at89c51對(duì)直流電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)的課程設(shè)計(jì)

1、單片機(jī)課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告 12信Y1 蔣志明（12120511）單片機(jī)課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告課程設(shè)計(jì)名稱(chēng)：AT89C51對(duì)直流電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)姓名：12信Y1 蔣志明 （12120511）設(shè)計(jì)目標(biāo)：1、利用AT89C51單片機(jī)，外加ADC0808和直流電機(jī)，設(shè)計(jì)一個(gè)直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)系統(tǒng)。2、通過(guò)改變電位器RV1電阻的阻值采集電壓信息，并通過(guò)ADC0808轉(zhuǎn)換為8位數(shù)字信號(hào)。3、將數(shù)字信號(hào)輸入到AT89C51單片機(jī)，PWM信號(hào)由單片機(jī)產(chǎn)生，輸出到電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。 4、通過(guò)改變RV1的阻值，從而改變直流電機(jī)電樞上電壓的“占空比”，控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。 5、用Proteus

2、仿真AT89C51系列及其外圍電路，用它與Keil開(kāi)發(fā)工具結(jié)合，搭建單片機(jī)開(kāi)發(fā)平臺(tái)。一、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)中“AT89C51對(duì)電流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)”，采用控制電位器，實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)的調(diào)速。系統(tǒng)設(shè)計(jì)的總方框圖如圖1所示。圖1 總方框圖電位器RV1采集電壓信號(hào)；用轉(zhuǎn)換器ADC0808對(duì)輸入電壓信號(hào)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成單片機(jī)可以識(shí)別的數(shù)字信號(hào)；用總線(xiàn)將ADC0808的OUT8OUT1口與單片機(jī)AT89C51的P1口相連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)的傳送；隨著單片機(jī)輸入相應(yīng)控制指令，AT89C51的P3.7口輸出與轉(zhuǎn)速相應(yīng)的PWM脈沖；經(jīng)兩個(gè)同向跟隨器OP07輸出到三極管Q1；由三極管放大電流輸出到電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路

3、，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的控制。當(dāng)調(diào)節(jié)電位器RV1的占空比時(shí)，判斷PWM是高電位還是低電位，將A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)變換成延時(shí)常數(shù)，電位器阻值發(fā)生變化時(shí)，ADC0808輸出的值也會(huì)變化，進(jìn)而調(diào)節(jié)單片機(jī)輸出的脈沖寬度的占空比，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的控制。硬件電路中用P1口作為通用IO準(zhǔn)雙向動(dòng)態(tài)端口，輸入控制指令（延時(shí)常數(shù)）。用P3.7口作為輸出控制信號(hào)（輸出脈沖），控制OP07的3端的信號(hào)輸入。用RV1采集電壓信息，IN0作為電壓模擬信號(hào)輸入。OUT8為最低位，OUT1為最高位，OUT端口作為數(shù)字信號(hào)的輸出，將OUT8OUT1分別接到單片機(jī)的P1.0P1.7。電路為12MHZ晶振頻率工作。1、直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)

4、（1）直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速直流電機(jī)里邊固定有環(huán)狀永磁體，電流通過(guò)轉(zhuǎn)子上的線(xiàn)圈產(chǎn)生洛倫茲力，當(dāng)轉(zhuǎn)子上的線(xiàn)圈與磁場(chǎng)平行時(shí)，再繼續(xù)轉(zhuǎn)受到的磁場(chǎng)方向?qū)⒏淖?，因此此時(shí)轉(zhuǎn)子末端的電刷跟轉(zhuǎn)換片交替接觸，從而線(xiàn)圈上的電流方向也改變，產(chǎn)生的洛倫茲力方向不變，所以電機(jī)能保持一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)。在對(duì)直流電動(dòng)機(jī)電樞電壓的控制和驅(qū)動(dòng)中。目前廣泛應(yīng)用的是通過(guò)改變電機(jī)電樞保持高電平接通時(shí)間與通電時(shí)鐘周期的時(shí)間的比值D（占空比）來(lái)控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。這種方法稱(chēng)為脈沖寬度調(diào)制即PWM控制。圖2直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)雖然不同勵(lì)磁方式的電機(jī)機(jī)械特性不同，但他們的轉(zhuǎn)速n都是由公式 (1-1) 計(jì)算而得： (1-1)式中 Ua電樞供電電壓（V）；Ia電

5、樞電流（A）； 勵(lì)磁磁通（W b）； Ra電樞回路總電阻（）；CE電勢(shì)系數(shù)。 其中，電勢(shì)系數(shù)CE又表示為： （1-2）式中 p電磁對(duì)數(shù)；a電樞并聯(lián)支路數(shù)；N導(dǎo)體數(shù)。由式可見(jiàn)，直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法可以分為：a、電樞回路串電阻的調(diào)速方法；b、調(diào)節(jié)勵(lì)磁磁通的勵(lì)磁控制方法；c、調(diào)節(jié)電樞電壓的電樞控制方法。本設(shè)計(jì)中，通過(guò)改變電機(jī)兩端電壓的方法，采用脈沖控制PWM，改變占空比，從而改變電機(jī)兩端電壓，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速。PWM是通過(guò)控制固定電壓的直流電源開(kāi)關(guān)頻率，從而改變負(fù)載兩端的電壓，進(jìn)而達(dá)到控制要求的一種電壓調(diào)整方法。調(diào)整單片機(jī)的PWM控制寄存器來(lái)調(diào)整PWM的占空比，從而控制電流。（2）電機(jī)的平均速度設(shè)電機(jī)始終接

6、通電源時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)速最大為Vmax，設(shè)占空比為D，則電機(jī)的平均速度為： （1-3）式中，Vd 電機(jī)的平均速度；Vmax電機(jī)全通電時(shí)的速度（最大）；其中，占空比為 D = t1 / T 。由公式1-3可見(jiàn)，當(dāng)我們改變占空比D時(shí)，就可以得到不同的電機(jī)平均速度 ，從而達(dá)到調(diào)速的目的。嚴(yán)格地講，平均速度Vd與占空比D = t1 / T并不是嚴(yán)格的線(xiàn)性關(guān)系，在一般的應(yīng)用中，可以將其近似地看成線(xiàn)性關(guān)系。由此可看出，改變占空比D的值有三種方法：調(diào)寬調(diào)頻法：保持t不變，只改變t1，這樣使周期（或頻率）也隨之改變。定寬調(diào)頻法：保持t1不變，只改變t，這樣使周期（或頻率）也隨之改變。定頻調(diào)寬法：保持周期T（或頻率）

7、不變，同時(shí)改變t1和t。PWM可以應(yīng)用在許多方面，如電機(jī)調(diào)速、溫度控制、壓力控制等。在PWM驅(qū)動(dòng)控制的調(diào)整系統(tǒng)中，按一個(gè)固定的頻率來(lái)接通和斷開(kāi)電源，并根據(jù)需要改變一個(gè)周期內(nèi)“接通”和“斷開(kāi)”時(shí)間的長(zhǎng)短。通過(guò)改變直流電機(jī)電樞上電壓的“占空比”來(lái)改變平均電壓的大小，從而控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。因此，PWM又被稱(chēng)為“開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)裝置”。在脈沖作用下，當(dāng)電機(jī)通電時(shí)，速度增加；電機(jī)斷電時(shí)，速度逐漸減少。只要按一定規(guī)律，改變通、斷電的時(shí)間，即可讓電機(jī)轉(zhuǎn)速得到控制。（3）三極管的使用三極管是電子電路中最重要的器件，采用NPN三極管是因?yàn)樗碾娏鞣糯蠛烷_(kāi)關(guān)的作用，而兩個(gè)三極管串聯(lián)復(fù)合成高電流放大系數(shù)的電路，它們把系統(tǒng)生

8、成的微弱的電信號(hào)變成一定強(qiáng)度的信號(hào)，從而穩(wěn)定電機(jī)電流。2、同向跟隨器OP07（1）器件選擇本設(shè)計(jì)中，需要采用輸出電壓與輸入電壓是相同的電壓跟隨器來(lái)恒定電壓電流，穩(wěn)定輸出，并且對(duì)前后級(jí)電路進(jìn)行隔離。而同向電壓跟隨器OP07就有這樣的特點(diǎn)，并且它比較適合高增益放大電路，電壓跟隨器的電壓放大倍數(shù)恒小于且接近1。電壓跟隨器還有輸入阻抗高、輸出阻抗低的特點(diǎn)。因?yàn)殡妷焊S器對(duì)前后級(jí)電路進(jìn)行隔離，所以當(dāng)輸入阻抗很高時(shí)，就相當(dāng)于對(duì)前級(jí)電路開(kāi)路；當(dāng)輸出阻抗很低時(shí)，對(duì)后級(jí)電路就相當(dāng)于一個(gè)恒壓源，即輸出電壓不受后級(jí)電路阻抗影響。一個(gè)對(duì)前級(jí)電路相當(dāng)于開(kāi)路，輸出電壓又不受后級(jí)阻抗影響的電路當(dāng)然具備隔離作用，使前、后級(jí)電

9、路之間互不影響。電壓跟隨器常用利用這一特點(diǎn)作中間級(jí)，以“隔離”前后級(jí)之間的影響，此時(shí)稱(chēng)之為緩沖級(jí)。由于電機(jī)具有較大的感性，電流不能突變，若突然將電流切斷，將在電機(jī)兩端產(chǎn)生很高的電壓，損壞器件。我們?cè)诖穗娐分袘?yīng)用的是OP07來(lái)穩(wěn)定電壓電流，利用電壓跟隨器輸出電壓與輸入電壓相同的特點(diǎn)。電壓跟隨器OP07的顯著特點(diǎn)就是輸出電壓與輸入電壓相同，輸入阻抗高，而輸出阻抗低。一般來(lái)說(shuō)，輸入阻抗可以達(dá)到幾兆歐姆，而輸出阻抗低，通常只有幾歐姆，甚至更低。超低偏移：50V最大。低輸入偏置電流：1.8nA 。低失調(diào)電壓漂移：0.5V/。超穩(wěn)定，時(shí)間：2V/month最大高電源電壓范圍：±3V至±

10、22V。同向跟隨器OP07電路設(shè)計(jì)圖如下圖 圖3所示。圖3 同向跟隨器OP07電路設(shè)計(jì)（2）OP07芯片的簡(jiǎn)單介紹OP07芯片是一種低噪聲，非斬波穩(wěn)零的雙極性（雙電源供電）運(yùn)算放大器集成電路。由于OP07具有非常低的輸入失調(diào)電壓（對(duì)于OP07A最大為25V），所以O(shè)P07在很多應(yīng)用場(chǎng)合不需要額外的調(diào)零措施。OP07同時(shí)具有輸入偏置電流低（OP07A為±2nA）和開(kāi)環(huán)增益高（對(duì)于OP07A為300V/mV）的特點(diǎn)，這種低失調(diào)、高開(kāi)環(huán)增益的特性使得OP07特別適用于高增益的測(cè)量設(shè)備和放大傳感器的微弱信號(hào)等方面。OP07芯片引腳功能說(shuō)明：1腳 、8腳是用來(lái)偏置平衡（調(diào)零端）的；2腳 、6腳

11、相連，2腳為反向輸入端（6腳為輸出端）；3腳 為正向輸入端；4腳 接地，5腳 為空腳；7腳 接電源最大額定值。（3）OP07電路的使用將OP07的輸入端口與AT89C51的盤(pán)P3.7端口相連接收電壓信號(hào)，采用兩個(gè)OP07電路相連即增加了電路電壓的穩(wěn)定性，同時(shí)減小了輸出阻抗，增加了電流，非常適合放大微小信號(hào)的電路。3、AT89C51部分設(shè)計(jì)分析單片機(jī)AT89C51的P1口以總線(xiàn)方式與ADC0808的OUT1OUT8相連接，實(shí)行數(shù)據(jù)模擬信號(hào)的傳送；AT89C51中的數(shù)據(jù)通過(guò)這條線(xiàn)把原始的數(shù)字量數(shù)據(jù)傳到ADC0808進(jìn)行轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化成電流模擬信號(hào)；當(dāng)單片機(jī)輸入相應(yīng)控制指令，電流模擬信號(hào)就從AT89C5

12、1的P3.7口輸出轉(zhuǎn)變成與轉(zhuǎn)速相應(yīng)的PWM脈沖。4、ADC0808部分設(shè)計(jì)分析（1）器件選擇本設(shè)計(jì)中A/D轉(zhuǎn)換器使用的是ADC0808，是將模擬信號(hào)（電壓或是電流的形式）轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。因?yàn)锳/D轉(zhuǎn)換器要與AT89C51的P1.0P1.7引腳相連，AT89C51的P1口有8為引腳。而ADC0808采樣的分辨率為8位，內(nèi)部有一個(gè)8通道多路開(kāi)關(guān)，它的OUT1OUT8八位引腳正好與AT89C51的P1口的8位引腳相連。（2）簡(jiǎn)介ADC0808ADC0808是ADC0809的簡(jiǎn)化版本，功能基本相同。一般在硬件仿真時(shí)一般采用ADC0808進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。實(shí)際使用時(shí)采用ADC0809進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。ADC

13、0808是以逐次逼近原理進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換的器件。它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號(hào)，只選通8路模擬輸入信號(hào)中的一個(gè)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。上文提到過(guò)，ADC0808轉(zhuǎn)換器是將模擬信號(hào)（電壓或是電流的形式）轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的芯片，這種數(shù)字信號(hào)可讓儀表、計(jì)算機(jī)外設(shè)接口或是微處理機(jī)來(lái)加以操作使用。A/D轉(zhuǎn)換器與單片機(jī)接口具有硬、軟件相依性。一般來(lái)說(shuō)，A/D轉(zhuǎn)換器與單片機(jī)的接口主要考慮的是數(shù)字量輸出線(xiàn)的連接、ADC啟動(dòng)方式、轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)處理方法以及時(shí)鐘連接等。該芯片是由26個(gè)引腳組成。15和2628（IN0IN7）：8路模擬量輸入端。8、14、15和1721：8位數(shù)字量輸出端，和AT89C51的P1.0P1.7引腳

14、以總線(xiàn)方式相連。22（ALE）：地址鎖存允許信號(hào)，輸入，高電平有效。6（START）： A/D轉(zhuǎn)換啟動(dòng)脈沖輸入端，輸入一個(gè)正脈沖（至少100ns寬）使其啟動(dòng)（脈沖上升沿使0809復(fù)位，下降沿啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換）。7（EOC）： A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)，輸出，當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端輸出一個(gè)高電平（轉(zhuǎn)換期間一直為低電平）。9（OE）：數(shù)據(jù)輸出允許信號(hào)，輸入，高電平有效。當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端輸入一個(gè)高電平，才能打開(kāi)輸出三態(tài)門(mén)，輸出數(shù)字量。10（CLOCK）：時(shí)鐘脈沖輸入端。要求時(shí)鐘頻率不高于640KHz。12（VREF（+）和16（VREF（-）：參考電壓輸入端。2325（ADD A、ADD B、AD

15、D C）：3位地址輸入線(xiàn)，用于選通8路模擬輸入中的一路。圖5 ADC0808部分電路設(shè)計(jì)（3）ADC0808的使用本設(shè)計(jì)中，ADC0808芯片的A/D轉(zhuǎn)換是整個(gè)設(shè)計(jì)系統(tǒng)的中專(zhuān)部分，電位器RV1與ADC0808的IN0口相連，實(shí)現(xiàn)將調(diào)節(jié)RV1的占空比采集電壓信息的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)；AT89C51的P1.0P1.7引腳與ADC0808的OUT8OUT1引腳以總線(xiàn)方式相連，總線(xiàn)實(shí)現(xiàn)將ADC0808和AT89C51之間的數(shù)據(jù)傳輸，是ADC0808與AT89C51數(shù)據(jù)交換的渠道，ADC0808將AT89C51中輸入的原始數(shù)字量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成電流模擬信號(hào)并返回。二、軟件設(shè)計(jì)1、流程圖設(shè)計(jì)結(jié)合設(shè)計(jì)目標(biāo)與硬

16、件電路設(shè)計(jì)，系統(tǒng)程序采用定時(shí)器T0采用工作模式2，可以避免計(jì)數(shù)溢出后用軟件重裝定時(shí)初值的工作。 圖4 中斷服務(wù)子程序流程圖 圖5 中斷流程圖（1）中斷服務(wù)子程序流程圖對(duì)于中斷服務(wù)子程序，在CPU響應(yīng)中斷后，通過(guò)檢測(cè)ST是否置位來(lái)決定CPU是接收數(shù)據(jù)還是退出中斷。接收數(shù)據(jù)通過(guò)調(diào)用中斷服務(wù)子程序來(lái)完成，方波的輸出在主程序中實(shí)現(xiàn)。中斷服務(wù)子程序流程圖如圖4所示。（2）中斷流程圖對(duì)于中斷函數(shù)，在CPU響應(yīng)中斷后，先進(jìn)行串口初始化，對(duì)函數(shù)設(shè)置初值，將中斷打開(kāi)，才可以啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換，將方波的輸出到主程序中，然后等待中斷源，即開(kāi)始新的服務(wù)程序。中斷流程圖如圖5所示（3）總體流程設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)采用了直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)

17、速方法中的第一種方法，改變電機(jī)兩端電壓的。采用脈沖控制PWM，改變直流電機(jī)電樞上電壓的“占空比”，從而改變電機(jī)兩端電壓，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速?？傇韴D見(jiàn)附件一。結(jié)合設(shè)計(jì)目標(biāo)與硬件電路設(shè)計(jì)，主程序開(kāi)始后，先對(duì)ADC0808進(jìn)行了時(shí)鐘定位，為ADC0808提供時(shí)鐘，并進(jìn)行系統(tǒng)初始化。之后啟動(dòng)ADC0808進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，并讀取轉(zhuǎn)換值，存入ADC所在地址。將A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)作為延時(shí)常數(shù)，當(dāng)電位器阻值發(fā)生變化時(shí)，ADC0808輸出的值也會(huì)變化。當(dāng)PWM為高電平時(shí)，調(diào)用延時(shí)ADC為延時(shí)常數(shù)，當(dāng)PWM為高電平時(shí)，調(diào)用延時(shí)255-ADC為延時(shí)常數(shù)。設(shè)計(jì)中采用通過(guò)調(diào)節(jié)電位器，改變 AT89C51的PWM占空比的方法，進(jìn)而

18、調(diào)節(jié)單片機(jī)輸出的PWM占空比，控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。程序的總體程序流程圖如圖6所示。圖6 總體程序流程圖2、定時(shí)器設(shè)計(jì)在本設(shè)計(jì)中，系統(tǒng)程序設(shè)定定時(shí)器T0采用工作模式2，可以避免計(jì)數(shù)溢出后用軟件重裝定時(shí)初值的工作，采用晶振頻率為12MHz，因此AT89C51單片機(jī)的時(shí)鐘頻率fosc為1MHz，機(jī)器周期T為1s。定時(shí)器采用8位計(jì)數(shù)中斷溢出模式，為實(shí)現(xiàn)1s延時(shí)，可選擇定時(shí)時(shí)間為236s。定時(shí)時(shí)間選定后，可確定計(jì)數(shù)值為236s。則定時(shí)器T0的初值為：20s為立即數(shù)。即TH0、TL0重裝時(shí)間常數(shù)分別為#20、#00H。三、程序的編制與調(diào)試（一）使用Keil 軟件工具時(shí)，項(xiàng)目開(kāi)發(fā)流程和其它軟件開(kāi)發(fā)項(xiàng)目的流程極

19、其相似。圍繞本課程進(jìn)行下列設(shè)計(jì)流程：(1) 創(chuàng)建一個(gè)項(xiàng)目，從器件庫(kù)中選擇目標(biāo)器件，配置工具設(shè)置。(2) 用C語(yǔ)言或匯編語(yǔ)言創(chuàng)建源程序。(3) 用項(xiàng)目管理器生成應(yīng)用。(4) 修改源程序中的錯(cuò)誤。(5) 測(cè)試，連接應(yīng)用。（二）、使用Keil 軟件設(shè)計(jì)關(guān)鍵程序的完整過(guò)程如下：1、Keil環(huán)境下的項(xiàng)目建立（1）打開(kāi)桌面上的Keil Vision4項(xiàng)目圖標(biāo)，在項(xiàng)目欄上選擇project New project命令，新建Keil項(xiàng)目文件；（2）在彈出的Creat New Project對(duì)話(huà)框中選擇要保存的路徑，在“文件名”文本框中輸入項(xiàng)目名為“12120511”，然后點(diǎn)擊“保存”按鈕；（3）此時(shí)會(huì)出現(xiàn)一個(gè)

20、方框欄，我們先點(diǎn)擊其中的Atmel公司，再選擇AT89C51單片機(jī)作為本次設(shè)計(jì)的CPU，在方框欄右邊的Description欄中有顯示該單片機(jī)的基本說(shuō)明，然后單擊“確定”。（4）在接下來(lái)彈出的文本框中顯示“Copy Standard 8051 Startup Code to Project Folder and Add File to Project?”，我們要單擊“否”按鈕，選擇匯編語(yǔ)言進(jìn)行編程（而不是單擊“是”，選擇C語(yǔ)言進(jìn)行編程）。2、項(xiàng)目編譯（1）新建匯編語(yǔ)言文件，選擇File New File命令。（2）可先選擇FileSave As命令，以學(xué)號(hào)“12120511 .asm”的形式保

21、存文件，然后再編寫(xiě)程序。（3）選擇Target 1目錄下的子文件 Source Group 1，右鍵選擇Add Files to Group “Source Group 1”，要求尋找源文件“12120521. asm”。（4）找到源文件后選中，點(diǎn)擊按鍵Add添加，然后close退出。（5）確定程序完成后，先點(diǎn)擊進(jìn)行編譯，再重組當(dāng)前。編譯匯編源程序，改正程序中得錯(cuò)誤。（6）然后重復(fù)進(jìn)行如下操作：編譯 重組當(dāng)前文件 編譯成功則進(jìn)行仿真如果未成功，則進(jìn)行改錯(cuò)直到編譯成功。3、項(xiàng)目hex文件產(chǎn)生：（1）點(diǎn)擊Target 1，右鍵選擇Options for Target “Target 1”，可將匯編

22、文件導(dǎo)入到Source Group 1中。（2）在Options For Target對(duì)話(huà)窗口中，找到output選項(xiàng)卡中得Create HEX File選項(xiàng)，在它前面打鉤，然后再選擇Debug選項(xiàng)卡，選擇當(dāng)中的Use項(xiàng)，在Use項(xiàng)中尋找Proteus選項(xiàng)，最后點(diǎn)擊“確定”。（3）編譯匯編源程序，改正程序中的錯(cuò)誤，程序完全正確后，程序被創(chuàng)建，就可以生成*.hex文件。4,、程序設(shè)計(jì)見(jiàn)附件二。四、系統(tǒng)仿真1、Proteus功能特點(diǎn)Proteus軟件具有其它EDA工具軟件（例：multisim）的功能。這些功能是：（1）原理布圖；（2）PCB自動(dòng)或人工布線(xiàn)；（3）SPICE電路仿真。革命性的特點(diǎn)（

23、1）互動(dòng)的電路仿真用戶(hù)甚至可以實(shí)時(shí)采用諸如RAM，ROM，鍵盤(pán)，馬達(dá)，LED，LCD，AD/DA，部分SPI器件，部分IIC器件。（2）仿真處理器及其外圍電路Proteus可以仿真51系列、AVR、PIC、ARM、等常用主流單片機(jī)。還可以直接在基于原理圖的虛擬原型上編程，再配合顯示及輸出，就能看到運(yùn)行后輸入輸出的效果。配合系統(tǒng)配置的虛擬邏輯分析儀、示波器等，這樣Proteus系統(tǒng)建立了完備的電子設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)環(huán)境。2、Proteus環(huán)境下的項(xiàng)目建立雙擊桌面上的快捷圖標(biāo)，進(jìn)入Proteus操作界面，點(diǎn)擊保存按鈕，將文件保存并命名為學(xué)號(hào)“12120511.dsn” ，就可以直接繪制仿真原理圖，并將所繪制

24、的原理圖存入該文件。3、繪制仿真原理圖（1）進(jìn)入Proteus操作界面后，點(diǎn)擊對(duì)象選擇器中的P，進(jìn)入選擇元件功能當(dāng)鍵入AT89C51，選擇適合的元器件點(diǎn)擊OK，回到Proteus繪制界面。（2）單擊鼠標(biāo)左鍵，選擇合適的位置，就放置好了一個(gè)AT89C51單片機(jī)。接下來(lái)采用同樣的方式放置其余的元器件 2N2222A、ADC0808、CAP、MOTOR、OP07、RES、POT-HG。（3）在繪制原理圖時(shí)，要認(rèn)識(shí)即時(shí)編輯原件參數(shù)、選擇元件、放置連接點(diǎn)、放置網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)連接標(biāo)簽、放置文本、繪制總線(xiàn)、放置子電路、終端接口的圖標(biāo)，其中還有VCC、GND、輸出、輸入等接口。器件引腳和繪制各種引腳的圖標(biāo)。（4）當(dāng)

25、繪制各種元件和終端時(shí)必須選擇正確的編輯狀態(tài)，并且使用電線(xiàn)連接，否則是原理圖就是不對(duì)的，不能進(jìn)行仿真。 （5） 原理圖繪制完后，運(yùn)行時(shí)會(huì)自動(dòng)進(jìn)行電氣規(guī)則檢查。當(dāng)完成原理圖布線(xiàn)后，利用Proteus ISIS編輯環(huán)境所提供的電氣規(guī)則檢查命令對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行檢查，并根據(jù)系統(tǒng)提示的錯(cuò)誤檢查報(bào)告修改原理圖。（6）如果原理圖已通過(guò)電氣規(guī)則檢查，那么原理圖的設(shè)計(jì)就完成了，但是對(duì)于一般電路設(shè)計(jì)而言，尤其是較大的項(xiàng)目，通常需要對(duì)電路進(jìn)行多次修改才能通過(guò)電氣規(guī)則檢查。（7）在繪制原理圖的時(shí)候還要注意很多細(xì)節(jié)問(wèn)題，在放置元件前要考慮好放置的位置，對(duì)于沒(méi)有關(guān)聯(lián)的電線(xiàn)，盡量避免線(xiàn)的交接，即使線(xiàn)交接起來(lái)了，也不能出現(xiàn)電路節(jié)點(diǎn)，

26、否則線(xiàn)與線(xiàn)之間就存在了電氣關(guān)系。放置元器件的同時(shí)，要盡量保存元器件的上下左右對(duì)齊，界面整潔，美觀。4、系統(tǒng)仿真（1）在Proteus上繪制好原理圖后，雙擊Proteus原理圖上的AT89C51單片機(jī)，將生成的*.hex文件調(diào)入到單片機(jī)里進(jìn)行實(shí)時(shí)仿真，便可以在Proteus上看到模擬的實(shí)物運(yùn)行狀態(tài)和過(guò)程。（2）在Proteus ISIS中，選中AT89C51并單擊鼠標(biāo)左鍵，打開(kāi) Edit Component 對(duì)話(huà)窗口，設(shè)置單片機(jī)晶振頻率為12MHz。在此窗口中得 Program File 欄中，選擇先前用Keil生成*.hex文件。（3）在Proteus ISIS的菜單欄中選擇File Save

27、 Design選項(xiàng)，保存設(shè)計(jì)。（4）在Proteus ISIS的菜單欄中，打開(kāi)Debug下拉菜單，在菜單中選中Use Remote Debug Monitor選項(xiàng)，以支持與Keil C51的聯(lián)合調(diào)試。（5）在Keil C51的菜單欄中選擇Debug Start/Stop Debug Session選項(xiàng)，進(jìn)入程序調(diào)試環(huán)境。按F5鍵，順序運(yùn)行程序。（6）調(diào)出Proteus ISIS界面，點(diǎn)擊運(yùn)行，調(diào)節(jié)RV1電位器，觀察直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變化。5、仿真效果截圖圖7 仿真原理圖在Proteus下進(jìn)行仿真，在Proteus環(huán)境下輸入源程序，把源程序代碼生成目標(biāo)代碼后，將其加載到電路里，設(shè)置單片機(jī)時(shí)鐘頻率為

28、12MHz，電路開(kāi)始工作。通過(guò)改變RV1的占空比，可以知道ADC0808的輸出端相應(yīng)位輸出高低不同的電平。單片機(jī)接收到此數(shù)據(jù)后，控制輸出端P3.7 輸出PWM信號(hào)。針對(duì)設(shè)計(jì)的程序，當(dāng)改變調(diào)節(jié)RV1的占空比時(shí)， RV1占空比越小，直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速越慢。占空比越大，直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速就越快。并且通過(guò)仿真發(fā)現(xiàn)，調(diào)節(jié)改變RV1的占空比，相當(dāng)于改變了電壓信號(hào)，從而控制了直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。其仿真原理圖截圖如上圖7所示。 6、仿真過(guò)程中問(wèn)題解決的思考（1）在設(shè)計(jì)過(guò)程中，進(jìn)行Protel原理圖繪制時(shí)，因在元件庫(kù)中找不到問(wèn)設(shè)計(jì)匹配的AT89C51和ADC0808元器件，所以需要自己進(jìn)行制作。制作的過(guò)程有如下重點(diǎn)：a

29、、打開(kāi)Protel 99，選擇Schematic Library Document進(jìn)行元器件制作并保存，記住保存的庫(kù)的名字，以及庫(kù)的詳細(xì)地址A。b、在我制作完元器件后，我們要選擇Tool Rename Component，對(duì)我們制作的元件進(jìn)行重命名，一般命名為元器件的名字，如“AT89C51”。c、接下來(lái)，需要關(guān)注就是元器件添加庫(kù)的問(wèn)題，我們要選擇C盤(pán)Windows AdvSch99SE.ini在Type Count和Count后的File系列中依次添加File行，并改變File值，再輸入剛剛新建元器件庫(kù)所在的詳細(xì)位置A，然后改變Count的值。這樣才是將自制元器件添加到庫(kù)中的完整的方法。（2

30、）在程序編寫(xiě)的過(guò)程中，一開(kāi)始忘記了使用Keil C51編寫(xiě)匯編語(yǔ)言的方法，在程序編譯的時(shí)候總是出現(xiàn)項(xiàng)目不能創(chuàng)建。在與同學(xué)進(jìn)過(guò)一系類(lèi)的討論和商量后發(fā)現(xiàn)，原來(lái)是在開(kāi)始新建的過(guò)程中，不能在彈出的“將AT89C51初始化代碼復(fù)制到項(xiàng)目中”的英文詢(xún)問(wèn)對(duì)話(huà)框中，選擇“是”按鈕。因?yàn)椤笆恰笔窃贑語(yǔ)言下進(jìn)行編程，而“否” 是在匯編語(yǔ)言下進(jìn)行編程。因?yàn)槲覍?xiě)的是匯編語(yǔ)言，點(diǎn)擊“是”與編程選項(xiàng)沖突，所以不能創(chuàng)建*.hex文件。（3）硬件設(shè)計(jì)是需要根據(jù)設(shè)計(jì)目標(biāo)畫(huà)出框圖，根據(jù)設(shè)計(jì)的需要選擇元件連接成電路圖。軟件設(shè)計(jì)則是需要根據(jù)電路原理圖考慮到三條線(xiàn)：控制線(xiàn)、地址線(xiàn)、數(shù)據(jù)線(xiàn)，根據(jù)所要實(shí)現(xiàn)的結(jié)果畫(huà)出程序流程圖，根據(jù)流程圖編寫(xiě)程序代碼。在Keil 中調(diào)試排錯(cuò)。在硬件和軟件設(shè)計(jì)完成后，還需將兩者結(jié)合，也就是說(shuō)將程序產(chǎn)生的*.hex文件燒寫(xiě)進(jìn)單片機(jī)，硬件與軟件必須銜接恰當(dāng)，否則就不能正常運(yùn)行，必須改變電路結(jié)構(gòu)或者改變程序。（4）課程設(shè)計(jì)是對(duì)