虛擬仿真在普通高校學(xué)生電子設(shè)計中的應(yīng)用研究

【摘 要】如何在硬件平臺暫不具備的條件下設(shè)計電子產(chǎn)品預(yù)研，特別是普通非重點高校的大學(xué)生或者動手能力稍弱的女生。如何將電路設(shè)計變?yōu)楝F(xiàn)實，又怎么得知電路參數(shù)的合理性，及其程序代碼正確性，這將是學(xué)生電子設(shè)計過程中最為頭痛的事情。本文就上述問題通過介紹多種仿真軟件設(shè)計的特點后用一個實際的鍵控LCD顯示實例說明虛擬仿真的可行性。

【關(guān)鍵詞】虛擬仿真 PROTEUS AVR ICCAVR LCD屏

一、引言

虛擬仿真顧名思義是指沒有具體的硬件平臺下設(shè)計出具體的產(chǎn)品模型，這是計算機(jī)行業(yè)高速發(fā)展的產(chǎn)物，在現(xiàn)代社會各行各業(yè)都有自己領(lǐng)域相關(guān)的仿真軟件，電子信息行業(yè)也不例外，其仿真軟件種類頗多，由于篇幅原因，主要列舉幾種，如Multisim、Proteus、ProtelDxpt等。本文選用AVR型單片機(jī)結(jié)合128*64顯示屏模擬仿真，然后與實際的硬件電路對比并得出結(jié)論。

二、開發(fā)過程

在如今無論是單片機(jī)領(lǐng)域還是DSP、ARM、FPGA、CPLD領(lǐng)域，芯片都在飛速的發(fā)展，種類層出不窮特性不一，同時與其相應(yīng)的硬件仿真和軟件仿真技術(shù)也得到空前的發(fā)展。不同的應(yīng)用層次選用不同的芯片類型，但總體設(shè)計過程分為兩部分：硬件設(shè)計和軟件設(shè)計。 下面就單片機(jī)系統(tǒng)開發(fā)舉一個例子加以分析其開發(fā)過程。

（一）需求分析

根據(jù)預(yù)研或者用戶目的需要，寫出需求分析說明書，其內(nèi)容包括需求分析、功能說明、如有市場調(diào)研還需市場調(diào)研情況分析；預(yù)研周期、可行性分析、新穎點分析、具體研制過程。目的在于培養(yǎng)學(xué)生對項目開發(fā)過程的學(xué)習(xí)和理解。

（二）實施概要

這里主要是如何實現(xiàn)功能的概要說明，對硬件和軟件作出大體的分析過程。

首先硬件方面分析：即在滿足用戶功能的前提下，如何選用合適的芯片？

其次軟件設(shè)計分析：選用什么編輯器、編譯器等，如果能對其之間的區(qū)別加以理解更好。

（三）具體設(shè)計

這里主要是具體的設(shè)計過程，涉及硬件原理圖、PCB等；軟件主要涉及編寫程序、黑盒子調(diào)試文檔等。

三、應(yīng)用實例

以128*64顯示屏實現(xiàn)”聯(lián)系方式”的滾動模擬仿真過程為例，簡述仿真過程。

設(shè)計目的：設(shè)計仿真電路圖和仿真程序，達(dá)到對MCU和顯示模塊寄存器熟練編寫的目的從而容易移到其他顯示模塊的設(shè)計。

硬件軟件選型。AVR單片機(jī)具有高可靠性、功能強(qiáng)、高速度、低功耗和低價位、有豐富的擴(kuò)展接口等優(yōu)點。

編輯器、編譯器、調(diào)試器選擇：支持AVR單片機(jī)的編譯器很多，比如ICC AVR和GCC AVR等他們都集成編輯編譯功能。表一簡述了其主要特點。

（一）軟件編寫：在ICCAVR集成環(huán)境下實現(xiàn)鍵控顯示程序，程序概圖如圖4所示，其中包括子程序（延時子程序、顯示子程序、128*64屏控制子程序、鍵控處理子程序、硬件初始化子程序等）和主程序（循環(huán)顯示）設(shè)計，具體代碼略。

程序流程概圖

（二）仿真結(jié)果分析：這一過程是對仿真進(jìn)行對比優(yōu)化，使其工作狀態(tài)處于最佳。這一過程對實際的電路的影響很大，只有在軟件仿真環(huán)境條件下進(jìn)行各種調(diào)試，才能確定實際電路參數(shù)，畢竟在軟件環(huán)境下修改參數(shù)容易些，并對各種仿真條件加以記錄對比，供以后參考，初學(xué)者尤其要了解這一點。

四、實際硬件平臺測試

將上述仿真結(jié)果正確的HEX文件下載到實際的電路板中，注意實際的電路需要與仿真時的電路吻合，如條件不允許的話，這一步可以省略，保存上面仿真分析的結(jié)果，以備后用。

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