基于Proteus的自動撥號報警器仿真設計

摘要：利用嵌入式系統仿真軟件Proteus實現了基于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開發環境下設計了對應的驅動程序，在Proteus中完成了軟、硬件的聯合仿真調試，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周期，降低開發成本，對于單片機應用系統、電子電路的開發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

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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，是一款電子設計的教學平臺、實驗平臺和創新平臺，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一個完整的電子設計系統。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、信號發生器、計數器、電表、Virtual Terminal等虛擬儀器儀表供選擇用，其虛擬系統建模(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據查詢、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合調試，以求達到最好的仿真效果。本文利用嵌入式系統仿真軟件Proteus實現了基于AT89C51單片機的自動撥號報警器仿真設計，具有開發周期短，成本低等特點，對于單片機應用系統、電子電路的開發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。