‛стрелка“ ( F 12) – запуск симуляции

‛двойная стрелка“ ( F 11) – пошаговая (по командам) симуляция

‛две палки“ ( pause ) – пауза

‛прямоугольник“ ( Esc ) – стоп

Или буквой «Р»

Выберем компоненты:

И соберем вот такую схему:

Но схема получилась «захламленной», и переделаем ее в:

И в разделе Program File указываем ему файл-прошивку (hex )

Закрываем. Включаем симуляцию ( F12 )

Часы запустились.

Стоит напомнить, что на схеме:

" Красный " - логическая " 1 "
" Синий " - логический " 0 "
" Серый " – неопределенно-высоко-импедансное " Z - состояние"
" Желтый " - конфликт на линии.

Остановим проект. Нажмем правой кнопкой мыши на процессоре.Откроется:

В открывшемся меню в пункте AVR нам доступны:

CPU Registers - Ul – регистры общего назначенияконтроллера.

EPROM Memory - Ul – память eeprom

Program Memory - Ul – память программ (flash)

Data Memory - Ul – содержимое ОЗУ

I / O Registers - Ul – содержимое регистров ввода-вывода (вмикроконтроллерах AVR регистры ввода-вывода – управляющие регистры перифериеймикроконтроллера)

Source Code – Ul – текст программы

CPURegisters:

EPROM Memory :

Program Memory :

Data Memory :

ОЗУ контроллера, в вершине (по адресу) можно увидетьсодержимое стека

I / O Registers :

Source Code :

Выше в этомменю могут быть полезен пункт Configure Diagnostics ...(жук)

Насмотри егоподробнее.

При нажатии нанего откроется панель:

Из нее выбираем ATMEGA 32(Ul ).Панель примет вид:

В открывшемся«меню» появятся периферийные модули выбранного микроконтроллера. При выделении,им можно будет задавать «уровень отладки»:

Disabled – отключено, программа не будет реагировать насобытия в модуле

Warnings Onl у – только предупреждения, при этом прикаком-то событии в модуле будет записываться сообщение(в SIMULATION LOG).

Full Trace - при каком-то событии в модуле будетзаписываться предупреждение (в SIMULATION LOG), но программа будет идти дальше.

Debug – при любом событии в указанном модуле,программа будет останавливаться.

Пример: будемотслеживать прерывания в МК. Выбираем « Interrupt Events », ставим уровень « Debug »:

Приостанавливаемвыполнение программы. ОткрываемSIMULATION LOG . Там показаны события – вызовы прерываний. Такие вещикрайне необходимы при отладке в сложных проектах. Там же есть «ссылки» на«точки» в программе, где эти события были вызваны. К примеру у нас всепрерывания были вызваны из адреса 0х0086. Нажав на значение «ссылку», можнопопасть в участок программы, откуда произошел вызов.

Но этиокна будут открыты, если проект остановлен. Для отображения информации осостоянии регистров ввода-вывода, предназначен Watch Window. Открывается: меню = > Debug => Watch Window. Появитсяокно:

При нажатии правой кнопки,выйдет меню:

Для примера, занесем в Watch Window содержимое счетчика секунд наших часов (r 17) и содержимое порта, отображающего счетчик секунд.

Наверняка, многие из читателей данного сайта хотели бы самостоятельно разработать и собрать какое-нибудь устройство на МК AVR. Но причин, по которым это затруднительно сделать в железе, может быть масса. Например, проживание в сельской местности, где нет радиомагазинов с большим выбором радиодеталей. Хотя в таком случае, как всегда, нам приходит на помощь сайт Али экспресс. Либо ограниченность бюджета. Особенно это актуально для школьников и студентов, еще не имеющих постоянного источника дохода.

Так как же быть в таком случае? Здесь на помощь нам приходят специальные программы-симуляторы, специально созданные для отладки схем.

Одну из них, Proteus версию 7.7, мы и разберем в этой статье применительно к нашему проекту. Скачать ее можно на Рутрекере.

Что же нам дает эта программа? Начинающие подумают, что она слишком сложная для освоения. Нет, это не так. Просто всеми функциями программы при эмуляции наших первых проектов мы пользоваться не будем. Освоить её основы реально за один-два вечера. Что она дает нам в плане изучения работы с микроконтроллерами? Там, например, есть визуальное представление работы светодиодов, дисплеев в реальном времени. Можно выбрать для эмуляции работы множество типов МК AVR, в том числе и те, на которых будут основаны наши уроки: Tiny2313 и Mega8. Что это означает и как это осуществляется? Мы пишем код нашей прошивки, компилируем его, получаем нужный нам HEX-файл и виртуально прошиваем наш МК в программе Proteus. Причем мы также можем изменить и фьюз биты нашего виртуального МК.

Давайте разберем, какие действия нам нужно произвести, чтобы собрать эту схему на рабочем поле самостоятельно и произвести эмуляцию.

Вот такое окно у нас открывается сразу после запуска программы (кликните для увеличения):

Затем нам нужно выбрать из библиотеки те радиодетали, которые нам нужны для проекта и поместить их в список деталей. Их мы затем сможем выбрать и установить на рабочее поле. В нашем проекте мы будем использовать МК Attiny2313, желтый светодиод LED-YELLOW (он хорошо «светится» в Протеусе) и резистор RES для ограничения тока, протекающего через светодиод. Иначе мы, как бы это смешно не звучало, «спалим» виртуальный светодиод:-).

Для того, чтобы выбрать эти радиоэлементы, мы должны кликнуть по буковке «Р»:

После того, как кликнули, выйдет вот такое окошко:

В поле «Маска» вбиваем то, что хотим найти, а именно, наш МК, светодиод и резистор

Набираем в поле Маска “Tiny2313” и кликаем по найденному нами МК в графе «Результаты(1)»:

Затем повторяем то же самое с резистором. Вбиваем «res»:

и точно также ищем светодиод:

Ну вот, теперь все эти три элемента у вас должны отобразиться в графе «Устройства»:

Теперь кликаем по черной стрелочке, и потом уже в списке выбираем нужный нам радиоэлемент:

Слева в вертикальной колонке мы видим значок «Терминал». Нас там интересуют две строчки: Power и Ground. Это соответственно в нашей схеме +5 вольт питания и земля. На МК питание подавать не надо, оно подается автоматически. Для схемы мы берем только значок «земля».

Вытаскиваем все радиоэлементы на рабочее поле

Затем нам нужно соединить их линией-связью, после этого они у нас будут все равно, что соединены проводником, например дорожкой на плате или проводком

Сразу скажу, не пытайтесь установить один вывод детали впритык к другому или даже внахлест, без использования линий-связей. Программа не поймет это как соединение и схема работать не будет.

Нам также нужно изменить номинал резистора. По умолчанию он не подходит для нашей схемы. Как это сделать?

Нажимаем правой кнопкой мыши на резисторе, выбираем Правка свойств

А потом меняем значение на 200 Ом. Вполне хватит, что наш виртуальный светодиод не помер)

Иногда рабочее поле у нас пытается убежать с экрана, тогда нам нужно, используя скроллинг колесика мыши изменить масштаб, и кликнуть, установив зеленую рамку в левом верхнем углу так, чтобы весь наш проект оказался внутри нее

Кстати, хочу сразу сказать, если мы совершили какое-то ошибочное действие, нам достаточно нажать кнопку «Отменить» и последнее действие будет отменено. Думаю, многие это знают из сторонних программ, но мало ли).

Итак, мы собрали схему. Теперь надо залить прошивку в наш микроконтроллер и посмотреть, как же это выглядит в действии. Для этого нам нужно кликнуть правой кнопкой мыши по МК и нажать иконку с изображением желтой папки в графе Program Files. Кстати, здесь же можно при необходимости выставить фьюз биты (кликните для увеличения картинки):

Затем нужно выбрать файл прошивки с расширением *.HEX и нажать «Открыть». Все готово, можно эмулировать проект.

(для увеличения кликните по картинке)

Для начала эмуляции нужно нажать кнопочку «треугольник» в нижнем левом углу программы «Протеус»:

У нас начнется эмуляция. Мы увидим, как мигает светодиод. В какой-то момент времени наш светодиод будет светиться. Смотрите как ярко горит желтым цветом 🙂

А потом он снова будет тухнуть:

Так выглядит иконка сохраненного проекта на рабочем столе:

Надеюсь, у вас, читатели, не составит труда собрать этот проект самостоятельно и в дальнейшем, прокачав скилл, вы легко сможете самостоятельно собрать любой более сложный проект. Готовый проект для программы Proteus 7.7 и прошивку прикрепил в этом архиве.

Ну вот и все! Ниже видео работы схемы, а также всех этапов эмуляции:

Наверняка, многие из читателей данного сайта хотели бы самостоятельно разработать и собрать какое-нибудь устройство на МК AVR. Но причин, по которым это затруднительно сделать в железе, может быть масса. Например, проживание в сельской местности, где нет радиомагазинов с большим выбором радиодеталей. Хотя в таком случае, как всегда, нам приходит на помощь сайт Али экспресс . Либо ограниченность бюджета. Особенно это актуально для школьников и студентов, еще не имеющих постоянного источника дохода.

Так как же быть в таком случае? Здесь на помощь нам приходят специальные программы-симуляторы, специально созданные для отладки схем.

Одну из них, Proteus версию 7.7, мы и разберем в этой статье применительно к нашему проекту.

Что же нам дает эта программа? Начинающие подумают, что она слишком сложная для освоения. Нет, это не так. Просто всеми функциями программы при эмуляции наших первых проектов мы пользоваться не будем. Освоить её основы реально за один-два вечера. Что она дает нам в плане изучения работы с микроконтроллера ми? Там, например, есть визуальное представление работы светодиодов, дисплеев в реальном времени. Можно выбрать для эмуляции работы множество типов МК AVR, в том числе и те, на которых будут основаны наши уроки: Tiny2313 и Mega8. Что это означает и как это осуществляется? Мы пишем код нашей прошивки, компилируем его, получаем нужный нам HEX-файл и виртуально прошиваем наш МК в программе Proteus. Причем мы также можем изменить и фьюз биты нашего виртуального МК.

Давайте разберем, какие действия нам нужно произвести, чтобы собрать эту схему на рабочем поле самостоятельно и произвести эмуляцию.

Вот такое окно у нас открывается сразу после запуска программы (кликните для увеличения):

Затем нам нужно выбрать из библиотеки те радиодетали, которые нам нужны для проекта и поместить их в список деталей. Их мы затем сможем выбрать и установить на рабочее поле. В нашем проекте мы будем использовать МК Attiny2313, желтый светодиод LED-YELLOW (он хорошо “светится” в Протеусе) и резистор RES для ограничения тока, протекающего через светодиод. Иначе мы, как бы это смешно не звучало, “спалим” виртуальный светодиод:-).

Для того, чтобы выбрать эти радиоэлементы, мы должны кликнуть по буковке “Р”:

После того, как кликнули, выйдет вот такое окошко:

В поле “Маска” вбиваем то, что хотим найти, а именно, наш МК, светодиод и резистор

Набираем в поле Маска “Tiny2313” и кликаем по найденному нами МК в графе “Результаты(1)”:

Затем повторяем то же самое с резистором. Вбиваем “res”:

и точно также ищем светодиод:

Ну вот, теперь все эти три элемента у вас должны отобразиться в графе “Устройства”:

Теперь кликаем по черной стрелочке, и потом уже в списке выбираем нужный нам радиоэлемент:

Слева в вертикальной колонке мы видим значок “Терминал”. Нас там интересуют две строчки: Power и Ground. Это соответственно в нашей схеме +5 вольт питания и земля. На МК питание подавать не надо, оно подается автоматически. Для схемы мы берем только значок “земля”.

Вытаскиваем все радиоэлементы на рабочее поле

Затем нам нужно соединить их линией-связью, после этого они у нас будут все равно, что соединены проводником, например дорожкой на плате или проводком

Сразу скажу, не пытайтесь установить один вывод детали впритык к другому или даже внахлест, без использования линий-связей. Программа не поймет это как соединение и схема работать не будет.

Нам также нужно изменить номинал резистора. По умолчанию он не подходит для нашей схемы. Как это сделать?

Нажимаем правой кнопкой мыши на резисторе, выбираем Правка свойств

А потом меняем значение на 200 Ом. Вполне хватит, что наш виртуальный светодиод не помер)

Иногда рабочее поле у нас пытается убежать с экрана, тогда нам нужно, используя скроллинг колесика мыши изменить масштаб, и кликнуть, установив зеленую рамку в левом верхнем углу так, чтобы весь наш проект оказался внутри нее

Кстати, хочу сразу сказать, если мы совершили какое-то ошибочное действие, нам достаточно нажать кнопку “Отменить” и последнее действие будет отменено. Думаю, многие это знают из сторонних программ, но мало ли).

Итак, мы собрали схему. Теперь надо залить прошивку в наш микроконтроллер и посмотреть, как же это выглядит в действии. Для этого нам нужно кликнуть правой кнопкой мыши по МК и нажать иконку с изображением желтой папки в графе Program Files. Кстати, здесь же можно при необходимости выставить фьюз биты (кликните для увеличения картинки):

Затем нужно выбрать файл прошивки с расширением *.HEX и нажать “Открыть”. Все готово, можно эмулировать проект.

(для увеличения кликните по картинке)

Для начала эмуляции нужно нажать кнопочку “треугольник” в нижнем левом углу программы “Протеус”:

У нас начнется эмуляция. Мы увидим, как мигает светодиод. В какой-то момент времени наш светодиод будет светиться. Смотрите как ярко горит желтым цветом:-)

А потом он снова будет тухнуть:

Теперь мы можем при желании сохранить наш проект под любым названием, выбрав “Cохранить проект как”, а также если требуется открыть готовый файл другого проекта, выбрав “Открыть проект”

Так выглядит иконка сохраненного проекта на рабочем столе:

Надеюсь, у вас, читатели, не составит труда собрать этот проект самостоятельно и в дальнейшем, прокачав скилл, вы легко сможете самостоятельно собрать любой более сложный проект. Готовый проект для программы Proteus 7.7 и прошивку прикрепил в архиве.

Ну вот и все! Ниже видео работы схемы, а также всех этапов эмуляции:

Проектирование схем электрических принципиальных с использованием микроконтроллеров в программной среде Proteus 8.1. Часть 2

В Proteus реализовано большое количество функций для профессионального проектирования микроэлектронных устройств, ориентированных на самые современные средства моделирования. Одной из таких функций является имитация работы микроконтроллеров.

В этой статье процесс моделирования схем с использованием микроконтроллеров рассмотрен на примере микроконтроллера 80С51.

Моделирование схемы включающей микроконтроллер и трансляция программного кода.

Для наглядной демонстрации работы программы инициализации микроконтроллера воспользуемся цветными пробниками логических уровней 0 и 1. Для того, что бы добавить пробник в рабочее поле проекта, необходимо вызвать окно Pick Devices (рис. 1) и в поле Category выбрать из списка библиотеку Debugging Tools, в поле Sub-category выбрать строку Logic Probes, а в поле Results – строку LOGICPROBE, затем нажать кнопку ОК.

Рис. 1. Выбор пробника логических уровней в окне Pick Devices.

В результате чего окно Pick Devices будет закрыто, а символ пробника будет прикреплен к курсору мыши, при помощи которого необходимо поместить символ в нужное место на схеме - щелкнуть в нужном месте схемы левой кнопкой мыши столько раз, сколько пробников необходимо разместить.

Добавим в рабочее поле проекта микроконтроллер 80С51 (подробно процесс создания нового проекта с использованием микроконтроллера в Proteus был рассмотрен в первой части статьи) и подсоединим пробники к исследуемым линиям портов микроконтроллера. В результате чего, при появлении на выходе линии порта значения логической единицы, пробник будет подсвечен красным цветом, при появлении же значения логического нуля пробник будет подсвечен синим цветом. Так же на пробниках визуально отображаются значения 0 и 1.

После того как в рабочей области проекта собрана схема (рис. 2), а на вкладке Source Code введен код программы (рис. 3), можно запускать моделирование.

Рис. 2. Демонстрационная схема с использованием микроконтроллера и цветных пробников логических уровней.

Рис. 3. Программа инициализации микроконтроллера.

Процесс моделирования запускается при помощи кнопки Run the simulation, которая находится в левом нижнем углу окна программы. Для того, что бы временно приостановить процесс симуляции, используйте кнопку Pause the simulation, or start up at time 0 if stopped (кнопка находится в левом нижнем углу окна программы). Остановить моделирование можно при помощи кнопки Stop the simulation.

В результате, в том случае если компилятор в листинге программы не обнаружит ошибок, на диске вашего компьютера в рабочей папке проекта будут созданы следующие файлы:

• *.hex – файл машинного кода (рис. 4);
• *.asm – файл с ассемблерным кодом программы (рис. 5);
• *.sdi – файл отладки программы инициализации, содержимое которого можно также просмотреть на вкладке 8051 CPU Source Code (рис. 6).

Рис. 4. Нex файл машинного кода.

Рис. 5. Файл с ассемблерным кодом программы.

Рис. 6. Вкладка 8051 CPU Source Code.

Программа инициализации микроконтроллера пишется на языке программирования asm51. Это язык ассемблера, который предназначен специально для написания программ для микроконтроллеров семейства х51. В том случае, если в ходе компиляции кода программы инициализации микроконтроллера были обнаружены ошибки, они будут отмечены компилятором в файле *.lst. При этом hex файл не будет сгенерирован до тех пор, пока ошибки не будут устранены. В файле листинга для каждой обнаруженной ошибки компилятор указывает причину ошибки и номер строки, в которой она была обнаружена. На рисунке 7 представлен фрагмент файла *.lst, в котором отладчик сообщает об ошибке номер 2 (Неопределенный идентификатор), которая состоит в том что в коде программы неверно указано название порта ввода/вывода данных (в используемом микроконтроллере нет порта с названием Р6).

Рис. 7. Фрагмент файла листинга *.lst.

Отладка программы инициализации выполняется на вкладке 8051 CPU Source Code, которая отображается после приостановки процесса симуляции. Для того, что бы временно приостановить симуляцию схемы, используйте кнопку Pause the simulation, or start up at time 0 if stopped (кнопка находится в левом нижнем углу окна программы). Отчет об ошибках полученных в результате трансляции программного кода отображается в нижней части вкладки Source Code на панели VSM Studio Output (рис. 8).

Рис. 8. Отчет об ошибках полученных в результате трансляции программного кода.

Состояние памяти и регистров микроконтроллера можно просмотреть при помощи следующих команд основного меню программы:

• Debug/8051 CPU Registers (рис. 9а);
• Debug/8051 CPU SFR Memory (рис. 9б);
• Debug/8051 CPU Internal (IDATA) Memory (рис. 9в).

Рис. 9. Состояние: (а) регистров, (б) памяти SFR, (в) внутренней памяти микроконтроллера.

Меню Debug (рис. 10) доступно для вызова во время приостановки симуляции схемы.

Рис. 10. Меню Debug.

Проанализируем работу демонстрационной схемы, представленной на рисунке 2. На вкладке main.asm (рис. 3) при помощи команды mov были даны указания программе инициализации микроконтроллера записать в порт Р2 следующие значения линий порта Р2.7-Р2.0 – «00001111», а в порт Р1 – значения линий порта Р1.7-Р1.0 – «01010101». После запуска моделирования при помощи цветных пробников мы можем проверить правильность работы программы. Как видно из рисунка 2 на выводах портов микроконтроллера Р1 и Р2 действительно та комбинация которую мы указали в коде программы.

Сопряжение микроконтроллера х51 с микросхемами 7-сегментных индикаторов в Proteus.

Система, в которой используется микроконтроллер, может не только чем-то управлять, но и что-то отображать. Чаще всего в качестве узла отображения в схеме используют знакосинтезирующие индикаторы. Каких-либо стандартных правил сопряжения микроконтроллера с индикаторами не существует, и в каждом конкретном случае сопряжение может выполняться по-разному.

На рисунке 11 представлен пример соединения микросхемы 7-сегментнного индикатора с микроконтроллером. Принцип соединения микроконтроллера с элементами схемы такой же, как и для других компонентов схемы.

Рис. 11. Сопряжение микросхемы 7-сегментного индикатора с микроконтроллером.

Для того, что бы отобразить цифру, нужно «зажечь» определенные сегменты индикатора. При использовании в схеме микроконтроллера сделать это можно программным способом. Разные комбинации светящихся элементов индикатора, обеспечиваемые внешней коммутацией, позволяют отображать цифры от 0 до 9 и децимальную точку. В представленном примере у индикатора элементы имеют общий катод.

Для управления 7-сегментным индикатором в схеме используется двоично-десятичный дешифратор 74HC4511 (отечественный аналог 1564ИД23). Микросхема дешифратора выполняет преобразование двоичного кода полученного с микроконтроллера в код цифры для дальнейшего отображения на микросхеме 7-сегментного индикатора. Микросхема 74HC4511 – это специальный дешифратор, предназначенный для преобразования двоичного кода в семисегментный код и управления семисегментными и жидкокристаллическими индикаторами. Входы А, B, C, D – информационные входы. Выходы QA-QG – выходы на семисегментный индикатор. Двоичные коды и соответствующие им десятичные цифры представлены в таблице 1.

Таблица 1. Двоичные коды и соответствующие им десятичные цифры.

Для того, что бы добавить микросхему дешифратора в рабочее поле проекта, необходимо открыть окно Pick Devices (рис. 12а) и в его левой верхней части в поле Category выбрать из списка библиотеку TTL 74HC series. Ниже поля Category находится поле Sub-category, в котором необходимо выбрать пункт Decoders. В поле Results выберите микросхему 74HC4511 и нажмите на кнопку ОК. Для того, что бы добавить микросхему семисегментного индикатора с общим катодом, выберите в окне Pick Devices (рис. 12б) в поле Category библиотеку Optoelectronics, в поле Sub-category пункт 7-Segment Displays, а в поле Results – 7SEG-MPX1-CC.

Рис. 12. Выбор компонентов схемы в окне Pick Devices: (а) дешифратора, (б) семисегментного индикатора.

В представленном на рисунке 11 примере индикатор отображает цифру 3. Для этого на вкладке main.asm (рис. 13) при помощи команды mov были даны указания программе инициализации микроконтроллера записать в порт Р2 следующие значения линий порта Р2.7-Р2.0 – «00000011».

Рис. 13. Запись двоичного кода цифры 3 в порт Р2 микроконтроллера.

После запуска моделирования мы можем проверить правильность работы программы. Как видно из рисунка 11 на выводах порта микроконтроллера Р2 действительно та комбинация которую мы указали в коде программы, а индикатор отображает цифру 3.

Программирование микроконтроллеров х51.

При написании кода программы для микроконтроллера х51 необходимо владеть синтаксисом языка программирования asm51. Наиболее часто используемые команды asm51 представлены в таблице 2.

Таблица 2. Система команд микроконтроллера х51.