基于單片機的激光豎琴設(shè)計.doc

本 科 生 畢 業(yè) 設(shè) 計 (論 文)基于MCU的簡易激光電子琴設(shè)計與實現(xiàn)Design And Implementation OfThe Simple Laser Electronic OrganBased On MCU教學(xué)單位 _ XXXXXXXXXXX _姓 名 _ XXX _ _學(xué) 號 _XXXXXXXXXXXX _年 級 _ XXXXXX_ _專 業(yè) _ XXX_ _指導(dǎo)教師 _ XXX_ _職 稱 _ _XXX_ _2012 年 04 月目 錄摘 要IABSTRACTII第一章 引 言11.1 課題背景11.2 研究目的及意義1第二章 系統(tǒng)總體設(shè)計及方案論證22.1 總體設(shè)計方案22.2 設(shè)計方案的論證及選擇22.2.1 主控制系統(tǒng)22.2.2 傳感器系統(tǒng)42.2.3 發(fā)聲系統(tǒng)52.2.4 電源系統(tǒng)6第三章 外觀結(jié)構(gòu)設(shè)計與實現(xiàn)83.1 外觀結(jié)構(gòu)設(shè)計思路83.2 外觀設(shè)計元素83.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計9第四章 硬件電路設(shè)計與實現(xiàn)104.1 硬件設(shè)計方案104.2 各模塊電路設(shè)計與實現(xiàn)104.2.1 單片機最小系統(tǒng)104.2.2 激光發(fā)射模塊134.2.3 激光接收模塊144.2.4 音響發(fā)聲模塊14第五章 軟件設(shè)計與實現(xiàn)165.1 軟件設(shè)計方案165.2 各模塊程序設(shè)計與實現(xiàn)175.2.1 硬件資源配置175.2.2 端口信號檢測195.2.3 數(shù)據(jù)處理195.3 軟件開發(fā)工具介紹19第六章 軟件仿真調(diào)試216.1 仿真軟件介紹216.1.1 Protues的功能特點216.1.2 Protues各功能模塊特點216.1.3 Protues仿真的意義236.2 Protues仿真方案設(shè)計236.3 Protues電路仿真設(shè)計與實現(xiàn)246.3.1 單片機最小系統(tǒng)仿真電路246.3.2 獨立按鍵和虛擬儀器仿真電路設(shè)計256.3.3 仿真結(jié)果與設(shè)計方案可行性分析25第七章 總結(jié)和展望28參考文獻29附 錄I附錄A 硬件電路原理圖I附錄B 硬件電路PCBVI附錄C 程序流程圖VIII附錄D 程序源代碼IX附錄E 實物圖XI致 謝I摘 要本文提出了一個基于8051內(nèi)核單片機的激光電子琴的設(shè)計方案。從原理介紹到實物實現(xiàn)，從硬件設(shè)計到軟件調(diào)試等都做了詳盡的介紹。該系統(tǒng)在硬件設(shè)計上以宏晶公司生產(chǎn)的STC89C52RC型單片機為核心控制芯片，基于8051內(nèi)核單片機最小系統(tǒng)，以半導(dǎo)體激光發(fā)射管和接收管為傳感器，利用半導(dǎo)體激光發(fā)射管發(fā)出的光束模擬電子琴的琴弦，控制芯片對接收管電路輸出的數(shù)字信號進行采集和處理，實現(xiàn)中音區(qū)八音階穩(wěn)定發(fā)音。在軟件設(shè)計上，我們采用C語言編寫程序源代碼。此外，在系統(tǒng)的外觀結(jié)構(gòu)上我們采用強度較低的PVC工業(yè)塑料和強度較高的輕質(zhì)合金片搭配設(shè)計制作，既保證了外觀上的美觀性又確保了結(jié)構(gòu)上的穩(wěn)定性。我們在系統(tǒng)從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計過程中，首先，基于澳大利亞Altium公司開發(fā)設(shè)計的計算機輔助設(shè)計軟件Altium Designer 6進行電路原理圖設(shè)計。然后，基于美國Keil Software公司開發(fā)設(shè)計的集成開發(fā)環(huán)境uVision3進行軟件結(jié)構(gòu)和程序流程圖的設(shè)計，并以C語言編寫源程序代碼。接著，基于英國Labcenter Electronics公司開發(fā)設(shè)計的EDA工具軟件Protues 7進行從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機與外圍電路的協(xié)同仿真調(diào)試。最后，基于Altium Designer 6軟件，結(jié)合所設(shè)計的電路原理圖進行PCB Layout設(shè)計，并根據(jù)所設(shè)計PCB電路板的尺寸、形狀進行產(chǎn)品外觀結(jié)構(gòu)的設(shè)計與制作。該系統(tǒng)的設(shè)計方法更大程度上體現(xiàn)了靈活性、美觀性和創(chuàng)新性。在功能上擁有較高的可移植性和擴展性，方便用戶根據(jù)自己的需求和愛好擴展新的功能?！娟P(guān)鍵字】：電子琴 單片機 軟件仿真 PCBABSTRACTIn this paper, a laser Electronic Organ design method based on 8051 microcontroller core . Principle to the physical implementation , from hardware design to software debugging and so do the detail.The system hardware design in order to the macro crystal production STC89C52RC type microcontroller as the core control chip , the smallest single-chip system based on the 8051 core semiconductor laser launch tube and receiver tube for the sensor , the use of semiconductor laser emission the tube beam emitted analog keyboard piano string , the control chip the receiver tube circuit output digital signal acquisition and processing, to achieve the tenor octave stability in pronunciation . In software design , we are . In addition, the appearance of the structure of the system , we use the lower strength PVC industrial plastics and high strength light alloy film with design , both to ensure the aesthetics and appearance to ensure the stability of the structure .In the complete design process from concept to product , first , the development and design of computer-aided design software based on Altium Australia - Altium Designer schematic circuit design . Then, based on integrated development environment - uVision2 , United States Keil Software development and design of software architecture design and program flow chart , and C language source code . Then, the design and development of British Labcenter company Electronics EDA software - Based on Protues 7 from the schematic layout, debugging code to collaborative simulation debugging MCU and peripheral circuit. Finally, based on the Altium Designer 6 software, combined with the circuit diagram designed by PCB Layout design, and design and manufacture of the appearance of the product structure according to the design of the PCB circuit board size, shape.The system is designed to a greater extent reflects the flexibility , aesthetics and innovation . High portability and scalability , user-friendly function to extend the functionality according to their needs and preferences.【Keywords】: Electronic Organ MCU Software simulation PCB第一章 引 言1.1 課題背景科技的飛速發(fā)展使得人類生活日益變得豐富多彩。電子琴是現(xiàn)代電子科技與人類對音樂訴求完美結(jié)合的產(chǎn)物。MCU(Micro Control Unit)中文名稱為微控制單元，又稱單片微型計算機(Single Chip Microcomputer)或者單片機。單片機出現(xiàn)的歷史并不長，但發(fā)展十分迅猛。它的產(chǎn)生與發(fā)展和微處理器的產(chǎn)生與發(fā)展大體同步，自1971年美國Intel公司首先推出4位微處理器以來，它的發(fā)展到目前為止大致經(jīng)歷了以下五個階段：單片機發(fā)展的初級階段、低性能單片機階段、高性能單片機階段、16位單片機階段、單片機在集成度等全方位向更高水平發(fā)展階段。單片機可以構(gòu)成單機應(yīng)用系統(tǒng)和多機應(yīng)用系統(tǒng)?，F(xiàn)在已經(jīng)逐步應(yīng)用到測控系統(tǒng)、智能儀表、機電一體化產(chǎn)品、智能接口、智能民用產(chǎn)品、功能集散系統(tǒng)、并行多機控制系統(tǒng)、局部網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等各個領(lǐng)域。相信隨著單片機性能的不斷提高，它的應(yīng)用將會更加廣泛。1.2 研究目的及意義基于MCU的簡易激光電子琴設(shè)計與實現(xiàn)這一課題是單片機在單機應(yīng)用系統(tǒng)學(xué)習(xí)中的一典型應(yīng)用。整個系統(tǒng)涉及到電路分析、數(shù)字電路、模擬電路、傳感器原理及應(yīng)用、C語言程序設(shè)計等方面，基本上囊括了本科階段所學(xué)的主要課程。該系統(tǒng)設(shè)計原理簡單，但表現(xiàn)形式豐富，整個設(shè)計過程是一個從理論學(xué)習(xí)到實踐應(yīng)用的完整體現(xiàn)，既可以充分鞏固所學(xué)可課程內(nèi)容，又鍛煉和培養(yǎng)了學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新能力，拓寬了視野，提升了參與到學(xué)生創(chuàng)新活動中的興趣，更重要的是可以提升學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，在高校單片機課程中這一課題是極好的選擇。該系統(tǒng)可以進行單片機相關(guān)功能的擴展，在現(xiàn)有設(shè)計的基礎(chǔ)上可以實現(xiàn)中音區(qū)、八音符的準確發(fā)音。其商品化設(shè)計技術(shù)已經(jīng)十分成熟，市場上已經(jīng)出現(xiàn)或正在出現(xiàn)基于該設(shè)計技術(shù)的電子琴、電子吉他等產(chǎn)品。隨著單片機技術(shù)和傳感器技術(shù)的迅猛發(fā)展，以及工業(yè)生產(chǎn)工藝的提高，基于該設(shè)計技術(shù)的電子產(chǎn)品會更加豐富多彩的走入人類的生活。第二章 系統(tǒng)總體設(shè)計及方案論證2.1 總體設(shè)計方案我們所設(shè)計的電子琴共分為四大系統(tǒng)：主控制系統(tǒng)、傳感器系統(tǒng)、發(fā)聲系統(tǒng)、電源系統(tǒng)（如圖2.1所示）。電源系統(tǒng)傳感器系統(tǒng)主控制系統(tǒng)發(fā)聲 系統(tǒng)圖2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖傳感器系統(tǒng)作為整個系統(tǒng)唯一的數(shù)據(jù)采集部分起著至關(guān)重要的作用，它將完成系統(tǒng)對外部觸發(fā)信號的采集與轉(zhuǎn)換，其輸入給單片機數(shù)據(jù)端口的數(shù)據(jù)是否準確將直接決定整個系統(tǒng)是否能正常工作；主控制系統(tǒng)作為整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理中心，好比是人的大腦，時刻控制著各個系統(tǒng)有序、穩(wěn)定地運行；發(fā)聲系統(tǒng)接收來自主控制系統(tǒng)發(fā)送的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)數(shù)字信號向模擬信號的轉(zhuǎn)換，將主控制系統(tǒng)發(fā)送來的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為人耳可聽的聲音信號；電源系統(tǒng)猶如人的心臟，負責(zé)向整個系統(tǒng)提供可靠、穩(wěn)定的電源，保證整個系統(tǒng)穩(wěn)定運行。系統(tǒng)總體設(shè)計完成之后，我們接下來將對每個子系統(tǒng)提出的不同設(shè)計方案進行分析論證，以選定最佳的設(shè)計方案。2.2 設(shè)計方案的論證及選擇我們依次對主控制系統(tǒng)、傳感器系統(tǒng)、發(fā)聲系統(tǒng)、電源系統(tǒng)作出性能需求分析，并就分析結(jié)果提出不同的解決方案，然后從中論證出最佳的設(shè)計方案。2.2.1 主控制系統(tǒng)主控制系統(tǒng)需要實時控制其他子模塊穩(wěn)定工作。綜合分析系統(tǒng)設(shè)計我們知道，主控制系統(tǒng)負責(zé)接收來自傳感器系統(tǒng)輸出的數(shù)字信號，通過主控制芯片對其進行數(shù)據(jù)處理并產(chǎn)生相應(yīng)數(shù)字信號輸出給發(fā)聲系統(tǒng)，也就是說主控制系統(tǒng)只需要采集、處理、輸出數(shù)字信號而不需要進行AD轉(zhuǎn)換或DA轉(zhuǎn)換。再考慮到人耳有聽覺反應(yīng)的聲音頻率在20Hz20KHz之間，并且我們的設(shè)計要求是實現(xiàn)頻率分布在500Hz1KHz之間的中音區(qū)基本音符的發(fā)音，由此判斷，我們在主控制芯片的運算速度上要求不高，不需要考慮選擇具有高速處理能力的主控制芯片。常見的數(shù)據(jù)處理與控制芯片主要分為四大類：微處理器/微控制器（MPU/MCU）、數(shù)字信號處理芯片（DSP）、全定制專用計算/控制芯片（ASIC）、復(fù)雜可編程邏輯器件/現(xiàn)場可編程門陣列（CPLD/FPGA）。它們都可以作為簡易電子琴的主控制芯片。下面我們就基于各種控制芯片所構(gòu)成的主控制系統(tǒng)的特點進行詳細分析。方案一：基于微處理器/微控制器（MPU/MCU）的主控制系統(tǒng)設(shè)計微處理器與微控制器的主要區(qū)別在于前者是一個單芯片的中央處理器而后者是一個具有CPU、存儲器等部件的微型計算機系統(tǒng)，前者通常應(yīng)用于大型運算工具或嵌入式系統(tǒng)中而后者通常應(yīng)用于低成本消費電子業(yè)、工業(yè)控制及與控制有關(guān)的數(shù)據(jù)處理等領(lǐng)域。常見的中高端微處理器/微控制器有Intel的x86平臺、PowerPC平臺以及ARM平臺等，低端的微處理器/微控制器有8051系列、AVR系列、Freescale系列和MSP430系列等。中高端微處理器以ARM11為例，它擁有最高1GHz的時鐘頻率和強大的指令集，遠遠超出簡易電子琴所需的設(shè)計要求，但是它的學(xué)習(xí)和應(yīng)用較為復(fù)雜，開發(fā)周期太長且價格較為昂貴，設(shè)計成本過高。低端微處理器以8051系列為例，它具有23個16位定時器/計數(shù)器，128字節(jié)片內(nèi)RAM、32位并行I/O口、57個中斷源，完全可以滿足我們所需的設(shè)計要求。此外，8051系列微處理器簡單易學(xué)，開發(fā)周期較短，價格便宜，設(shè)計成本低廉。方案二：基于數(shù)字信號處理芯片（DSP）的主控制系統(tǒng)設(shè)計數(shù)字信號處理芯片常見的有TI公司的TMS320系列和AD公司的ADSP2100系列。它的內(nèi)部采用程序總線和數(shù)據(jù)總線分開的哈佛結(jié)構(gòu)，具有專門的硬件乘法器，廣泛采用流水線操作，提供特殊的DSP指令，可以用來快速實現(xiàn)各種數(shù)字信號處理算法，顯然在簡易電子琴設(shè)計中綽綽有余。但是它也有成本太高、功耗較大，開發(fā)周期長的缺點。方案三：基于全定制專用計算/控制芯片（ASIC）的主控制系統(tǒng)設(shè)計全定制專用計算/控制芯片具有時序控制精準、可靠性高、性能卓越、保密性較強、低功耗和大批量生產(chǎn)成本較低的優(yōu)點，但是在小批量生產(chǎn)時成本過高、開發(fā)效率較低、開發(fā)風(fēng)險大、定型后靈活性差等缺點，顯然這在我們非商品話設(shè)計階段是不適用的。方案四：基于可編程邏輯器件/現(xiàn)場可編程門陣列（CPLD/FPGA）的主控制系統(tǒng)設(shè)計可編程邏輯器件和現(xiàn)場可編程門陣列的主要區(qū)別在于前者是以乘積項的結(jié)構(gòu)方式構(gòu)成邏輯行為的器件，內(nèi)部布線均勻連續(xù)，所以他的時序延遲是均勻可預(yù)測的。而后者是以查表法結(jié)構(gòu)方式構(gòu)成邏輯行為的器件，分段式內(nèi)部布線的結(jié)構(gòu)決定了它的時序延遲是不均勻的不可預(yù)測的。CPLD一般采用EEPROM或Flash工藝，掉電后不會丟失內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)，所以不需要外加ROM進行配置，保密性好，F(xiàn)PGA一般采用SRAM工藝，掉電后內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)丟失，所以需要使用外部ROM在上電后對其進行配置，保密性較差。不過，F(xiàn)PGA有比CPLD集成度高、耗電量小的優(yōu)點?？傮w來說，這兩種器件的靈活性都比較高，功能野都都比較強，但是它們也同樣面臨著價格昂貴，開發(fā)成本高，開發(fā)周期長的難題。根據(jù)以上分析，我們了解到各種控制芯片都具有各自獨特的特點，也都有各自不同的適用領(lǐng)域，充分考慮我們系統(tǒng)的設(shè)計要求，綜合不同控制芯片的各自特點以及開發(fā)周期及開發(fā)成本等因素的限制，我們最終選擇了價格低廉、開發(fā)方便、性能優(yōu)良、符合設(shè)計要求的8051系列單片機作為系統(tǒng)的主控制芯片。2.2.2 傳感器系統(tǒng)該系統(tǒng)設(shè)計中，傳感器系統(tǒng)的作用是識別外部觸發(fā)行為是否發(fā)生并將檢測結(jié)果以電信號的形式輸出給主控制系統(tǒng)進行處理。在該系統(tǒng)中我們對傳感器系統(tǒng)性能的要求著重體現(xiàn)在靈敏度、抗干擾性和可靠性上，此外，我們還要求所選用的傳感器器件具有成本低、壽命長、低故障率的特點。目前市場上所見到的半導(dǎo)體激光發(fā)射管的不同之處大多體現(xiàn)在額定功率、發(fā)光波長、封裝形式上，針對我們自身的需求，只要選擇一款性價比高、有品質(zhì)保證的產(chǎn)品即可。此處值得探討之處在于激光接收器件的選用，激光接收器件的選用和性能將直接決定著傳感器模塊的設(shè)計方案和工作質(zhì)量。對于激光接收器件的選擇，我們初步有兩種設(shè)計方案：基于光敏電阻的接收電路設(shè)計和基于半導(dǎo)體激光接收二極管的接收電路設(shè)計。下面我們就所提出的的兩種設(shè)計方案展開討論和論證。方案一：基于光敏電阻的接收電路設(shè)計光敏電阻又稱光導(dǎo)管。光敏電阻是利用半導(dǎo)體的光電導(dǎo)效應(yīng)設(shè)計的一種電阻值隨光照強弱變化而迅速改變的電阻器，其特點是光照增強，電阻減小，光照減弱，電阻增大。光敏電阻常用的制作材料為硫化鎘、硫化鋁、硫化鉍等材料，這些材料具有在特定波長的光的照射下，其阻值迅速減小的特性。通過上述的介紹我們知道光敏電阻對光照強度變化十分敏感，這就造成了一個難題，那就是不同環(huán)境下自然光照對光敏電阻的影響。舉個例子，我們在白天將電路調(diào)試好，系統(tǒng)正常工作，但到了晚上由于沒有了白天自然光照的存在，自然環(huán)境因素的變化對于光敏電路來說影響是極大的，這就使得白天調(diào)試好的系統(tǒng)在晚上出現(xiàn)無法正常工作的情況。顯然這是我們無法接受的，也是一件合格產(chǎn)品所不能容忍的。但是光敏電阻具有價格低廉、壽命長的優(yōu)點。方案二：基于半導(dǎo)體激光接收二極管的接收電路設(shè)計半導(dǎo)體激光接收二極管是專門接收特定頻率激光的器件。其工作原理是激光經(jīng)光學(xué)透鏡校準，被光電二極管接收，光電二極管接收光照后，隨光照強度不同會產(chǎn)生相應(yīng)強度的光生電流，經(jīng)準換電路輸出電信號，其輸出的電信號為數(shù)字信號。半導(dǎo)體激光接收二極管分為常低態(tài)和常高態(tài)兩種型號。常低態(tài)激光接收二極管在受到激光照射時輸出高電平，沒有受到激光照射時則輸出低電平；常高態(tài)激光接收二極管與之相反。半導(dǎo)體激光接收二極管十分敏感，具有較低的門檻激光光照強度，從工作狀態(tài)來看，其只有接收到激光和沒有接收到激光兩種確定的、對立的狀態(tài)，而不存在中間狀態(tài)。這種工作特點是我們所希望的，因為我們只需要辨識撥動琴弦和沒有撥動琴弦兩種情況。此外，一款激光接收二極管只能接收與之配對頻率的激光束，這就完全避免了外界環(huán)境光照變化所造成的干擾了。綜合以上分析，為了充分保證系統(tǒng)在各種外界環(huán)境下能夠穩(wěn)定、可靠的工作，我們選擇了半導(dǎo)體激光接收管作為傳感器模塊的器件。2.2.3 發(fā)聲系統(tǒng)發(fā)聲系統(tǒng)的任務(wù)就是將主控制系統(tǒng)輸出的數(shù)字脈沖信號轉(zhuǎn)換為人耳能聽到的聲音信號。為了滿足不同環(huán)境、不同人群的不同需求，我們期望所設(shè)計的發(fā)聲系統(tǒng)在保證發(fā)聲質(zhì)量的前提下，能夠?qū)崿F(xiàn)音量可調(diào)的功能。此外，我們還期望發(fā)聲系統(tǒng)具有自成一體、裝配靈活、方便更換等設(shè)計特點。就上述所談到的設(shè)計期望和要求，我們提出兩種方案：采用揚聲器自制發(fā)聲系統(tǒng)、采用市場成品迷你型音響。接下來我們就所提出的的兩種方案進行討論并選出最合適的方案。方案一：采用揚聲器自制發(fā)聲系統(tǒng)采用揚聲器自制的發(fā)聲系統(tǒng)就是自行挑選某一功率的揚聲器搭配一定的外觀設(shè)計而制作的發(fā)聲模塊。這種設(shè)計可以直接將揚聲器接到主控制系統(tǒng)進行工作，也可以在此基礎(chǔ)上另外設(shè)計制作一個功率放大電路與之配套進行工作。前者設(shè)計簡單，易于實現(xiàn)且成本低廉，但不能實現(xiàn)音量調(diào)節(jié)；后者需要設(shè)計特定的電源系統(tǒng)供電，設(shè)計繁瑣，成本需求相對更高，但能實現(xiàn)音量調(diào)節(jié)。方案二：采用市場成品迷你型音響我們這里所指的市場成品迷你型音響是專指供筆記本電腦、MP3等電子設(shè)備使用的，采用3.5mm標準耳機接口的小型音響，而非家庭影院、劇場等使用的，具有復(fù)雜接口的大型音響。這種設(shè)計由于采用了具有高度質(zhì)量保證的商業(yè)化產(chǎn)品，充分保證了系統(tǒng)發(fā)音的質(zhì)量。由于商業(yè)化產(chǎn)品具有高度統(tǒng)一的生產(chǎn)標準，使得發(fā)聲系統(tǒng)可以具備極高的靈活性和可替換性，而且采用商業(yè)化的產(chǎn)品也使系統(tǒng)整體的美觀度得到極大提高。結(jié)合上述內(nèi)容，綜合考慮我們的整體設(shè)計要求，為了保證系統(tǒng)可靠、穩(wěn)定、高質(zhì)量地工作，同時為了便于功能的升級和擴展以及增大用戶的自主選擇性，我們最終決定選擇使用市場已有的成品音響作為該設(shè)計的發(fā)聲系統(tǒng)。2.2.4 電源系統(tǒng)電源系統(tǒng)是整個系統(tǒng)的源動力。電源系統(tǒng)的穩(wěn)定、可靠與否將直接影響到整體系統(tǒng)能否正常、穩(wěn)定地工作。提到供電時我們很自然地想到電池供電和電源適配器供電兩種供電方式。方案一：電池供電隨著電子科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，諸如手機、照相機、平板電腦等電子產(chǎn)品日新月異。所有的電子產(chǎn)品都需要電源來維持工作，而絕大多數(shù)的手持或便攜式電子產(chǎn)品都采用電池供電。眾所周知，電池可分為不可充電電池和可充電電池。不可充電電池只能使用一次，電量耗盡之后不能繼續(xù)使用，現(xiàn)在的使用不可充電電池的電子產(chǎn)品已經(jīng)越來越少了，更多的時候不可充電電池只是作為電量不足、斷電等突發(fā)情況的應(yīng)急之用?？沙潆婋姵乜梢栽陔娏亢谋M之后經(jīng)充電后繼續(xù)使用，可以重復(fù)多次使用，是現(xiàn)階段絕大多數(shù)電子產(chǎn)品的首要選擇。雖然可充電電池可以實現(xiàn)重復(fù)多次充電，但是可充電電池也是有一定使用壽命限制的。電池作為現(xiàn)階段電子產(chǎn)品發(fā)展不可或缺的重要產(chǎn)物同樣存在著它的弊端。首先，不管是不可充電還是可充電電池都因為其制作原材料中含有有毒金屬元素而不可避免的給自然環(huán)境和人類健康帶來一定的污染和危害。其次，雖然現(xiàn)階段電子技術(shù)已經(jīng)在增大電池電量、延長電池使用壽命等方面取得了極大的進步，但電池仍未在這些技術(shù)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)飛躍性的突破，人們在使用電池的過程中仍然要面對電池電量不足、使用壽命短的問題。方案二：電源適配器我們這里所講的電源適配器確切地講應(yīng)該叫做直流電源適配器。所謂直流電源適配器就是指將交流電源經(jīng)過降壓、整流、穩(wěn)壓后以直流電的形式輸出的供電系統(tǒng)。筆記本電腦的交換式電源供電器就是典型的直流電源適配器。電源適配器通常用在需要長時間穩(wěn)定供電、不需要隨時移動的供電目標上。電源適配器的工作特點是供電穩(wěn)定可靠、可以勝任長時間供電任務(wù)，并且隨著電子技術(shù)和生產(chǎn)工藝的發(fā)展，電源適配器的生產(chǎn)成本越來越低。但是，同一款電源適配器的輸出電壓、額定功率都是固定不可調(diào)整的，不能像電池一樣通過相互間串聯(lián)實現(xiàn)調(diào)整輸出電壓、額定功率的目的?？紤]到我們所設(shè)計的電子琴通常在固定的地方進行操作而不需要隨身攜帶到處移動，而且為了保證電子琴能夠長時間地穩(wěn)定工作，我們最終決定選用電源適配器作為整個系統(tǒng)的供電系統(tǒng)。第三章 外觀結(jié)構(gòu)設(shè)計與實現(xiàn)外觀結(jié)構(gòu)設(shè)計包含外觀結(jié)構(gòu)選材、外形設(shè)計等內(nèi)容，設(shè)計時需要考慮選材的強度、硬度等因素，要從是否方便加工、是否能夠保證系統(tǒng)穩(wěn)定性等方面入手。外觀結(jié)構(gòu)直接決定了整個系統(tǒng)作品的尺寸大小以及各個部分的大小和布局。我們首先對外殼材料進行論證。首先，電子琴的外殼必須具有較高的強度，以確保整個系統(tǒng)的穩(wěn)定工作。其次，考慮到電子琴外觀的美觀性，我們需要外殼材料易于加工。再次，我們需要考慮設(shè)計成本的可控、可降，外殼材料的安全、環(huán)保。3.1 外觀結(jié)構(gòu)設(shè)計思路綜合我們先前對外殼材料提出的各項要求，我們需要一種低密度、高強度、易于加工、價格低廉且安全、環(huán)保的材料。我們首先想到PVC工業(yè)塑料。這種材料密度低，價格低廉，便于切割加工，可以手工加工出漂亮的形狀，滿足了我們對易于加工和控制成本的要求。但該種材料強度太低，易損壞、易變形，顯然這種材料不能完全滿足我們對外觀設(shè)計的要求。為了彌補PVC工業(yè)塑料在我們設(shè)計中的不足之處，我們考慮采用PVC工業(yè)塑料作為整個設(shè)計的外觀材料，同時選用高強度、低密度的鋁合金作為整個設(shè)計的支撐框架。這樣就實現(xiàn)了整個外觀結(jié)構(gòu)既美觀又堅固的目的。整體外觀結(jié)構(gòu)PVC材料外殼鏤空祥云圖標鋁合金框架結(jié)構(gòu)圖3.1 外觀結(jié)構(gòu)設(shè)計框圖3.2 外觀設(shè)計元素為了增加外觀設(shè)計的美觀性，我們在電子琴前PVC面板上設(shè)計了一組祥云圖標，并且通過美工刀進行切割、雕刻，使之呈現(xiàn)為鏤空狀。祥云圖標與電子琴相結(jié)合，既體現(xiàn)了設(shè)計外觀的美感又簡約大方不失華麗，使傳統(tǒng)元素與音樂完美結(jié)合，讓人賞心悅目。3.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計在進行結(jié)構(gòu)設(shè)計時，我們需要充分考慮所設(shè)計的PCB電路板的尺寸和形狀，以及PCB電路板在外觀框架上具體安裝的位置和不同PCB電路板間導(dǎo)線的布線方向。第四章 硬件電路設(shè)計與實現(xiàn)4.1 硬件設(shè)計方案在外觀結(jié)構(gòu)設(shè)計完成之后，我們需要結(jié)合外觀結(jié)構(gòu)的尺寸要求展開對硬件電路的設(shè)計。我們對硬件系統(tǒng)的設(shè)計目標是可靠、簡單、高效?？煽啃允钦w系統(tǒng)穩(wěn)定運行的先決條件，所以我們在硬件電路設(shè)計的每個環(huán)節(jié)中都充分考慮了系統(tǒng)的抗干擾性和穩(wěn)定性。系統(tǒng)的簡單、高效是指硬件系統(tǒng)在具有較高可靠性的基礎(chǔ)上盡量簡化硬件電路并提高硬件的性能，從而達到簡單高效的目的。在可靠、簡單、高效的原則下，不僅方便元器件的選型和硬件電路的設(shè)計，也可以減少一些不必要的電路，從而減少了一些不確定因素對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響。我們的硬件電路系統(tǒng)共分為五個子模塊：單片機最小系統(tǒng)、激光發(fā)射模塊、激光接收模塊、音頻驅(qū)動模塊和電源模塊。各子模塊間框架關(guān)系見圖4.1。單片機最小系統(tǒng)激光發(fā)射模塊激光接收模塊音頻驅(qū)動模塊電源模塊圖4.1 硬件系統(tǒng)框架圖4.2 各模塊電路設(shè)計與實現(xiàn)上一節(jié)中我們已經(jīng)初步介紹了整個硬件電路系統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)，在這一節(jié)中我們將著重介紹硬件電路各個子模塊的構(gòu)成、功能及PCB電路板設(shè)計。我們接下來依次按照單片機最小系統(tǒng)、激光發(fā)射模塊、激光接收模塊、音頻驅(qū)動模塊、電源模塊的順序?qū)Ω髯幽K作出介紹。4.2.1 單片機最小系統(tǒng)單片微型計算機(Single Chip Microcomputer)簡稱單片機。它把組成微型計算機的各功能部件：中央處理器CPU、隨機存取存儲器RAM、只讀存儲器ROM、可編程存儲器EPROM、并行及串行輸入輸出I/O接口電路、定時器/計數(shù)器、中斷控制器等部件集成在一塊半導(dǎo)體芯片上，構(gòu)成一個完整的微型計算機【1】。在本設(shè)計中，我們首先需要搭建一個單片機最小系統(tǒng)來保證單片機能夠正常穩(wěn)定工作。在單片機最小系統(tǒng)中，包含四個部分：STC89C51RC、復(fù)位電路、振蕩電路、I/O接口。復(fù)位電路振蕩電路I/O接口STC89C51RC圖4.1 單片機最小系統(tǒng)構(gòu)成圖(1) 復(fù)位電路通過某種方式，使單片機內(nèi)各寄存器的值變?yōu)槌跏紶顟B(tài)的操作稱為復(fù)位。STC89C51RC單片機在時鐘電路工作以后，在RST/V端持續(xù)給出2個機器周期的高電平就可以完成復(fù)位操作（一般復(fù)位正脈沖寬度大于10ms）。復(fù)位電路分為上電復(fù)位和外部復(fù)位兩種方式。上電復(fù)位是在單片機接通電源時，自動對單片機復(fù)位。外部復(fù)位是通過外部手動進行的復(fù)位。在這里我們設(shè)計的復(fù)位電路是上電/外部復(fù)位電路，既可以進行上電自動復(fù)位，也可以外部手動復(fù)位。圖4.2 復(fù)位電路(2) 振蕩電路單片機的定時控制功能是由片內(nèi)的時鐘電路和定時電路來完成的，而片內(nèi)的時鐘產(chǎn)生有兩種方式：內(nèi)部時鐘方式和外部時鐘方式，也就是內(nèi)部振蕩器方式和外部振蕩器方式。采用內(nèi)部時鐘方式時，片內(nèi)的高增益反相放大器通過XTAL1、XTAL2外接作為反饋元件的片外晶體振蕩器（呈感性）與電容組成的并聯(lián)諧振回路構(gòu)成一個自激振蕩器，向內(nèi)部時鐘電路提供振蕩時鐘。振蕩器的頻率主要取決于晶體的振蕩頻率，一般晶體可在1.212MHz之間任選，電容可在530pF之間選擇，電容的大小對振蕩頻率有微小的影響，可起頻率微調(diào)作用。采用外部時鐘方式時，外部振蕩信號通過XTAL2端直接接至內(nèi)部時鐘電路，這時內(nèi)部反相放大器的輸入端XTAL1端應(yīng)接地。通常外接振蕩信號為低于12MHz的方波信號。在這里，我們采用內(nèi)部時鐘方式設(shè)計振蕩電路，外部晶體振蕩器（晶振）選用12MHz，電容選用30pF。圖4.3 振蕩電路(3) 單片機和I/O接口我們采用了由宏晶公司設(shè)計的STC89C51RC型單片機。它是一款基于8051內(nèi)核的，采用了CMOS生產(chǎn)工藝，具有低功耗特點的高性能8位單片機。它具有4個8位并行輸入輸出I/O接口：P0、P1、P2、P3（共32線），用于輸入或輸出數(shù)據(jù)。此外，它還具有1個串行I/O接口、2個16位定時器/計數(shù)器、5級中斷系統(tǒng)等【2】。本設(shè)計中，使用到的單片機資源有一個16位定時器/計數(shù)器、一個8位并行輸入輸出I/O口。對于定時器/計數(shù)器來說，不管是獨立的定時器芯片還是單片機內(nèi)部的定時器，大都有以下特點：a) 定時器/計數(shù)器有多種工作方式，可以是計數(shù)方式也可以是定時方式。b) 定時器/計數(shù)器的計數(shù)值是可變的，當(dāng)然對技術(shù)的最大值有一定限制，這取決于級數(shù)器的位數(shù)。計數(shù)的最大值也就限制了定時的最大值。c) 可以按照規(guī)定的定時或計數(shù)值，在定時時間到或者計數(shù)終止時，發(fā)出中斷申請，以便實現(xiàn)定時控制。 STC89C51RC單片機的定時器是可編程定時器，其工作方式、啟動、停止、溢出標志等都是可編程控制的，只需通過設(shè)置寄存器TMOD、TCON、TH0、TL0、TH1和TL1就可實現(xiàn)。當(dāng)設(shè)置了定時器的工作方式并啟動定時器工作后，定時器就以設(shè)定的工作方式獨立工作，不再占用CPU，當(dāng)計數(shù)器記滿溢出時自動向CPU中斷系統(tǒng)申請中斷，中斷的執(zhí)行將占用CPU資源。Tx THxTFxTLxTRxINTx定時計數(shù) 加1計數(shù)器圖4.4 定時器/計數(shù)器結(jié)構(gòu)圖4.2.2 激光發(fā)射模塊半導(dǎo)體激光發(fā)射器是使用半導(dǎo)體材料作為工作物質(zhì)的激光器，由于物質(zhì)結(jié)構(gòu)上的差異，不同種類工作物質(zhì)產(chǎn)生激光的具體過程比較特殊。半導(dǎo)體激光發(fā)射器的工作原理是激勵方式，利用半導(dǎo)體物質(zhì)在能帶間躍遷發(fā)光，用半導(dǎo)體晶體的解理面形成兩個平行反射鏡面作為反射鏡，組成諧振腔，使光振蕩、反饋，產(chǎn)生光的輻射放大，從而輸出激光。本設(shè)計采用的激光發(fā)射器是工業(yè)級25mW小功率外調(diào)焦半導(dǎo)體激光發(fā)射器,如圖3激光發(fā)射電路原理圖所示，激光發(fā)射電路中的調(diào)制管J2在上電時發(fā)出頻率為180KHz，占空比在20%30%的方波信號，使三極管Q2以180KHz的頻率導(dǎo)通/截止，從而對激光發(fā)射器進行了頻率調(diào)制，使其發(fā)出頻率為180KHz的激光束【3】。這是由于我們所采用的激光接收管只能接收180KHz頻率激光。 圖4.5 激光發(fā)射管和調(diào)制管圖 圖4.6 激光發(fā)射電路電路原理圖4.2.3 激光接收模塊激光接收電路的作用是檢測激光接收管是否接收到特定頻率的激光束，并通過激光接收電路向單片機P2口發(fā)送相應(yīng)高、低電平信號，以此作為控制信號達到控制小型音響發(fā)出特定頻率音頻信號的目的。在激光接收電路中采用了常低態(tài)的激光接收管。當(dāng)激光接收管接收到激光發(fā)射電路發(fā)出的180KHz的激光束時，激光接收管管腳2將表現(xiàn)為高電平，與之相反，如果沒有接收到激光束則表現(xiàn)為低電平。由于在設(shè)計中采用點對點的對應(yīng)方式，即一只激光接收管能且只能接收一只激光發(fā)射器發(fā)出的激光束，故當(dāng)人體阻斷某只激光發(fā)射器發(fā)出的激光束時，與之對應(yīng)的激光接收管將因接收不到激光束而表現(xiàn)出低電平，除此之外的情況均表現(xiàn)為高電平，這就構(gòu)成了我們所需要的控制信號低電平信號。在圖4.7激光接收電路原理圖中發(fā)光二極管D10的作用是指示該組激光接收電路是否接收到激光束。如果接收到的話，則發(fā)光二極管不亮；如果接收不到激光束（有人體阻斷激光發(fā)射電路發(fā)出的激光束），則發(fā)光二極管點亮。圖4.7激光接收電路原理圖4.2.4 音響發(fā)聲模塊我們在本設(shè)計中沒有采用驅(qū)動揚聲器的方案，而是直接使用3.5mm標準音頻接口外接小型音響的方案。這樣一來簡化了硬件電路，也增強了音頻質(zhì)量。圖4.8 音頻驅(qū)動及接口電路原理圖如圖4.8所示，J19表示一個3.5mm標準音頻接口。當(dāng)單片機P36、P37按程序指令發(fā)出特定頻率的方波信號時，三極管Q9、Q10也將按此頻率導(dǎo)通/截止【4】，從而將該方波信號傳遞到小型音響并在外接5V直流電源VCC作用下驅(qū)動小型音響發(fā)出聲音。 圖4.9 3.5mm標準音頻接口 圖4.10 小型音響第五章 軟件設(shè)計與實現(xiàn)5.1 軟件設(shè)計方案繼上一章對系統(tǒng)硬件設(shè)計的介紹之后，我們將在本章就系統(tǒng)的軟件設(shè)計部分進行介紹。音符是如何產(chǎn)生的呢？人耳能聽到的聲音頻率為20Hz20KHz，豎琴音符頻率當(dāng)然也在這個范圍內(nèi)。不同的音符，有著自己特定的頻率，通過51單片機自帶的16位定時器就可以產(chǎn)生不同頻率的音頻。例如豎琴的標準音la的頻率為440Hz，只要通過單片機產(chǎn)生440Hz的方波信號，再經(jīng)過音響發(fā)聲模塊就可以產(chǎn)生標準音la了，其他音符也是這樣產(chǎn)生的。在程序設(shè)計上，我們通過51單片機自帶的16定時器，以定時器中斷的形式來產(chǎn)生具有不同頻率的方波信號。整個程序共包含1個主函數(shù)、1個初始化函數(shù)、1個定時器中斷函數(shù)。在主函數(shù)中，我們通過if語句【4】來檢測單片機P2端口值，即檢測P2的哪一位出現(xiàn)低電平觸發(fā)。初始化函數(shù)init()主要內(nèi)容是初始化定時器0和開中斷。定時器中斷函數(shù)則負責(zé)實現(xiàn)P36、P37對不同頻率方波的輸出。如表5.1所示，我們列出了程序中所實現(xiàn)的各音符所對應(yīng)的頻率和簡譜碼。表5.1 音階對照表音符頻率/Hz簡譜碼中 1 do52364580中 2 re58764684中 3 mi65964777中 4 fa69864820中 5 so78464898中 6 la88064968中 7 si98865030高 1 do104665058如圖5.1所示，我們的軟件設(shè)計可以分為硬件資源配置、端口信號檢測、數(shù)據(jù)處理三個子部分。在整個程序執(zhí)行的流程中，首先對單片機的硬件資源進行配置，然后檢測單片機相應(yīng)端口信號是否發(fā)生變化，當(dāng)單片機端口信號發(fā)生變化時則根據(jù)端口的信號表現(xiàn)進行相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理操作，待數(shù)據(jù)處理操作結(jié)束后返回到端口信號檢測，再次等待端口信號發(fā)生變化。硬件資源配置端口信號檢測數(shù)據(jù)處理圖5.1 程序結(jié)構(gòu)圖5.2 各模塊程序設(shè)計與實現(xiàn)上一節(jié)中我們介紹了軟件設(shè)計的整體方案，在本節(jié)中我們將依次按照硬件資源配置、端口信號檢測、數(shù)據(jù)處理的順序分別介紹各個子模塊程序具體是如何設(shè)計與實現(xiàn)的。5.2.1 硬件資源配置(1) 我們對硬件資源的配置主要是對單片機定時器各個寄存器的參數(shù)配置。STC89C51RC型單片機有兩個16位定時器/計數(shù)器T0和T1，兩者均可作為定時器或計數(shù)器使用。在前面的第4.2章節(jié)我們已經(jīng)對STC89C51RC型單片機的定時器進行了詳細的介紹，在此我們不再贅述，只針對程序設(shè)計的需要介紹該如何配置單片機的定時器/計數(shù)器T0工作在定時器模式下，以及該如何通過C程序?qū)Χ〞r器T0的各個寄存器進行初始化配置。(1) 定時器工作方式寄存器TMOD定時器工作方式寄存器TMOD用于選擇定時器的工作方式，它的高4位控制定時器T1，低4位控制定時器T0。TMOD中各位的定義如下：表5.1 TMOD寄存器各位定義其中：C/：T/C功能選擇位，當(dāng)C/=1時為計數(shù)方式；當(dāng)C/=0時為定時方式。M1M0：T/C工作方式定義位，其具體定義方式如下表5.1所示。M1M0工作方式方式說明00013位定時器/計數(shù)器01116位定時器/計數(shù)器102可自動重裝入的8位定時器/計數(shù)器113T0分為2個8位定時器，T1無此方式表5.2 定時器/計數(shù)器工作方式GATE：門控制位，用于控制定時器的啟動是否受外部中斷源信號的影響。GATE=0時，與外部中斷無關(guān)，由TCON寄存器中的TRx位控制啟動。GATE=1時，由控制位TRx和引腳共同控制啟動，只有在沒有外部中斷請求信號的情況下（即外部中斷引腳=1時），才允許定時器啟動。TMOD寄存器在復(fù)位時被清零。(2) 定時器控制寄存器TCONTCON控制寄存器各位的定義如下：表5.3 TCON寄存器各位定義其中：TF0/TF1：為T0/T1定時器溢出中斷標志位。當(dāng)T0/T1計數(shù)溢出時，由硬件置位，并在允許中斷的情況下，發(fā)出中斷請求信號。當(dāng)CPU響應(yīng)中斷轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)程序時，由硬件自動將該位清零。TR0/TR1：為T0/T1運行控制位。當(dāng)TR0/TR1=1時啟動T0/T1；TR0/TR1=0時關(guān)閉T0/T1。該位由軟件進行設(shè)置。TCON的低4位與外部中斷有關(guān)，TCON寄存器在復(fù)位時也被清零。由于STC89C51RC單片機的定時器/計數(shù)器是可編程的，因此在使用之前需要進行初始化設(shè)置。在編程時主要注意兩點：第一要能正確寫入控制字；第二能進行計數(shù)初值的計算。一般情況下，包括以下幾個步驟：(1) 確定工作方式，即對TMOD寄存器進行賦值。(2) 計算計數(shù)初值，并寫入寄存器TH0、TL0或TH1、TL1中。(3) 根據(jù)需要，置位ETx允許T/C中斷。(4) 置位EA使CPU開中斷（需要時）。(5) 置位TRx啟動計數(shù)器。計數(shù)初值的計算方法如下：由于定時器/計數(shù)器是以加1的方式計數(shù)，因此同常用的減1計數(shù)器的算法不同。在定時方式下：假定時間常數(shù)為T，定時時間為T，而T= TT，則時間常數(shù)為： T= （5-1）其中T為機器周期，即12/晶振頻率。應(yīng)裝入定時器/計數(shù)器的初值為：X=2- T （n為計數(shù)器的位數(shù)） （5-2）在計數(shù)方式下：假定計數(shù)值為N，則應(yīng)裝入的計數(shù)初值為： X=2-N （n為計數(shù)器的位數(shù)） （5-3）綜合上述分析，我們編寫定時器T0初始化程序如下：/*初始化函數(shù)*/void init() TMOD=0x01; /定時器0 工作在方式1EA=1; /開總中斷ET0=1; /開定時器0中斷amplifier_L=1; /關(guān)音響amplifier_R=1; 可以看到我們在這里并沒有對定時器T0裝入初始值，也沒有在初始化定時器T0時就允許定時器工作，這是因為我們要求定時器T0在需要的時候才開始工作，而且要求定時器T0采用查表的方式在不同需要的情況下裝入不同的初始值。5.2.2 端口信號檢測這里所謂的端口信號檢測就是判斷單片機8位并行輸入輸出I/O口P2的端口值是多少。在這里我們通過在主函數(shù)中使用if語句來判斷P2端口值是否等于我們設(shè)定的特定值，然后根據(jù)判斷結(jié)果對變量music_note賦值。我們設(shè)定了8個特定值，當(dāng)單片機P2端口值表現(xiàn)為一個特定值時，就說明此時單片機P2端口的某一位電平為低電平，其他7位則均為高電平。也就是說我們端口信號檢測程序的實質(zhì)就是找出某一時刻單片機P2端口中有且僅有哪一位為低電平。5.2.3 數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理是在端口信號檢測結(jié)束之后進行的，也就是根據(jù)端口信號檢測的結(jié)果（變量music_note的值）執(zhí)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理操作。我們這里數(shù)據(jù)處理的內(nèi)容主要是根據(jù)端口信號檢測的結(jié)果（變量music_note的值），計算并裝入單片機定時器T0的初始值。其具體實現(xiàn)如下：temp_TH0=music_tabmusic_note/256; /為T0高8位預(yù)裝入初始值temp_TL0=music_tabmusic_note%256; /為T0低8位預(yù)裝入初始值可以看到，我們在這里并沒有直接將運算得到的初始值裝入定時器，而是暫時裝入到一個臨時變量temp_TH0和temp_TL0，這是由我們整體程序設(shè)計所決定的。在這里我們也有一個查表的操作，通過變量music_note的值查找數(shù)組music_tab8的對應(yīng)元素，并將其分離后分別裝入臨時變量temp_TH0和temp_TL0，供定時器T0做初始值使用。5.3 軟件開發(fā)工具介紹我們是基于美國Keil Software公司開發(fā)設(shè)計的集成開發(fā)環(huán)境uVision3進行軟件設(shè)計的。uVision3集成開發(fā)環(huán)境包括C編譯器、宏匯編器、連接器、庫管理器和仿真調(diào)試器，其內(nèi)部構(gòu)成框架如圖5.4所示。圖5.2 uVision3內(nèi)部構(gòu)成框架第六章 軟件仿真調(diào)試我們在完成硬件系統(tǒng)設(shè)計和軟件系統(tǒng)設(shè)計之后，需要在具體實施制作之前進行相關(guān)的軟件仿真調(diào)試，以便測試硬件系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)計是否合理、可行，以保證最低風(fēng)險的達到實物系統(tǒng)能夠正常穩(wěn)定運行的目的。接下來我們將從仿真軟件介紹、原理圖布圖、仿真電路與程序聯(lián)調(diào)三個方面對軟件仿真調(diào)試的整個過程進行介紹。6.1 仿真軟件介紹我們整個仿真過程是基于英國Labcenter Electronics公司開發(fā)設(shè)計的EDA工具軟件Protues 7進行的。Protues是世界上著名的EDA工具(仿真軟件)，從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機與外圍電路協(xié)同仿真、一鍵切換到PCB設(shè)計，真正實現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計。Protues是目前世界上唯一將電路仿真軟件、PCB設(shè)計軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計平臺，其處理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30、DSPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年又增加了Cortex和DSP系列處理器，并持續(xù)增加其他系列處理器模型。在編譯方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多種集成開發(fā)環(huán)境和編譯器。當(dāng)然，Protues軟件的仿真精度有限，而且也不是所有的器件都有相應(yīng)的仿真模型。6.1.1 Protues的功能特點Proteus