Моделирование приборов и систем в Proteus

Размещено на http://www.allbest.ru/

Лабораторная работа№1. Моделирование приборов и систем в Proteus

Цель работы: изучение программное среды Proteus для моделирования автоматических систем на базе микроконтроллеров, интеллектуальных датчиков и жидкокристаллических индикаторов информации.

Краткие сведения

В PROTEUS VSM входят как простейшие аналоговые устройства, так и сложные системы на микроконтроллерах.

Достоинства:

- огромная библиотека моделей элементов, пополнять которую может сам пользователь;

- широкий выбор инструментов и функций, среди которых вольтметр, амперметр, осциллограф, всевозможные генераторы, способность отлаживать программное обеспечение микроконтроллеров.

Proteus VSM состоит из двух самостоятельных программ:

- ISIS (Intelligent Schematic Input System) - графический редактор принципиальных схем со встроенным менеджером библиотек;

- ARES - графический редактор печатных плат со встроенным менеджером библиотек и трассировщиком.

Программа ISIS

Основной программой является ISIS, в ней предусмотрена связь с ARES для передачи данных проекта, необходимых при создании печатной платы.

При запуске программы появляется основное окно ISIS.

Рисунок 4.1 Вид основного окна ISIS

Самое большое пространство отведено под окно редактирования EDIT WINDOW, в котором происходят все основные процессы создания, редактирования и отладки схемы устройства.

Слева вверху находится маленькое окно предварительного просмотра Overview Window. Щелкая левой кнопкой мыши по окну, можно перемещаться по окну предварительного просмотра, если схема имеет большие размеры.

Перемещать окно редактирования по схеме можно другим способом: удерживая нажатой кнопку SHIFT, двигать курсор мыши, не нажимая ее кнопок.

Приближать и отдалять схему в окне можно соответственно кнопками F6 и F7 или же колесом мыши. F5 центрирует схему в окне, а нажатие F8 подгоняет размер схемы под окно редактирования.

Под окном предварительного просмотра находится Object Selector - список выбранных в данный момент компонентов, символов и других элементов. Выделенный в списке объект отображается в окне предварительного просмотра.

Все возможные функции и инструменты Proteus VSM доступны через меню и пиктограммы, находящиеся под меню и слева от основного окна, а также через клавиши F1-F12.

Внизу основного окна расположены слева направо: кнопки вращения и разворота объекта вокруг своей оси, панель управления интерактивной симуляцией (выглядит как панель магнитофона): ПУСК - ПОШАГОВЫЙ РЕЖИМ - ПАУЗА - СТОП и строка статуса, отображающая ошибки, подсказки, текущее состояние процесса симуляции и т.д. Справа отображаются в милидюймах (th) координаты курсора.

Манипулирование объектами осуществляется после их выделения при выключенном процессе симуляции проекта. Для выделения объекта нужно щелкнуть по нему правой кнопкой мыши. Для выделения группы объектов можно либо, удерживая клавишу Ctrl, последовательно щелкать правой кнопкой по всем объектам, либо, удерживая правую кнопку, протащить область выделения по необходимым объектам. Выделять объекты надо очень осторожно, т.к. повторный щелчок правой кнопкой мыши по выделенному объекту удалит его. Удаление выделенных объектов происходит при нажатии кнопки DELETE. Отменить последние и все предыдущие действия по порядку можно с помощью кнопок отмены UNDO, REDO. Кнопки отмены действуют как назад, так и вперед.

Выделенные объекты можно перемещать по схеме, ухватив их левой кнопкой мыши и передвинув в нужное место, отпустить кнопку.

Процесс симуляции проекта осуществляется нажатием кнопки ПУСК, расположенной внизу основного окна панели управления.

Все элементы находятся в библиотеке компонентов. Чтобы попасть в библиотеку, нужно перейти в режим COMPONENT, нажав на соответствующую пиктограмму. Теперь, либо щелкнув по пиктограмме Р (Pick Devices - выбор приборов), либо дважды щелкнув левой кнопкой в поле выбора компонентов Object Selector, попадем в библиотеку.

Компоненты можно выбирать по категориям Category, подкатегориям - Subcategory, по производителю Manufacturer (используется очень редко) или же искать по ключевым словам в окне «маска», например, ATMega16.

Порядок выполнения работы

1. Выбор элементов схемы термометра

В программе ISIS Proteus выбрать в компонентах микроконтроллер ATMega16, интеллектуальный датчик температуры DS18B20, LCD типа LM016L, резистор R=4.7k, осциллограф и собрать схему (рисунок 4.4).

Выберем микроконтроллер ATMega16 библиотеки AVR2: нажатием на Р открывается окно Pick Devices, выбираем категорию - Microprocessor ICs, подкатегорию - AVR Family и в поле результатов выделяем левой кнопкой ATMega16 (справа появится условное обозначения и размеры корпуса), нажимаем справа внизу ОК, закрывается окно и на основном поле курсором в нужном месте устанавливается выбранная микросхема.

Затем навести курсор на микроконтроллер и щелчком правой кнопки мыши открыть окно Правка свойств с выпадающим меню, в котором в пункте CKSEL Fuses выбрать - (0100) Int RC 8MHz, затем ОК.

Датчик температуры DS18B20: категория - Data converter, подкатегория - Temperature sensors. Навести курсор на датчик и щелчком правой кнопки мыши открыть окно Правка свойств с выпадающим меню, в котором в пункте Granually поставить - 1, затем ОК.

LCD типа LM016L: категория - Optoelectronics, подкатегория - Alphanumeric LCDs. Навести курсор на LCD и щелчком правой кнопки мыши открыть окно Правка свойств с выпадающим меню, в котором в окне Other properties написать - {STATE=1}, затем ОК.

Резистор R=4.7k: категория - Resistor, подкатегория - Generic. После установки на поле выделить курсором и нажать правую кнопку, в появившемся окне выделить строку Правка свойств, в окне которой выставить 4.7 К и нажать ОК.

Осциллограф: справа нажимаем на пиктограмму «Визуальные инструменты», выделяем Oscilloscope и передвигая курсором, устанавливаем на поле нажатием левой кнопки. Навести курсор на осциллограф и щелчком правой кнопки мыши открыть окно Правка свойств с выпадающим меню, в котором поставить галочку в пункте Исключить из РСВ, затем ОК.

Земля и + источника: нажимаем на правую пиктограмму «Terminals», нажимаем поочередно Ground и Power.

Внимательно соединяем каждое устройство в строгом соответствии приведенной схемы (рисунок 4.2).

Рисунок 4.2 Основное окно программы ISIS

2. Сохранить файл, например, под названием Test.

В результате должны появиться 2 файла с расширениями Test.DSN и Test.DBK.

3. Прошивка hex-файла программы.

Для создания hex-файла прошивки микроконтроллера AVR можно использовать компиляторы AVR STUDIO, AVR IAR или ICC AVR.

Текст программы в Си имеет вид.

/*

* GccApplication1.c

*

*/

#include <avr/io.h>

#include "lcd.h"

#include <util/delay.h>

#include <stdio.h>

//определяем порт и бит к которому подключено устройство 1-wire

#define W1_PORT PORTC

#define W1_DDR DDRC

#define W1_PIN PINC

#define W1_BIT 0

//функция определяет есть ли устройство на шине

unsigned char w1_find()

{

unsigned char device;

W1_DDR |= 1<<W1_BIT;//логический "0"

_delay_us(485);//ждем минимум 480мкс

W1_DDR &= ~(1<<W1_BIT);//отпускаем шину

_delay_us(65);//ждем минимум 60мкс и смотрим что на шине

if((W1_PIN & (1<<W1_BIT)) ==0x00)

device = 1;

else

device = 0;

_delay_us(420);//ждем оставшееся время до 480мкс

return device;

}

//функция посылает команду на устройство 1-wire

void w1_sendcmd(unsigned char cmd)

{

for(unsigned char i = 0; i < 8; i++)//в цикле посылаем побитно

{

if((cmd & (1<<i)) == 1<<i)//если бит=1 посылаем 1

{

W1_DDR |= 1<<W1_BIT;

_delay_us(2);

W1_DDR &= ~(1<<W1_BIT);

_delay_us(65);

}

else//иначе посылаем 0

{

W1_DDR |= 1<<W1_BIT;

_delay_us(65);

W1_DDR &= ~(1<<W1_BIT);

_delay_us(5);

}

}

}

//функция читает один байт с устройства 1-wire

unsigned char w1_receive_byte()

{

unsigned char data=0;

for(unsigned char i = 0; i < 8; i++)//в цикле смотрим что на шине и сохраняем значение

{

W1_DDR |= 1<<W1_BIT;

_delay_us(2);

W1_DDR &= ~(1<<W1_BIT);

_delay_us(7);

if((W1_PIN & (1<<W1_BIT)) == 0x00)

data &= ~(1<<i);

else

data |= 1<<i;

_delay_us(50);//задержка до окончания тайм-слота

}

return data;

}

//функция преобразует полученные с датчика 18b20 данные в температуру

int temp_18b20()

{

unsigned char data[2];

int temp = 0;

if(w1_find()==1)//если есть устройство на шине

{

w1_sendcmd(0xcc);//пропустить ROM код, мы знаем, что у нас одно устройство или передаем всем

w1_sendcmd(0x44);//преобразовать температуру

_delay_ms(750);//преобразование в 12 битном режиме занимает 750ms

w1_find();//снова посылаем Presence и Reset

w1_sendcmd(0xcc);

w1_sendcmd(0xbe);//передать байты ведущему 18b20 в первых двух содержится температура)

data[0] = w1_receive_byte();//читаем два байта с температурой

data[1] = w1_receive_byte();

//загоняем в двух байтную переменную

temp = data[1];

temp = temp<<8;

temp |= data[0];

//переводим в градусы

temp *= 0.0625;//0.0625 градуса на единицу данных

}

//возвращаем температуру

return temp;

}

int main(void)

{

int temp;

char bufer[16]="123";

lcd_init(LCD_DISP_ON);

lcd_puts(bufer);

while(1)

{

temp = temp_18b20();

if(temp > 1000)//если температура <0

{

temp = 4096 - temp;

temp = -temp;

}

sprintf(bufer,"temp=%i ", temp);

lcd_clrscr();

lcd_puts(bufer);

lcd_putc(223);

lcd_putc('C');

}

}

Затем навести курсор на микроконтроллер и щелчком правой кнопки мыши открыть окно Edit Properties с выпадающим меню, в котором в пункте Programm File добавить полученный hex-файл программы GccApplication1.hex, который расположен в папке Термометр.

Запуск симуляции клавишей ПУСК продемонстрирует работу термометра.

Содержание отчета

- цель работы;

- схема моделирования термометра;

- выводы.

Контрольные вопросы

моделирование программа proteus микроконтроллер

1) Какие программы входят в Proteus VSM?

2) Для чего предназначена программа ISIS?

3) Для чего предназначена программа ARES?

4) Как найти и выставить на поле микроконтроллер серии AVR?

5) Как найти и выставить на поле LCD?

6) Как найти и выставить на поле DS18B20?

Размещено на Allbest.ru

...