单片机交通信号灯模拟控制系统的设计与仿真
来源:用户上传
作者: 杨绍文
[摘要]应用proteus的ISIS软件实现了单片机交通信号灯模拟控制的设计与仿真，该方法仿真效果真实、准确。可提高开发效率、降低开发成本。
[关键词]proteus原理图仿真交通信号灯模拟控制
1 引言
单片机交通信号灯模拟控制系统可以用多种技术手段实现。本文借助于Proteus仿真系统进行系统虚拟开发成功之后再进行实际操作，可以节约开发时间，降低开发成本，具有很大的灵活性和可扩展性。在国外有包括斯坦福、剑桥等在内的几千家高校将Proteus作为电子工程学位的教学和实验平台；在国内也有众多学校正在体验Proteus的独一无二的功能并申报教学计划。该方法具有普遍意义。通过实际应用发现，采用该方法可以大大简化硬件电路测试和系统调试过程中电路板制作、元器件安装、焊接等过程。很明显，使用该方法可以提高开发效率、降低开发成本、提升开发速度，对单片机系统开发具有指导意义。
2 基本原理
单片机系统作为一种典型的嵌入式系统，其系统设计包括硬件电路设计和软件编程设计两个方面，其调试过程一般分为软件调试、硬件测试、系统调试3个过程。软件调试一般比较容易进行，但如果要进行硬件电路测试和系统调试则比较麻烦，因为要进行这两个过程必须在电路板设计制作完成、元器件焊接完毕之后进行。而电路板的制作、元器件的安装、焊接是费时费力的，如果采用单片机系统的虚拟仿真软件――Proteus，则不用制作具体的电路板也能够完成以上工作。
Proteus软件是来自英国LabcentereleCtrOniCS公司的ED A工具软件，Proteus软件有十多年的历史，在全球广泛使用，除了其具有和其它EDA工具一样的原理布图、PCB自动或人工布线及电路仿真的功能外，其革命性的功能是：将电路仿真和微处理器仿真进行协同，直接在基于原理图的虚拟原型上进行处理器编程调试，并进行功能验证，通过动态器件如电机、LED、LCD、开关等，实时看到运行后的输入、输出的效果，配合系统配置的虚拟仪器如示波器、逻辑分析仪等，Proteus为我们建立了完备的电子设计开发环境。Proteus软件由ISIS和ARES两个软件构成，其中ISis是原理图编辑与仿真软件，ARES是布线编辑软件。这里主要介绍ISIS软件。
ISIS软件的主要特性有：
(1)可以仿真、分析各种模拟器件和集成电路，其最大的特点是可以支持许多型号的单片机仿真，该软件的单片机仿真库里有51系列、PIC系列、AVR系列、摩托罗拉的68MHⅡ系列等，Proteus的仿真是基于SPI CE3F5的，因此它也能像其他的EDA软件那样进行电路分析，如模拟分析、数字仿真、混合信号分析、频率分析等。
(2)提供了虚拟示波器、逻辑分析仪、信号发生器、计数器、电表、虚拟终端等虚拟仪器仪表供选用。
(3)能够进行原理图(sCH)的设计。
(4)能和Keil，Matlab等软件整合使用，以求达到更好的仿真效果。
3 硬件电路设计与实现
以单片机交通信号灯模拟控制系统为例，介绍使用Proteus进行单片机交通信号灯模拟控制系统设计与仿真的过程。笔者使用的是Proteus 6 Demo版本。该交通信号灯模拟控制系统硬件主要由AT89C51单片机、片并行8255接口芯片、和红黄绿LED灯等元器件组成。
和Protel，EWB等软件相似，绘制原理图都要先从器件库里取出所需的元件并在绘图区布局好，同时编辑元件的参数，接着进行连线，添加必要的网络标识等步骤。运行Proteus的ISIS后出现程序主窗口界面，鼠标左键单击窗口左侧的元器件工具栏的eompo―nent．按钮，接着再点击窗口左侧的元器件选择区的Pick Divices.按钮，再在Category栏里点击Microprocessor I Cs项后，在Results栏里会出现各种类型的CPU器件，找到AT89C51后双击，AT89C51就被添加到当前窗口左侧的元器件列表区了。用同样的方法依次把并行8255接口芯片、74HC373和红黄绿LED灯、晶振以及多个电阻、电容等元器件也添加到器件列表区里。然后再依次点击列表区里的器件，单击左键把他们放到绘图区，右键选中元件，并编辑其属性，合理布局后，进行连线。连线时当鼠标的指针靠近一个对象的引脚时，跟着鼠标的指针就会出现一个“×”提示符号，点击鼠标左键即可画线了，需要拐弯时点击一下即可，在终点再点击确认一下就画出了一段导线，所有导线画完后，点击工具栏的IntersheetTerminal．按钮，添加上电源和接地符号，原理图的绘制就完成了。最后，保存设计文件于C：＼Labeenter Electronics＼Pro―teus 6＼Demonstration＼jtxh文件夹，文件名为jtxh.DSN。
4 软件设计与实现
本交通信号灯模拟控制系统的软件的主要功能包括中断定时的设置和延时子程序，红灯亮30秒，绿灯亮25秒，黄灯亮5秒，采用汇编语言编写，在Keil集成调试软件中编辑完成后，以文件名jixh.asm存盘并编译生成16进制目标文件Jth.Hex。
同样保存到C：＼Labcenter Electronics＼proteus6＼Demonstration＼jtxh文件夹。
5 系统仿真分析
电路原理图在ISIS里设计完成，并将系统软件编译成jtxh.Hex文件后，下面就可以进行交通信号灯模拟控制系统虚拟仿真了。
在ISIS的原理图中，右键单击AT89C51将其选中，然后单击左键打开AT89C51的Edit Component对话框，在Program File：选项中选择文件jtxh.Hex，单击OK按钮完成仿真设置。点击ISIS下方仿真按钮的运行按钮，系统开始运行，实时交通信号。
6 结束语
单片机交通信号灯模拟控制系统的设计与仿真中加入Proteus软件之后，实现了硬件软化的目的。将Proteus虚拟仿真技术应用于单片机的教学、实验与课程设计中，具有明显的经济性、可移植性、可推广性，有利于促进课程和教学改革，更有利于人才的培养。
参考文献：
[1]徐萍．单片机技术项目教程．机械工业出版社，2009．
[2]刘文秀．单片机应用系统仿真策略的研究[J]．现代电子技
术，2005，(28)．
[3]方怡冰．单片机课程的教学与实验改革[J]．电气电子教学
学报，2006，(5)．
转载注明来源:https://www.xzbu.com/2/view-1539495.htm
