基于Proteus的自動撥號報警器仿真設計

摘要：利用嵌入式系統(tǒng)仿真軟件Proteus實現(xiàn)了基于AT89C51單片機的自動撥號報警器仿真設計。詳細分析自動撥號報警器的硬件設計原理，并在Keil開發(fā)環(huán)境下設計了對應的驅動程序，在Proteus中完成了軟、硬件的聯(lián)合仿真調試，最后給出了仿真運行結果。通過Proteus軟件的前期仿真，大大縮短了實際開發(fā)周期，降低開發(fā)成本，對于單片機應用系統(tǒng)、電子電路的開發(fā)和教學等都有較大的實用價值，且設計的電路及驅動程序對相應的實際應用系統(tǒng)具有一定的借鑒作用。
關鍵詞：Proteus；自動撥號報警器；仿真設計；驅動程序

0 引言
Proteus VSM是英國Labcenter Electronics公司推出的一款基于標準仿真引擎Spice3F5的電路分析、實物仿真系統(tǒng)，是一款電子設計的教學平臺、實驗平臺和創(chuàng)新平臺，涵蓋了電工電子實驗室、電子技術實驗、單片機應用實驗室等的主要功能，其組合了高級原理布圖、混合模式Spice仿真、PCB設計以及自動布線來實現(xiàn)一個完整的電子設計系統(tǒng)。Proteus軟件可以仿真、分析各種模擬器件和集成電路，可以支持不同系列的單片機仿真，如51系列、PIC系列、AVR系列、摩托羅拉的68MH11系列等；Proteus提供了虛擬示波器、邏輯分析儀、信號發(fā)生器、計數(shù)器、電表、Virtual Terminal等虛擬儀器儀表供選擇用，其虛擬系統(tǒng)建模(VSM)技術可以仿真基于微控制器的設計，包括其周邊電路，甚至可以使用動畫演示的外設模型(如LED／LCD顯示、開關、按鈕、RS 232終端、鍵盤等)與設計目標實時交互；它具備強大的調試工具，包括寄存器和存儲器數(shù)據(jù)查詢、斷點和單步模式，并可以利用IAR C—SPY，KeilμVision和Matlab等軟件進行源代碼級聯(lián)合調試，以求達到最好的仿真效果。本文利用嵌入式系統(tǒng)仿真軟件Proteus實現(xiàn)了基于AT89C51單片機的自動撥號報警器仿真設計，具有開發(fā)周期短，成本低等特點，對于單片機應用系統(tǒng)、電子電路的開發(fā)和教學等都有較大的實用價值，且設計的電路及驅動程序對相應的實際應用系統(tǒng)具有一定的借鑒作用。

1 Proteus中自動撥號報警器設計
基于AT89C51單片機的自動撥號報警器硬件系統(tǒng)原理圖如圖1所示。該報警器由6個子模塊組成，包括單片機最小系統(tǒng)模塊、功率放大電路與模擬報警信號模塊、LCD顯示模塊、鍵盤輸入模塊、I2C存儲模塊和撥號音頻模塊。

下面分析各個模塊的設計原理：
(1)單片機最小系統(tǒng)模塊。主要包括51系列單片機一塊(AT89C51)、時鐘電路(12 MHz晶振)與復位電路(包括上電復位與手動復位兩種)。
(2)功率放大電路與模擬報警信號模塊。由于單片機本身I／O口的驅動能力有限，直接接入電話網(wǎng)絡會因驅動電流太小而使得信息無法傳輸出去，因此需通過功率放大電路增強其輸出驅動力。功率放大電路采用一個NPN三極管與兩個PNP三極管組成多級放大電路，其中NPN管采用的是共射放大，而兩個PNP管則采用了共基放大的方式。模擬報警信號模塊以8個開關模擬8路不同類型的報警輸入，通過一個8路與非門后再接一個非門，當有任何一個按鍵按下時，INT0口均可獲得產(chǎn)生中斷的低電平，以此啟動中斷程序。同時8個開關再分別接入單片機I／0口P2，用以判斷產(chǎn)生中斷的報警類型。在實際應用中，模擬報警信號模塊可以用8路不同的傳感器電路代替，如：溫度傳感器探測火警、氣體傳感器探測有毒氣體等。在仿真平臺下，傳感器較難應用，因此在設計中直接用開關來模擬。