要帶寬足夠，任何

14、模擬值都可以使用PWM進行編碼。占空比是接通時間與周期之比，調制頻率為周期的倒數，占空比計算公式：ton/T。執行PWM操作之前，這種微處理器要求在軟件中完成以下工作： 1、設置提供調制方波的片上定時器/計數器的周期 2、 在PWM控制寄存器中設置接通時間 3、設置PWM輸出的方向，這個輸出是一個通用I/O管腳 4、啟動定時器5、使能PWM控制器：圖2.2.2數字脈沖寬度調制構成（3）與V-M系統相比，PWM調速系統有下列優點：由于PWM調速系統的開關頻率較高，僅靠電樞電感的濾波作用可能就足以獲得脈沖動很小的直流電流，電樞容易連續，系統的低速運行平穩，調速范圍較寬，可達1：10000左右。又由

15、于電流波形比V-M系統好，在相同的平均電流即相同的輸出轉矩下，電動機的損耗和發熱都較小。同樣由于開關頻率高，若與快速響應的電機配合，系統可以獲得很寬的頻帶，因此快速響應性能好，動態抗干擾能力強。由于電力電子器件只工作在開關狀態，主電路損耗較小，裝置效率比較高。2.2.3 單片機簡介單片機是把微型計算機主要部分都集成在一個芯片上的單芯片微型計算機，即將運算器，控制器，輸入輸出接口，部分存儲器以及其他一些邏輯部件集成在一個芯片上，故可以把單片機看成是一個不帶外部設備的微型計算機，相當于一個沒有顯示器，沒有鍵盤，不帶監控程序的單板機。其結構如下：圖2.2.3單片機結構圖2.2.4 AT89C51簡介

16、AT89C51是一種帶4K字節閃存可編程可擦除只讀存儲器（FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓、高性能CMOS 8位微處理器，俗稱單片機。AT89C2051是一種帶2K字節閃存可編程可擦除只讀存儲器的單片機。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復擦除1000次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術制造，與工業標準的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。AT89C單片機為很多嵌入式控制系統提供了一種靈活性高且價廉的方案。（1）單片機內部結構圖：圖2.2.4（1）單片機內部結構圖（2） AT89C51引腳圖：圖2.

17、2.4（2）單片機引腳圖（3）管腳說明： VCC：供電電壓。 GND：接地。 P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當P1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數據存儲器，它可以被定義為數據/地址的第八位。在FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當FIASH進行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。 P1口：P1口是一個內部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時

18、，P1口作為第八位地址接收。 P2口：P2口為一個內部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當P2口被寫“1”時，其管腳被內部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內部上拉的緣故。P2口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數據存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內部上拉優勢，當對外部八位地址數據存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。 P3口：P3口管腳是8個帶內部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門

19、電流。當P3口寫入“1”后，它們被內部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。 P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示： 口管腳 備選功能 P3.0 RXD（串行輸入口） P3.1 TXD（串行輸出口） P3.2 /INT0（外部中斷0） P3.3 /INT1（外部中斷1） P3.4 T0（記時器0外部輸入） P3.5 T1（記時器1外部輸入） P3.6 /WR（外部數據存儲器寫選通） P3.7 /RD（外部數據存儲器讀選通） P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。 RST：復位輸入。當振蕩器復位器件時

20、，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。 ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當用作外部數據存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時， ALE只有在執行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執行狀態ALE禁止，置位無效。 /PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器

21、取指期間，每個機器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數據存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現。 /EA/VPP：當/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000H-FFFFH），不管是否有內部程序存儲器。注意加密方式1時，/EA將內部鎖定為RESET；當/EA端保持高電平時，此間內部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內部時鐘工作電路的輸入。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。 振蕩器特性: XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采

22、用。如采用外部時鐘源驅動器件，XTAL2應不接。有余輸入至內部時鐘信號要通過一個二分頻觸發器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。2.2.5 使用二極管簡介（1）整流二極管 利用二極管單向導電性，可把方向交替變化的交流電變換成單方向的脈動直流電。（2） 開關元件 二極管在正向電壓作用下電阻很小，處于導通狀態，相當于一只接通的開關；在反向電壓作用下，電阻很大，處于截止狀態，如同一只斷開的開關。利用二極管的開關特性，可以組成各種邏輯電路。（3） 限幅元件 二極管正向導通后，它的正向壓降基本保持不變（硅管為0.7V，鍺管為0.2V）。利用這一特性，在電路中作為限幅

23、元件，可以把信號幅度限制在一定范圍內。（4） 繼流二極管 在開關電源的電感中和繼電器等感性負載中起繼流作用。（5） 檢波二極管 在收音機中起檢波作用。（6） 變容二極管 使用于電視機的高頻頭中。（7） 顯示元件 用于電視機顯示器上。2.3 電路組成2.3.1 晶振電路圖2.3.1晶振電路圖，由兩個電容和一個晶振組成，晶振頻率為12MHZ圖2.3.1晶振電路圖2.3.2 復位電路圖2.3.2為復位電路圖，由直流電源，電容和電阻組成，其主要功能是對單片機進行復位功能。圖2.3.2復位電路圖2.3.3 單相橋式整流電路圖2.3.3是單相橋式整流電路圖，由4個場效應管IGBT和四個二極管組成，其功能是

24、將交流電轉化成直流電。其負載為伺服直流電機，通過門控信號的改變可以調節電機的轉速和轉向圖2.3.3單相橋式整流電路圖2.3.4 調制電路圖2.3.4是調制電路圖，由兩個與門和一個非門組成，其功能主要是產生PWM脈沖來控制IGBT。圖2.3.4調制電路圖3 系統軟件設計3.1偉福仿真器簡介3.1.1 主界面介紹圖3.1.1（1）偉福主界面介紹編譯后無錯誤界面：圖3.1.1（2）編譯后無錯誤界面3.1.2仿真頭介紹1) POD8X5XP 仿真頭 POD8X5XP 仿真頭為POD8X5X 改進型。可配E2000 系列,E6000 系列,K51 系列仿真器,用于仿真MCS51 系列及兼容單片機,可仿真

25、CPU 種類為8031/32, 8051/52, 875X, 89C5X,89CX051, 華邦的78E5X, LG 的97C51/52/1051/2051。配有40腳DIP 封裝的轉接座,可選配44 腳PLCC封裝的轉接座選配2051轉接座可仿真20 腳DIP封裝的89CX051CPU。當用戶板功耗不大時，可以短接5V 電源輸出跳線，由仿真器供電給用戶板，一般情況下請不要短接此跳線。如果短接復位信號輸出跳線，當用軟件復位程序時，仿真頭的復位腳會輸出一個復位信號，以復位用戶板的其它器件。注意：如果用戶板有復位電路，請不要短接此跳線。2) PODH8X5X / PODH591 仿真頭PODH8X

26、5X運用PHILIPS授權的HOOKS技術，用PHILIPS芯片作為仿真芯片，來仿真各類與MCS51 兼容的MCU，仿真頭的原有的P87C52可仿真通用的8X5X系列芯片，可以將P87C52 換成PHILIPS的P89C51Rx+或P89C51Rx2來仿真相應的MCU，也可以換成PHILIPS 的P89C66x 用于仿真PHILIPS 的P89C66x 系列MCU。因為P89C51RD2 和P89C66X 內部帶有擴展RAM，可以借用P89C51RD2 或P89C66x 來仿真帶擴展RAM 的CPU，例如Winbond的78E58B、78E516 等。PODH8X5X 可以從外部引入仿真電源，

27、來仿真2.7V5.5V用戶電壓，當用戶需要仿真低電壓時，將“電源選擇跳線”接成“外部電源接入”方式即可。仿真頭的低電壓由用戶板提供。注意：當用戶想仿真低電壓時，仿真頭上的仿真CPU必須能工作于低電壓狀態。3.2.2 仿真器介紹1) 仿真器使用9 針串行口，與PC 機用兩頭為孔的串行電纜連接。對于一些只有USB 口而沒有串口的計算機，可以使用USB轉串口電纜將USB 轉成串行口。2) 根據仿真器型號不同，邏輯測試鉤插座可能只有一個。3) 根據仿真器型號不同，可能會沒有20 芯仿真電纜插座。4) 電源為直流5V/1A（最小），電源插孔的極性為內“正”外“負”。3.2 Proteus介紹3.2.1

28、Proteus簡介Proteus軟件是英國Labcenter 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。它是目前最好的仿真單片機及外圍器件的工具。雖然目前國內推廣剛起步，但已受到單片機愛好者、從事單片機教學的教師、致力于單片機開發應用的科技工作者的青睞。Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真軟件)，從原理圖布圖、代碼調試到單片機與外圍電路協同仿真，一鍵切換到PCB設計，真正實現了從概念到產品的完整設計。它還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

29、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年即將增加Cortex和DSP系列處理器，并持續增加其他系列處理器模型。在編譯方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多種編譯器。 3.2.2 基本操作圖3.2.2（1） 打開Proteus后的主界面圖3.2.2（2） 基本操作介紹（1）選擇元件：P按鈕常用元件所在庫及名稱名稱 所在庫名 元件名51單片機 Microprocessor AT89C51電阻 Resistors排阻 Resistors RESPACK電容 Capacit

30、ors晶振 Miscellaneous CRYSTAL繼電器 Switches&Relays G2R三級管 Transistors7段數碼管 Optoelectronics 7SEG-COM-AN（共陽）7SEG-COM-CAT（共陰）LED 同上 LED-BLUE/GREEN兩位、四位數碼管 同上 7SEG-MPX2/MPX4（2）選擇要使用的元件在Pick Device窗口雙擊相應元件名稱，即可將元件添加到主界面左側的列表中（3）放置元件到繪圖區單擊列表中的元件，然后在右側的繪圖區單擊，即可將元件放置到繪圖區。（每單擊一次鼠標就繪制一個元件，在繪圖區空白處單擊右鍵結束這種狀態）（4）刪除元

31、件右擊元件一次表示選中（被選中的元件呈紅色），選中后再一次右擊則是刪除。（5）移動元件右擊選中，然后用左鍵拖動。（6）旋轉元件左下角旋轉工具欄（7）元件連線在引腳上鼠標指針變成X狀，單擊，移動到目的引腳，再次單擊。（8）刪除連線同刪除元件（9）繪制電源和地單擊工具欄上的左起第8個工具（Inter-Sheet Terminal），左側工具欄顯示TERMINALS，可在其中選擇POWER或GROUND，像放置元件一樣放置到繪圖區。3.2.3 具有4大功能模塊（1）智能原理圖設計（ISIS）豐富的器件庫：超過27000種元器件，可方便地創建新元件：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

32、；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；支持總線結構：使用總線器件和總線布線使電路設計簡明清晰；可輸出高質量圖紙：通過個性化設置，可以生成印刷質量的BMP圖紙，可以方便地供WORD、POWERPOINT等多種文檔使用。 （2）完善的電路仿真功能（Prospice） ProSPICE混合仿真：基于工業標準SPICE3F5，實現數字/模擬電路的混合仿真； 超過27000個仿真器件：可以通過內部原型或使用廠家的SPICE文件自行設計仿真器件，Labcenter也在不斷地發布新的仿真器件，還可導入第三方發布的仿真器件；多樣的激勵源：包括直流、正弦、脈沖、分段線性脈沖、音頻

33、（使用wav文件）、指數信號、單頻FM、數字時鐘和碼流，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、信號發生器、直流電壓/電流表、交流電壓/電流表、數字圖案發生器、頻率計/計數器、邏輯探頭、虛擬終端、SPI調試器、I2C調試器等；生動的仿真顯示：用色點顯示引腳的數字電平，導線以不同顏色表示其對地電壓大小，結合動態器件（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； （3）獨

34、特的單片機協同仿真功能（VSM） 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雙向異步串行通信；實時仿真：支持UART/USART/EUSARTs

35、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；編譯及調試：支持單片機匯編語言的編輯/編譯/源碼級仿真，內帶8051、AVR、PIC的匯編編譯器，也可以與第三方集成編譯環境（如IAR、Keil和Hitech）結合，進行高級語言的源碼級仿真和調試； （4）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設計環境，實現從概念到產品的完整設計；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

36、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文件的導入或導出，便利與其它PCB設計工具的互轉（如protel）和PCB板的設計和加工。 3.2.4 Proteus提供了豐富的資源（1）Proteus可提供的仿真元器件資源：仿真數字和模擬、交流和直流等數千種元器件，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調試器、I2C調試器、信號發生器、模式發生器、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

37、中隨意的調用。 （3）除了現實存在的儀器外，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果的影響。 （4）Proteus可提供的調試手段 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字信號。 3.2.5 電路功能仿真 圖3.2.5 Proteus仿真界面在PROTEUS繪制好原理圖后，調入已編譯好的目標代碼文件：*.HEX，可以在PROTEUS的原理圖中看到模擬的實物運行狀態和

38、過程。 PROTEUS 是單片機課堂教學的先進助手。PROTEUS不僅可將許多單片機實例功能形象化，也可將許多單片機實例運行過程形象化。前者可在相當程度上得到實物演示實驗的效果，后者則是實物演示實驗難以達到的效果。 它的元器件、連接線路等卻和傳統的單片機實驗硬件高度對應。這在相當程度上替代了傳統的單片機實驗教學的功能，例：元器件選擇、電路連接、電路檢測、電路修改、軟件調試、運行結果等。 課程設計、畢業設計是學生走向就業的重要實踐環節。由于PROTEUS提供了實驗室無法相比的大量的元器件庫，提供了修改電路設計的靈活性、提供了實驗室在數量、質量上難以相比的虛擬儀器、儀表，因而也提供了培養學生實踐精

39、神、創造精神的平臺 隨著科技的發展，“計算機仿真技術”已成為許多設計部門重要的前期設計手段。它具有設計靈活，結果、過程的統一的特點。可使設計時間大為縮短、耗資大為減少，也可降低工程制造的風險。3.3 程序流程圖由以下流程圖可知，系統先檢測開關3（正反轉開關）的信號。如果是0信號（開的狀態），則發出正轉信號，電動機正轉，反之電動機反轉。檢測完開關3，接下來檢測開關1（加速開關），若信號為1（關的狀態），發出加速的信號，電動機加速，若信號為0（開的狀態），速度保持不變。再檢測開關2（減速開關），若信號為1（關的狀態），發出減速的信號，電動機減速，若信號為0（開的狀態），速度保持不變。系統一直對三個

40、開關信號循環檢測，循環的執行程序。流程圖如下：圖3.3 流程圖3.4 匯編設計K1 BIT P1.4 ；加速鍵K2 BIT P1.5 ；減速鍵K3 BIT P1.6 ；正反鍵CLK BIT P0.0 ；速度控制信號ZF BIT P0.1 ；正反控制信號PWMH EQU 30H ；調寬值，定時器所賦值PWML EQU 31HORG 0000HLJMP MAINORG 000BH ；中斷1控制周期LJMP TIMER1ORG 001BH ；中斷3控制脈寬LJMP TIMER2ORG 0030HMAIN: MOV PWMH,#00H MOV PWML,#0FH MOV TMOD,#11H ；兩個定時

41、器都工作在方式1 MOV TH0,#00H ；65.536mm定時 MOV TL0,#00H MOV TH1,PWMH ；脈寬 MOV TL1,PWML SETB EA ；CPU允許中斷 SETB ET0 ；允許定時器T0中斷 SETB ET1 ；允許定時器T1中斷 SETB TR0 ；定時器T0計數 CLR CLKLOOP: JB K3,LOOPZF ；高電平逆時針轉，低電平順時針轉 CLR ZF ；針轉 LJMP LOOPK1LOOPZF: SETB ZFLOOPK1: JB K1,LOOPK2 ；K1按下加速 LCALL DELAY MOV A,PWML ADD A,#1 ；調寬值低4位加1 MOV PWML,A MOV A,PWMH ADDC A,#0 ；調寬值高4位加1 MOV PWMH,A JNC LOOPK2