采用Proteus與Keil軟件實現(xiàn)基于單片機的計時器系統(tǒng)設(shè)計

一、引言

計時器廣泛應(yīng)用于日常生活和自動化工業(yè)控制中。近年來隨著單片機在實時檢測和自動控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，它的優(yōu)勢越發(fā)突出。利用單片機制作的計時器，使其更加智能化。

利用單片機制作的計時器更加智能化，當(dāng)計時停止時，可發(fā)出聲光報警進(jìn)行提示。本系統(tǒng)采用Proteus與Keil軟件結(jié)合構(gòu)建實驗平臺。首先在計算機上利用Proteus制作硬件電路原理圖；接著使用Keil軟件編制程序，完成系統(tǒng)的軟件設(shè)計；最后將程序編譯生成的代碼文件載入到單片機中，執(zhí)行仿真功能便可以在計算機中上看到最終的運行效果。這種設(shè)計方法既可以很好的模擬電路的運行效果又可以大大的降低設(shè)計成本、縮短設(shè)計周期，是一種非常方便的設(shè)計方法。

二、工作原理

本系統(tǒng)采用單片機控制實現(xiàn)精確計時，最小計時單位為秒，計時最大值為24小時。電路閑置時，屏幕無顯示，以最大限度節(jié)省電能。若按下啟動按鈕，系統(tǒng)便開始計時。計時時間會顯示在8位數(shù)碼管構(gòu)成的顯示屏上。當(dāng)按下停止按鈕時，系統(tǒng)停止計時，并且觸發(fā)由發(fā)光二極管和蜂鳴器構(gòu)成的聲光報警電路，提示時間已到。

此時顯示屏鎖定在當(dāng)前時間即已用時間，以備用戶查看。按下復(fù)位按鈕后，計時器停止報警并且關(guān)斷顯示，系統(tǒng)停止工作。

下次計時可以按下啟動按鈕重新開始。

三、硬件設(shè)計

計時器工作原理圖如圖1所示，它以單片機AT89C51為核心，由單片機最小應(yīng)用系統(tǒng)、數(shù)碼管顯示電路、按鈕控制電路和聲光報警電路幾部分組成。數(shù)碼管顯示電路用于顯示計時時間，由8位共陽極數(shù)碼管及驅(qū)動電路組成，采用動態(tài)掃描顯示以簡化硬件設(shè)計和降低生產(chǎn)成本；按鈕控制電路包括啟動和停止兩個按鈕，以實現(xiàn)計時器的啟動和停止控制；聲光報警電路用于實現(xiàn)計時停止時的報警提示，由一位發(fā)光二極管和蜂鳴器組成，如圖2所示。

四、軟件設(shè)計

程序設(shè)計采用模塊化編程方法。軟件由主程序、子程序和定時中斷服務(wù)程序組成。主程序和子程序完成按鍵掃描、顯示、聲光報警功能；定時中斷服務(wù)程序用于實現(xiàn)計時功能，并實時更新顯示數(shù)據(jù)。

程序流程圖如圖3所示：

其主程序和主要部分子程序如下：

五、仿真調(diào)試

采用Proteus與Keil軟件結(jié)合構(gòu)建實驗平臺，既可以很好的模擬電路的運行效果又可以大大的降低設(shè)計成本、縮短設(shè)計周期。具體步驟如下：

1.在計算機上利用Proteus軟件制作硬件電路原理圖

Proteus是世界上著名的EDA工具（仿真軟件），從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機與外圍電路協(xié)同仿真及一鍵切換到PCB設(shè)計，真正實現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、PCB設(shè)計軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計平臺，其處理器模型支持幾乎所有的單片機。編譯方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多種編譯器。Proteus中提供了非常豐富的元件與部件，可以輕而易舉完成電路原理圖的編輯。

在Proteus中新建一個文件，依次添加原理圖中的元件進(jìn)行電路繪制。當(dāng)載入已編譯好的目標(biāo)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(tài)和過程。

2.使用Keil軟件編制程序，完成系統(tǒng)的軟件設(shè)計

Keil提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個集成開發(fā)環(huán)境（uVision）將這些部分組合在一起。特別是使用C語言編程，性能尤為突出。

在Keil中新建一個工程，輸入程序。

程序調(diào)試時除了可以使用Keil的軟件仿真功能，也可以啟動Keil與Proteus聯(lián)合仿真功能。聯(lián)調(diào)后，Proteus中的電路便會隨之一起啟動。Keil中的一個操作，如單步運行、全速運行、復(fù)位等，在Proteus電路中都會有所對應(yīng)。

3.將程序編譯生成的代碼文件載入到單片機

進(jìn)入Proteus界面，雙擊單片機AT89c51,彈出“編輯元件屬性”對話框，在“ProgramFile”欄中選擇要加載的代碼文件，然后點擊確定。如圖4所示。

最后點擊軟件左下角的“運行”控制按鈕，以執(zhí)行仿真功能。

按要求進(jìn)行控制便可以在電路中上看到最終的運行效果。如圖5所示。

六、結(jié)束語

利用單片機制作的計時器通過程序控制使其更加智能化，且具有很好的性價比。采用Proteus與Keil軟件結(jié)合構(gòu)建實驗平臺進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計，既可以很好的模擬電路的運行效果又可以大大的降低設(shè)計成本、縮短設(shè)計周期，對單片機系統(tǒng)設(shè)計有很大的幫助。