楊萬(wàn)仙

（安徽省馬鞍山工業(yè)學(xué)校，安徽馬鞍山，243031）

1 Proteus軟件概況

Proteus作為EDA軟件，其有著十分強(qiáng)大的功能，無(wú)論是原理圖優(yōu)化，亦或是代碼調(diào)試，再到單片機(jī)與外圍電路系統(tǒng)仿真處理，亦或是PCB設(shè)計(jì)切換，都可以切實(shí)的發(fā)揮其效能，可以引導(dǎo)實(shí)際的設(shè)計(jì)概念很快的滲透到產(chǎn)品中去，繼而使得設(shè)計(jì)效率得以提升。在虛擬儀器儀表的幫助下，可以對(duì)于各個(gè)參數(shù)實(shí)現(xiàn)測(cè)試，創(chuàng)設(shè)良好的仿真實(shí)驗(yàn)環(huán)境，提供良好的人機(jī)交互界面。從當(dāng)前應(yīng)用領(lǐng)域來(lái)看，在電子技術(shù)模擬方面，數(shù)字電子技術(shù)方面，微控制器系統(tǒng)仿真和設(shè)計(jì)方面，有著十分廣泛和深刻的使用。

2 Proteus軟件在電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制作中的運(yùn)用-以波形發(fā)生器為例

波形發(fā)生器是可數(shù)字調(diào)頻調(diào)幅的數(shù)字信號(hào)發(fā)生器，在特定硬件調(diào)試環(huán)境中，融入特定的信號(hào)，就可以對(duì)于電路運(yùn)行的正常性進(jìn)行觀察，由此為實(shí)現(xiàn)幅度調(diào)整行為的管理和控制，以保證實(shí)際的振蕩處于周期性的狀態(tài)。從當(dāng)前波形發(fā)生器設(shè)計(jì)和制作的現(xiàn)狀來(lái)看，使用Proteus軟件可以很好的發(fā)揮其在設(shè)計(jì)中的效能，下面我們對(duì)于實(shí)際的設(shè)計(jì)流程進(jìn)行詳細(xì)分析，由此探討Proteus軟件在電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制作中的效能。

■2.1 總體結(jié)構(gòu)所需的硬件條件

首先需要對(duì)于實(shí)際波形發(fā)生器的性能需求進(jìn)行分析，本次的波形發(fā)生器需要產(chǎn)生方波，鋸齒波，正弦波和三角波四種。也就是需要依靠單片機(jī)控制元件，依照頻率實(shí)現(xiàn)波形周期大姐算，在此周期中實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)的輸出，繼而經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換器獲取到模擬信號(hào)，將其以波形的方式輸出。實(shí)際的波形類別和頻率，是以按鈕輸入的方式來(lái)進(jìn)行的，借助LCD來(lái)實(shí)現(xiàn)信息交互?；谏鲜鲂枨蠓治?，可以看出本次的系統(tǒng)架構(gòu)主要包括如下幾個(gè)模塊：主控芯片，LCD顯示模塊，數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊，電流電壓轉(zhuǎn)換模塊，按鍵模塊。為此實(shí)現(xiàn)實(shí)際硬件系統(tǒng)的架構(gòu)，還需要提供如下的硬件設(shè)備：

核心器件：型號(hào)為AT89C52，功耗比較低，可以成為數(shù)據(jù)處理和控制的核心元件，可以與I/O模式實(shí)現(xiàn)連接。

轉(zhuǎn)換器：最終確定的型號(hào)為DAC0832，作為數(shù)模轉(zhuǎn)換器，其優(yōu)勢(shì)集中體現(xiàn)在：成本比較低，接口結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單化，轉(zhuǎn)換控制可以很好的實(shí)現(xiàn)控制，8位電流型，可以實(shí)現(xiàn)雙極性電壓輸出的外接。

顯示設(shè)備：選擇的是LM016LLCD，采用的是高清顯示器，可以與單片機(jī)進(jìn)行傳輸交互，存儲(chǔ)80個(gè)字符碼，可以很好的顯示波形和頻率，由此實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互效率的提升。

鍵盤：本次結(jié)構(gòu)需要使用矩陣鍵盤，實(shí)際矩陣數(shù)值為4x4，實(shí)現(xiàn)行和列的分別連接，并且以中斷的方式做到按鍵的有效識(shí)別。

■2.2 實(shí)現(xiàn)電路原理圖的繪制

圖1 使用Proteus軟件設(shè)計(jì)的系統(tǒng)電路原理圖

確定實(shí)際系統(tǒng)芯片和實(shí)際設(shè)備架構(gòu)之后，就可以切實(shí)的利用Proteus軟件，做好實(shí)際的電路原理圖的設(shè)計(jì)工作。在此過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員需要嚴(yán)格依照實(shí)際的設(shè)計(jì)規(guī)范來(lái)操作，確保實(shí)際的電路原理圖得到正確有效的繪制。為了實(shí)現(xiàn)這樣的目標(biāo)，需要采取的措施主要包括：其一，選擇系統(tǒng)架構(gòu)需求的構(gòu)件，將對(duì)應(yīng)的構(gòu)件位置進(jìn)行擺放，保證其合理性和科學(xué)性，不能出現(xiàn)混亂，為后續(xù)的設(shè)計(jì)工作奠定基礎(chǔ)；其二，實(shí)現(xiàn)芯片的有效連接。因?yàn)楸敬蔚南到y(tǒng)架構(gòu)過(guò)程中，外用器件數(shù)量比較少，可以以I/O接口模式的方式來(lái)運(yùn)作，確保與各個(gè)芯片之間是有效連接的，避免出現(xiàn)連接差錯(cuò)，保證連接行為的精確性；其三，做好其他連線工作，主要包括CPU的時(shí)鐘，DAC的連接，電阻電源的連接，地線的連接，復(fù)位電路的連接等，這些都是后續(xù)連接環(huán)節(jié)中的重要節(jié)點(diǎn)；其四，對(duì)于繪制出來(lái)的電路原理圖進(jìn)行全面的檢查，看看其中是否存在連接失誤，實(shí)際系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是否存在漏洞等，由此確保實(shí)際的電路原理圖可以以最佳的狀態(tài)呈現(xiàn)出來(lái)。圖1為本次系統(tǒng)架構(gòu)的電路原理圖。

■2.3 軟件設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)路徑

軟件實(shí)際需要結(jié)合實(shí)際系統(tǒng)電路圖來(lái)運(yùn)作，通過(guò)按鈕實(shí)現(xiàn)波形和頻率的及界定，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行按鍵操作，單片機(jī)依照實(shí)際參數(shù)來(lái)獲取對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)信息，并且在輸出端呈現(xiàn)出來(lái)，也就是說(shuō)軟件需要完成按鍵操作和波形生成的任務(wù)。此時(shí)就牽涉到兩個(gè)維度的流程：首先，按鍵處理的流程。首先對(duì)于波形頻率的切換鍵進(jìn)行界定，如果是按下對(duì)應(yīng)按鍵，這就意味著實(shí)際狀態(tài)的改變，此時(shí)如果處于頻率狀態(tài)，此時(shí)就會(huì)輸入需求的頻率取值；如果是處于波形模式，可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換；在確定按鍵操作后，可以實(shí)現(xiàn)實(shí)際波形和頻率取值的存儲(chǔ)，并且將其按鍵進(jìn)行界定，由此確保輸出的波形是所需的。其次，主程序波形生成的流程。處于初始化的狀態(tài)中，實(shí)現(xiàn)保存波形狀態(tài)和頻率取值的界定，因?yàn)榉讲▋H僅需要實(shí)現(xiàn)高低電平的輸出，單獨(dú)采用終端方式來(lái)進(jìn)行交互，而其他三種波形可以依照頻率取值的大小，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)數(shù)的界定，由此實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)點(diǎn)數(shù)的輸出，繼而獲取到實(shí)際的波形。也就是說(shuō)，為了獲取相對(duì)清晰的波形或者頻率范疇，其他三種信號(hào)的點(diǎn)數(shù)需要依照實(shí)際情況來(lái)進(jìn)行分段調(diào)整，此時(shí)設(shè)置系統(tǒng)和機(jī)器周期都要得到有效的調(diào)控。

在實(shí)際流程得以界定之后，實(shí)際的點(diǎn)數(shù)和頻率范圍之間的關(guān)系就得到了界定，接下來(lái)就需要實(shí)現(xiàn)四種波形的有效設(shè)計(jì)。此處我們以方波設(shè)計(jì)為例，因?yàn)槠洚a(chǎn)生原理比較簡(jiǎn)單，需要輸出0或者FF好，依照實(shí)際頻率獲取周期數(shù)值，并且在定時(shí)器上進(jìn)行時(shí)間設(shè)置，在定時(shí)器中斷的時(shí)候，就可以獲取到實(shí)際的輸出取值，我們知道，方波頻率與點(diǎn)數(shù)之間沒有關(guān)聯(lián)，能夠?qū)ζ洚a(chǎn)生影響的因素有：定時(shí)的時(shí)間因素，中斷服務(wù)程序執(zhí)行時(shí)間因素，DAC0832的最高轉(zhuǎn)換速度因素。也就是說(shuō)在頻率發(fā)生改變之后，我們可以通過(guò)虛擬示波器展現(xiàn)出實(shí)際頻率變化的趨勢(shì)。

再者，是鋸齒波的設(shè)計(jì)，其主要輸入的取值為0–255按比例增長(zhǎng)的整數(shù)，如果達(dá)到實(shí)際極限，就再次返回到0，由此進(jìn)入到循環(huán)的轉(zhuǎn)臺(tái)。在此過(guò)程中，我們首先要確定N的取值，依靠實(shí)際關(guān)系公式，實(shí)現(xiàn)輸出時(shí)間間隔的界定，此時(shí)可以切實(shí)的發(fā)揮定時(shí)器的效能。我們指導(dǎo)，不同頻率每個(gè)周期的點(diǎn)數(shù)是完全不一樣的，此時(shí)可以進(jìn)行比例因子的誰(shuí)當(dāng)，在定時(shí)時(shí)間確定后，實(shí)現(xiàn)輸出，由此進(jìn)入循環(huán)狀態(tài)，繼而就可以獲取到實(shí)際的鋸齒波。

接著，是三角波的設(shè)計(jì)。相比較鋸齒波，其不同的在于：同一個(gè)周期內(nèi)，其呈現(xiàn)出對(duì)稱的狀態(tài)。實(shí)際輸出的時(shí)候，取值是0–255之間，達(dá)到實(shí)際巔峰之后，再次返回到0，在這樣的背景下，可以實(shí)現(xiàn)實(shí)際比例因子的界定，獲取對(duì)應(yīng)點(diǎn)的輸出值，并且在實(shí)際周期中進(jìn)行界定，對(duì)于遞增屬性和遞減屬性進(jìn)行分析，由此可以獲取到三角波。

最后，是正弦波的設(shè)計(jì)。首先我們需要弄清楚的是，此波可以在各個(gè)點(diǎn)值中查詢出來(lái)，首先需要實(shí)現(xiàn)周期256個(gè)點(diǎn)表的列出，實(shí)現(xiàn)比例因子的計(jì)算，依照不同的頻率，使用不同的比例因子，由此確保實(shí)際點(diǎn)的輸出，繼而獲取實(shí)際所需求的波形。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，Proteus軟件功能強(qiáng)大，其可以在各類型電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制作中切實(shí)的發(fā)揮效能，作為電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制作人員，需要在明確實(shí)際設(shè)計(jì)需求的基礎(chǔ)上，綜合運(yùn)用Proteus軟件的各項(xiàng)功能，確保實(shí)際的設(shè)計(jì)工作質(zhì)量得到進(jìn)一步的提升。