基于Proteus的野战X线车机架运动控制仿真(2)

ICE）模型及各种动态元件，整合了单片机仿真和常用编译器的协同调试，可以在计算机上完成从原理图设计、电路测试仿真、处理器代码调试、功能验证到印刷电路板出品的全过程[4]。本文的机架运动仿真基于Proteus 8.1 SP1版本，单片机编程使用C语言，编译器使用Proteus附带的Keil for 8051。 2.2 Proteus软件使用 Proteus使用操作简单，启动后工作界面如图2所示。它的基本操作可以分为查找、选取、连接、仿真4个步骤。点击对象选择器上方的“P”按钮，进入加载页面，查找所需元器件，该元器件名称显示在对象选择器中。选中该元器件，预览窗口将显示元器件的形状和方向，可根据需要调整方向，在编辑窗口中单击鼠标可将元器件放入编辑窗口。将鼠标放在元器件端口单击，按住鼠标至另一元器件端口松开，即可完成元器件连接。电路图构建完成后，点击“仿真”按钮即可进行仿真。选择单片机，单击鼠标右键，点击“属性”，选择“Edit Firmware”进入编程界面，编写控制程序。将鼠标放在需要缩放的部位，滚动鼠标滚轮，可以放大和缩小电路图，非常方便。 图2 Proteus软件界面 2.3 元器件选择 Proteus软件包含大约6 000个元器件的SPICE仿真模型，比如电源、电阻、电容、LED指示灯、按键、继电器、直流电动机等。由于本文仿真是基于X线车的电路原理图，有一些元器件没有仿真模型，查阅相关资料，根据功能相似性使用替代模型[5]，仿真电路中使用的主要元器件见表1。元器件连接应参考端口功能说明书并注意端口的电平要求。 表1 仿真电路中使用的主要元器件元器件名称 电路型号 P r o t e u s模型 简要说明单片机 A T 8 9 C 5 2 A T 8 9 C 5 2 低电压、高性能8位单片机总线收发器 7 4 H C 2 4 5 7 4 H C 2 4 5 三态缓冲门电路，8路信号收发器光电耦合器 T L P 5 2 1-4 P C 8 1 7 用于隔离负载，减小电路干扰电平转换芯片 I C L 2 3 2 M A X 2 3 2 双E I A-2 3 2收发器，用于单片机串口通信锁存器 7 4 H C 5 7 3 7 4 H C 5 7 3 三态锁存器 3 Proteus仿真电路设计 机架运动控制Proteus仿真电路图由3个部分组成，第一部分是控制板按键电路，第二部分是通信电路，第三部分是线控板按键电路和直流电动机控制电路。限位开关控制电路与线控板控制电路类似，为简便起见，没有进行仿真。 3.1 控制板按键仿真 控制板按键仿真电路图主要由单片机U1，按键S1-S5、SB1-SB5、SC1-SC6，三态锁存器和缓冲门电路组成，如图3～5所示。 单片机U1的P0端口8个I/O口循环处于高电平，控制板按键按下后，以P0端口的高电平确定按键的列，以P1.0、P1.1或P1.2口的高电平确定按键的行，由此确定按键的位置。单片机U1的P1.5和P1.6端口输出片选信号，选择U3或U4导通，P0端口输出控制信号，控制LED显示。由于LED显示电路为低电平有效，所以设定P0端口的输出为{0xfe，0xfd，0xfb，0xf7，0xef，0xdf，0xbf，0x7f}。 键盘扫描是控制板按键仿真的重点，它的主要功能是确定按键的位置，并赋予P0端口相应的控制信号。键盘扫描流程图如图6所示。其中延时去抖的作用是防止按键抖动产生虚假信号，一般通过循环的方式延时10 ms。获取键盘扫描码的程序如下： 图3 控制板单片机仿真电路图 图4 控制板键盘仿真电路图 图5 LED控制仿真电路图 char GetKey() { P0=0x01;//从P0.0开始循环 for(i=0;i＜8;i++) { if(TestKey())//根据 P1.0、P1.1、P1.2是否变为高电平，判断是否有按键按下 { if(P10==1)j=0;//第一行有按键按下 if(P11==1)j=1;//第二行有按键按下 if(P12==1)j=2;//第三行有按键按下 m=i*3+j;//i代表按键所在列 return m;//m代表按键的编号 } else { P0=P0＜＜1;//如果按键按下，P0端口继续循环 } 如果返回值m＜8，芯片U3导通，U4截止；如果m＞8，芯片 U3截止，U4导通。 图6 控制板键盘扫描程序流程图 3.2 通信单元仿真 如图7所示，通信单元采用串口通信方式，由2个MAX232芯片U2、U6组成。电路连接需注意区分逻辑门电路（transistor-transistor logic，TTL）电平和互补金属氧化物半导体（complementarymetal-oxide-semi

文章来源：《装备维修技术》 网址: http://www.zbwxjs.cn/qikandaodu/2020/0629/330.html