【精品】基于Multisim的单片机仿真.pdfVIP

Multisim 补充实验二： 以单片机8051 为核心的交通灯控制电路的仿真 如今的电子电路已经很少再由若干个硬件器件拼接而成，而更多的则是以单片机、DSP 、 FPGA 或ARM 等可编程器件为核心，进行相关的编程处理再辅以适当的外围电路来设计实 现。Multisim 从9.0 版本开始，加入了MCU （Microprocessor Control Unit,，微处理机控制 器）模块，使得该软件的实际应用能力得到了大大地增强。本例将通过以单片机8051 为核 心的交通灯控制电路的仿真设计说明其基本应用方法。 （注：本例选自黄培根等编著《Multisim10 计算机虚拟仿真实验室》一书，北京：电子 工业出版社，2008。如对 MCU 仿真设计有兴趣，还可参考聂典主编《Mumsim 9 计算机仿真 在电子电路设计中的应用》P460~472之范例。） 一、设计要求和分析 在道路的十字路口，为了有序地指挥车辆和行人正常通行，都架有红绿灯，“红灯停， 绿行”，这是大家所熟悉的交通规则。实际的交通灯控制，除了红绿灯之外，在红绿灯之间 还有一盏黄灯，它起一个过渡作用，即由红灯转换为绿灯或由绿灯转换为红灯之前，黄灯先 闪亮几下，提醒正在通行的车辆行人加快通过道口，绿灯即将灭，红灯即将亮；同时也提醒 另一方向正在路口等待的车辆行人，红灯即将灭，绿灯即将亮，准备通行；黄灯闪烁几次后， 红灯亮转换为绿灯亮或绿灯转换为红灯亮。 根据以上十字路口红、黄、绿灯的工作情况，我们采用单片机模块8051 实现交通灯控 制。单片机模块8051 需要的工作电源电压为5V；由于模块内已备晶振（默认振荡频率为 12MHz），所以仿真外围电路可以省略晶振；外围需要加一只电容和一只电阻，实现单片机 的上电复位功能；单片机输出利用Mumsim 10.1 元件工具条中的3D 元件，红色、黄色和绿 色发光二极管各4 只，组成南北方向和东西方向的指示灯，形象直观、生动有趣。交通灯控 制框图如图1 所示，交通灯控制电路原理图如图2 所示。 图1 交通灯控制框图 图2 交通灯控制电路原理图 在图2 中，单片机模块8051 的P0.0～P0.3 四个引脚分别和东、西、南、北方向的四盏 绿色指示灯相连；P0.4～P0.7 四个引脚分别和东、西、南、北方向的四盏红色指示灯相连； 而P1.0 引脚串联接入南北方向两盏黄色指示灯；P1.1 引脚串联接入东西方向两盏黄色指示 灯。电容C1 和啤阻R5 组成简单的上电复位电路。 二、组建仿真电路 1．调出单片机模块8051 （1）单击电子仿真软件Multisim l0.1 基本界面元件工具条上“Place MCU ”按钮，如图3 所示。 Place MCU 图3 元件工具条及“Place MCU ”按钮 （2 ）在弹出“Select a Componet ”对话框的“Family ”栏中先选取“805x ”，然后在 “Componet ’栏下选取“8051”，最后单击对话框右上角的“OK ”按钮，如图4 所示。 图4 选取“8051” （3 ）) 鼠标箭头将带出一个“8051”模块，如图5 所示，在电子平台上单击鼠标，将先 弹出MCU 向导对话框之一，上面一栏是工作区路径，一般选用默认路径：C ：\Program Files\ National Instruments ＼Circuit Design Suite10.1\MCU Workspace ＼下面一栏供你为工作区取 名，这里输入“My MCU design ”，最后单击下方的“Next ”按钮，如图6 所示。 图5 鼠标箭头带出“8051”模块 图6 MCU 向导对话框之一 （4 ）再次弹出MCU 向导对话框之二，共有4 栏选项，第一栏为项目类型，单击右侧下 拉箭头，可以在“Standard(标准) ”和“Load External Hex File(加载外部Hex 文件，可在