第四次实验-PROTEUS虚拟仪器实验

图4-37 触发区“Cursors”按钮的使用
4.2.2 逻辑分析仪
逻辑分析仪“LOGIC ANALYSER”是通过将连续记 录的输入信号存入到大的捕捉缓冲器进行工作的。 这是一个采样过程，具有可调的分辨率，用于定义 可以记录的最短脉冲。在触发期间，驱动数据捕捉 处理暂停，并监测输入数据。触发前后的数据都可 显示。因其具有非常大的捕捉缓冲器(可存放10 000 个采样数据)，因此支持放大/缩小显示和全局显示。 同时，用户还可移动测量标记，对脉冲宽度进行精 确定时测量。 逻辑分析仪的原理符号如图4-38所示。其中 A0~A15为16路数字信号输入，B0~B3为总线输
SS：从模式选择端，从模式时必须为低电平才能
使终端响应；主模式时当数据正传输时此端为低电 平。 TRIG：输入端，能够把下一个存储序列放到SPI的 输出序列中。 双击SPI的原理图符号，可以打开它的属性设置对 话框，如图4-50所示。
DIN DOUT SCK SS TRIG
SPI
图4-50 SPI属性设置对话框
(3) 按仿真运行按钮开始仿真，出现如图4-36所示的 示波器运行界面。可以看到，左面的图形显示区有 四条不同颜色的水平扫描线，其中A通道由于接了 正弦信号，已经显示出正弦波形。
图4-36 仿真运行后的示波器界面
(4) 示波器的操作区共分为以下六部分。 Channel A：A通道。 Channel B：B通道。 Channel C：C通道。 Channel D：D通道。 Trigger：触发。 Horizontal：水平。① 四个通道区：每个区的操作 功能都一样。主要有两个旋钮，“Position”用来调 整波形的垂直位移；下面的旋钮用来调整波形的Y 轴增益，白色区域的刻度表示图形区每格对应的电 压值。内旋钮是微调，外旋钮是粗调。在图形区读 波形的电压时，会把内旋钮顺时针调到最右端。 ② 触发区：其中“Level”用来调节水平坐标，水平 坐标只在调节时才显示。“Auto”按钮一般为红色选 中
下面来看一下计数器/定时器的两个应用示例。 (1) 照图4-42接线(外部时钟输入不接)，双击计数器/ 定时器元件，打开其属性设置对话框，如图4-43所 示。设操作模式为“Time(hms)”，即时钟方式；计 时使能端设为“High”高电平有效，即开关合上为低 电平时计时暂停；复位端设为“Low-High”，即上 升沿有效。
(5) 如果希望的波形没有出现，可以再次调整分辨率， 然后单击捕捉按钮，就能重新生成波形。 (6) “Cursors”光标按下后，在图形区单击，可标记 横坐标的数置，即可以测出波形的周期、脉宽等。 图4-39中可以观察到，A0通道显示方波，A1通道显 示低电平，A2通道显示高电平，这两线紧挨着。其 他没有接的输入A3~A15一律显示低电平，B0~B3 由于不是单线而是总线，所以有两条高低电平来显 示，如有输入，波形应为我们平时分析存储器读写 时序时见到的数据或地址的波形。
在使用虚拟终端时，首先要对其属性参数进行设置。 双击元件，出现如图4-47所示的虚拟终端属性设置 对话框。
RXD TXD RTS CTS
图4-46 虚拟终端的原理图符号
图4-47 虚拟终端属性设置对话框
主要参数有下面几个。 Baud Rate：波特率，范围为300～57600b/s。 Data Bits：传输的数据位数，7位或8位。 Parity：奇偶校验位，包括奇校验、偶校验和无校 验。 Stop Bits：停止位，具有0、1或2位停止位。 Send XON/XOFF：第9位发送允许/禁止。 选择合适参数后，单击“OK”按钮，关闭对话框。 运行仿真，弹出如图4-48所示的虚拟终端的仿真界 面。 用户在图4-48所示的界面中可以看到从单片机发送 来的数据，并能够通过键盘把数据输入该界面，然 后发送给单片机。
(CLK) CLK CE RST
R1
10k
图4-40 计数器/定时器电路 图3-41 计数器/定时器的工作方式设置
Default：缺省方式，系统设置为计数方式。 Time(secs)：定时方式，相当于一个秒表，最多计 100秒，精确到1微秒。CLK端无需外加输入信号， 内部自动计时。由CE和RST端来控制暂停或重新从 零开始计时。 Time(hms)：定时方式，相当于一个具有小时、分、 秒的时钟，最多计10小时，精确到1毫秒。CLK端 无需外加输入信号，内部自动计时。由CE和RST端 来控制暂停或重新从零开始计时。 Frequency：测频方式，在CE有效和RST没有复位 的情况下，能稳定显示CLK端外加的数字波的频率。 Count：计数方式，能够计外加时钟信号CLK的周 期数，如图4-40中的计数显示，最多计满八位，即 99999999。
该仪器有四种工作方式，可通过属性设置对话框中 的“Operating Mode”来选择，如图4-41所示。 Default：缺省方式，系统设置为计数方式。 Time(secs)：定时方式，相当于一个秒表，最多计 100秒，精确到1微秒。CLK端无需外加输入信号， 内部自动计时。由CE和RST端来控制暂停或重新从 零开始计时。
图4-49 SPI的原理图符号
对话框主要参数如下。 SPI Mode：有三种工作模式可选择，Monitor为监 控模式，Master为主模式，Slave为从模式。 Master clock frequency in Hz：主模式的时钟频率 (Hz)。 SCK Idle state is：SCK空闲状态为高或者低，选择 一个。 Sampling edge：采样边，指定DIN引脚采样的边沿， 选择SCK从空闲到激活状态，或从激活到空闲状态。 Bit order：位顺序，指定一个传输数据的位顺序， 可先传送最高位MSB，也可先传送最低位LSB。
状态。“Cursors”光标按钮选中后，可以在图标区 标注横坐标和纵坐标，从而读波形的电压和周期， 如图4-37所示。单击右键可以出现快捷菜单，选择 清除所有的标注坐标、打印及颜色设置。 ③ 水平区：“Position”用来调整波形的左右位移， 下面的旋钮调整扫描频率。当读周期时，应把内环 的微调旋钮顺时针旋转到底。
入，每条总线支持16位数据，主要用于接单片机的 动态输出信号。运行后，可以显示A0~A15、 B0~B3的数据输入波形。
(A0) A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 B0[0..7] B1[0..7] A8 A9 A10 A11 A12 A13 A14 A15 B2[0..7] B3[0..7]
(CLK)
CLK CE RST
R1
10k
图3-44 频率计4.2.4 虚拟终端
Proteus VSM提供的虚拟终端相当于键盘和屏幕的 双重功能，免去了上位机系统的仿真模型，使用户 在用到单片机与上位机之间的串行通信时，直接由 虚拟终端经RS232模型与单片机之间异步发送或接 收数据。虚拟终端在运行仿真时会弹出一个仿真界 面，当由PC机向单片机发送数据时，可以和实际的 键盘关联，用户可以从键盘经虚拟终端输入数据； 当接收到单片机发送来的数据后，虚拟终端相当于 一个显示屏，会显示相应信息。虚拟终端的原理图 符号如图4-46所示。 虚拟终端共有四个接线端，其中RXD为数据接收端， TXD为数据发送端，RTS为请求发送信号，CTS为 清除传送，是对RTS的响应信号。
图4-33 虚拟仪器列表
4.2.1 示波器
1. 放置虚拟示波器 (1) 在Proteus ISIS环境中单击虚拟仪器模式 “Virtual Instrument Mode”按钮图标，出现如图433所示的所有虚拟仪器名称列表。 (2) 用鼠标左键单击列表区的“OSCILLOSCOPE”， 则在预览窗口出现示波器的符号。 (3) 在编辑窗口单击鼠标左键，出现示波器的拖动图 像，拖动鼠标指针到合适位置，再次单击左键，示 波器被放置到原理图编辑区中去。虚拟示波器的原 理符号如图4-34所示。
1. 使用SPI调试器接收数据 (1) 将SCK和DIN引脚连接到电路的相应端。 (2) 将光标放置在SPI调试器之上，并使用组合键 “Ctrl+E”打开属性设置对话框进行参数设置，设 SPI为从模式，时钟频率与外时钟一致。 (3) 运行仿真，弹出SPI的仿真调试窗口，如图4-51 所示。
CLK CE RST
R2 R1
10k
10k
图4-42 计时模式的电路仿真
运行仿真，可显示如图4-42所示的计时方式，合上 图中与CE相接的开关，则计时停止，打开开关则继 续计时；合上与RST相接的开关再打开，计时清零 后从零重新计时。
图3-43 定时器的属性设置
(2) 把计数器/定时器的属性照图4-44修改，设操作 方式为“Frequency”测频，其他不变，照图4-45连 接，设外接数字时钟的频率为1kHz，图中两个开关 位于打开状态，运行仿真，出现如图4-45所示的测 频结果。拨动两个开关可以看到使能和清零的效果。
图4-48 虚拟终端的仿真界面
4.2.5 SPI调试器 调试器
SPI(Serial Peripheral Interface，串行外设接口)总 线系统是Motorola公司提出的一种同步串行外设接 口，允许MCU与各种外围设备以同步串行通信方式 交换信息。 SPI Protocol Debugger(SPI调试器接口)同时允许用 户与SPI接口交互。这一调试器允许用户查看沿SPI 总线发送的数据，同时也可向总线发送数据。 图4-49为SPI调试器的原理图符号。 此元件共有五个接线端。分别如下。 DIN：接收数据端。 DOUT：输出数据端。 SCK：连接总线时钟端。
2. 虚拟示波器的使用 (1) 示波器的四个接线端A、B、C、D应分别接四路 输入信号，信号的另一端应接地。该虚拟示波器能 同时观看四路信号的波形。 (2) 照图4-35接线。把1kHz、1V的正弦激励信号加 到示波器的A通道。
Sine Source
A
A
B
B
C D
C D
图4-34 虚拟示波器