МОДЕЛИРОВАНИЕ РАБОТЫ МИКРОКОНТРОЛЛЕРА AVR С ПОМОЩЬЮ СИМУЛЯТОРА PROTEUS VSM

Proteus VSM – программа-симулятор микропроцессорных устройств. Поддерживает МК: PIC, 8051, AVR, HC11 и другие распространенные процессоры. PROTEUS содержит огромную библиотеку электронных компонентов: более 6000 популярных аналоговых и цифровых моделей устройств. PROTEUS VSM позволяет очень достоверно моделировать и отлаживать достаточно сложные устройства, в которых может содержаться несколько МК одновременно и даже разных семейств в одном устройстве. PROTEUS VSM великолепно работает с компилятором CodeVisionAVR.
Proteus VSM является средой сквозного проектирования. Это означает создание устройства, начиная с его принципиальной схемы и заканчивая изготовлением печатной платы. Достаточный набор инструментов и функций, среди которых вольтметр, амперметр, осциллограф, всевозможные генераторы, способность отлаживать программное обеспечение микроконтроллеров, делают Proteus VSM хорошим помощником разработчика электронных устройств.

Proteus VSM состоит из двух самостоятельных программ: ISIS и ARES. ARES – это трассировщик печатных плат. Основной программой является ISIS, в ней предусмотрена горячая связь с ARES для разводки платы.

При запуске программы появляется основное окно (рис.6). Самое большое место отведено под окно редактирования. Именно в нем происходят все основные процессы создания, редактирования и отладки схемы устройства. В самом низу основного окна расположена панель управления активной симуляцией (ПУСК-ПОШАГОВЫЙ РЕЖИМ-ПАУЗА-СТОП).

На рис. 6 приведена схема моделирования цифрового термометра на микроконтроллере ATmega16 с термодатчиками фирмы DALLAS SEMICONDUCTOR и выводом информации на LCD-дисплей. Микросхема DS18S20 обеспечивает 9-битные температурные измерения по шкале Цельсия. Микросхема DS18S20 подключается через 1-проводную шину, которая по определению требует только одной линии данных (а также общей) для взаимодействия с центральным процессором. Она имеет рабочий температурный диапазон от -55°C до +125°C и точность ±0.5°C в диапазоне от -10°C до +85°C.

Модель термометра DS18S20 позволяет задавать температуру термодатчика (в данном примере +100.0 и -32.0 ^оС). При указании свойств микроконтроллера подключается файл прикладной программы с расширением.hex, подготовленный компилятором CVAVR.

Рисунок 6 – Моделирование цифрового термометра для измерения

комнатной и наружной температуры

C помощью встроенного в среду моделирования Proteus осциллографа можно снять управляющие сигналы микроконтроллера и информационный сигнал датчика. Временные диаграммы сигналов (протокол 1-Wire) представлены на рисунках 7 и 8 соответственно. Уровни напряжения можно видеть на всех выводах компонентов непосредственно (лог.1 - красный цвет, лог.0 - синий, неподключенные выводы - серый цвет). В данном примере моделирование позволило показать работоспособность устройства при измерении высоких и низких температур.

Рисунок 7 – Осциллограмма управляющих сигналов микроконтроллера

Рисунок 8 – Осциллограмма информационного сигнала датчика

Экспериментально в рамках группового проектного обучения студентами четвертого курса специальности «Промышленная электроника» Алексеем Качаловым, Дмитрием Резепиным и Ильхамом Кадышевым была проверена работа устройства, предназначенного для лекционной аудитории с индикацией комнатной и наружной температуры, а также даты и текущего времени. Устройство предварительно было смоделировано в симуляторе Proteus VSM (рис.9).

Рисунок 9 – Моделирование работы устройства в симуляторе

Proteus VSM

Cхема компонуется в рабочем окне подобно тому, как это делается в Electronics Workbench. При указании свойств микроконтроллера подключается файл прикладной программы с расширением.hex, подготовленный компилятором CVAVR.

Функционирование часов осуществляется при помощи специализированной микросхемы DS1307 (малопотребляющие полные двоично-десятичные часы-календарь, включающие 56 байтов энергонезависимого статического ОЗУ). Адреса и данные передаются последовательно по двухпроводной двунаправленной шине, при использовании протокола I2C.

Теми же авторами проведен эксперимент с выводом информации на индикаторную панель в режиме динамической индикации (рис. 10). Ниже показан заголовок прикладной программы.

Основные компоненты схемы:

1) Термодатчик фирмы Dallas Semiconductor DS18S20.

2) Индикаторная панель фирмы Kingbright CA25-12GWA.

3) Микроконтроллер фирмы Atmel Mega 8.

Рисунок 10 – Моделирование работы цифрового термометра

/*****************************************************

This program was produced by the

CodeWizardAVR V1.25.5 Professional

Project: Digital Termometr

Version:

Date: 17.05.2008

Author: Kachalov Alexey, Rezepin Dmitriy, Kadyshev Ilham

Company: TUSUR, PrE, GPO

Comments:

Chip type: ATmega8

Program type: Application

Clock frequency: 1,000000 MHz

Memory model: Small

Data Stack size: 256

*****************************************************/

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: