基于Proteus的单片机电机控制系统的设计与仿真.pdfVIP

中国航空学会 控制与应用第十三届学术年会4一12 基于Proteus的单片机电机控制系统的设计与仿真 王辉贾英民 北京航空航天大学第七研究室北京 100083 摘要在各种嵌入式系统开发的过程中，使用EDA软件进行的单片机系统设计与仿真已经成为现代电子技术系统设 计的必然趋势。Proteus是一款功能强大的EDA软件，所配备的仿真元件库使其在电子设备的动态仿真方面具有其 他仿真软件不可比拟的优越性。本文依据Proteus应用软件的功能和特点，结合单片机电机控制系统实验，进行了系 统硬件和软件的设计，在软件设计中采用中断方式来实现单片机对电机的控制，从而提高了单片机实时处理能力， 并具体介绍了一种使用Proteus软件实现单片机电路系统设计与仿真的方法。这种方法缩短了系统开发的周期、提 高了工作效率、降低开发成本，已广泛应用于单片机应用系统、电子电路的开发，同时此方法也在航天类控制器的 设计和工业控制等领域具有实用价值。 关键词Proteus软件仿真 单片机 电机控制 1引言 随着微电子技术的迅猛发展，单片机广泛应用于工业控制、计算机应用、仪器、仪表、数控机 床等各个方面。单片机技术的发展极大地推动了电子、通信、计算机、航空航天、机电一体化等行 业的快速发展。单片机作为嵌入式系统的核心器件，其系统设计包括硬件电路设计和软件程序设计 两个方面。其系统调试过程一般分为软件调试、硬件测试、系统调试3个过程…。软件调试一般比 较容易进行，但硬件电路测试和系统调试则比较麻烦，因为要进行这两个过程必须在电路板制作完 成、元器件焊接完毕之后进行，而且电路板的制作、元器件的安装及焊接费时费力。Proteus软件 是单片机仿真的一种电子设计自动化软件，具有强大的仿真功能。使用Proteus软件仿真工具，则 不用制作电路板就能够完成硬件电路测试和系统调试，这样将会缩短系统的开发周期，提高设计效 率，降低开发成本。 电机的控制技术的发展得力于微电子技术、电力电子技术、传感器技术、永磁材料技术、自动 控制技术、微机应用技术的必威体育精装版发展成就。正是这些技术的进步使电动机控制技术在近二十多年内 发生了翻天覆地的变化似“。其中电机的控制部分已由模拟控制逐渐让位于以单片机为主的微处理器 控制。微处理器在电机控制领域中的应用，使传统的电机控制面貌一新。它具有速度快、控制准确灵 活、噪声小、高集成度、反应灵敏等优点，所以电机控制被广泛应用于工业控制、机器人控制、航 空航天等各个方面。本文采用硬件和软件相结合的办法实现单片机对一个步进电动机和四个直流电 机的运动控制。同时运用Proteus软件对整个控制系统进行了仿真。 2Proteus软件介绍 Proteus软件是来自英国Labcenterelectronics公司的EDA工具软件，是一个电子设计的教 学平台、实验平台和创新平台，涵盖了电工电子实验室、电子技术实验室、单片机应用实验室等的 全部功能“+。引。其革命性的功能就是将电路仿真和微处理器仿真进行协同，直接在基于原理图的虚 拟原型上进行处理器编程调试，并进行功能验证，通过动态器件如电机、LED、LCD开关等，配合系 统配置的虚拟仪器如：示波器、逻辑分析仪等可以实时看到运行后的输入输出的效果，其主要特点 1 中国航空学会 控制与应用第十三届学术年会4—12 如。F： (1)可以仿真、分析各种模拟器件和集成电路。其最大的特点是可以支持许多型号的单片机仿 的仿真是基于SPICE3F5的，因此，它也能像其它的EDA软件那样进行电路分析，如：模拟分析、 数字分析、混合信号分析、频率分析等等； (2)提供了虚拟示波器、逻辑分析仪、信号发生器、计数器、电表、VirtualTerminal(使用 电脑的键盘和显示器通过串口与外部的单片机系统通讯)等虚拟仪器仪表供选择用。 (3)具有强大的原理图绘制功能。能够进行SCH(原理图)与PCB(印制板)的设计： (4)提供软件调试功能。在硬件仿真系统中具有全速、单步、设置断点等调试功能，同时可以观 察各个变量、寄存器等的当前状态，因此在该软件仿真系统中，也必须具有这些功能；同时支持第三 方的软件编译和调试环境，如KeilC51uVi-sion2等软件