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1、基于Arduino可视化编程应用技术,主讲人：石从刚,基于Arduino可视化编程应用技术主讲人：石从刚,项目1 LED二极管单灯的控制,项目1 LED二极管单灯的控制,Proteus仿真软件绘制电路的步骤 启动软件 从元件库中挑选器件 放置器件、端口、电源、网络标号等 编辑器件、端口、电源、网络标号等属性 电气连线,任务1 用Proteus 软件绘制二极管单灯电路,任务目标,使用Proteus仿真软件绘制出如图1-1所示基于Arduino的二极管单灯控制电路。,Proteus仿真软件绘制电路的步骤任务1 用Prot,图1-1,图1-1,任务实施,1.1.1 启动PROTEUS仿真软件,双击桌
2、面上的“PROTEUS ISIS”按钮，进入如图1-2所示的“主页”界面,任务实施1.1.1 启动PROTEUS仿真软件 双击桌面上的,图1-2,单击右侧“开始设计”模块中的“新建工程”按钮，进入新建工程设置。,图1-2单击右侧“开始设计”模块中的“新建工程”按钮，进入新,1.1.2 新建工程,弹出“新建项目向导：开始设计”对话框,默认工程名（可以改）,选择工程存放路径,工程存放路径,1.1.2 新建工程弹出“新建项目向导：开始设计”对话框默,弹出“新建项目向导：原理图设计”对话框,任意选择都可以,弹出“新建项目向导：原理图设计”对话框任意选择都可以,弹出“新建项目向导：PCB布版”对话框,弹
3、出“新建项目向导：PCB布版”对话框,弹出“新建项目向导：固件”对话框,弹出“新建项目向导：固件”对话框,弹出“新建项目向导：概要” 对话框,弹出“新建项目向导：概要” 对话框,弹出“新工程-Proteus 8 Professional-可视化设计”界面,弹出“新工程-Proteus 8 Professional-,单击“原理图设计”标签对应的原理图设计界面,单击“原理图设计”标签对应的原理图设计界面,1.1.3 二极管单灯控制电路绘制,绘制电路时,从软件自带的元件库里选择要用到的器件，然后放置器件、编辑器件参数和连线，电路图就绘制成功,1.1.3 二极管单灯控制电路绘制绘制电路时,从软件自带
4、的元,1、原理图设计界面介绍,已选元器件,器件选择按钮,浏览窗口,模式选择工具条,编辑区,1、原理图设计界面介绍已选元器件器件选择按钮浏览窗口模式选择,2、选择元器件,（1）选择二极管,单击图中“P”按钮，弹出“选取元器件”对话框,2、选择元器件（1）选择二极管单击图中“P”按钮，弹出“选取,（2）选择电阻器,（2）选择电阻器,3、放置、移动、旋转元器件,（1）放置元器件LED-YELLOW、RES,3、放置、移动、旋转元器件（1）放置元器件LED-YELLO,（2）移动元器件,单击选中器件在器件上按住左键,按住左键移动到位置后松开，器件移动到指定位置,（2）移动元器件单击选中器件按住左键移动
5、到位置后松开，器,（3）元器件旋转,（3）元器件旋转,4.放置电源、地（终端）,4.放置电源、地（终端）,5.放置缺省IO端口并编辑端口,输入端口号IO12,5.放置缺省IO端口并编辑端口输入端口号IO12,6.电路图布线,7.设置、修改元器件的属性,6.电路图布线7.设置、修改元器件的属性,1.1.4 保存文件,单击文件菜单,单击保存工程,1.1.4 保存文件单击文件菜单单击保存工程,选择保存路径,输入工程文件名,选择保存路径输入工程文件名,1.1.5 Proteus软件介绍,Proteus的功能 Proteus软件是英国Labcenter electronics公司出版的EDA工具软件，可
6、完成从原理图绘制、PCB设计、代码调试到单片机与外围电路的协调仿真，真正实现了从概念到产品的完整设计，是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台，其支持8051、AVR、STM32、ARM、MSP430等主流处理器模型，并在持续增加其他处理器模型。,1.1.5 Proteus软件介绍Proteus的功能,2. Proteus的常用操作,（1）打开工程,2. Proteus的常用操作（1）打开工程,（2）新建工程,（3）保存工程,（4）工程另存为,（2）新建工程（3）保存工程（4）工程另存为,（5）设置纸张,（5）设置纸张,（6）切换栅格,（6）切换栅格,1
7、.1.6 Arduino Uno最小系统板功能简介,Arduino Uno最小系统板是基于AVR单片机Atmega328P微处理器，是高性能的8位单片机，内含6路10位的AD转换器、32KB的Flash、2272B的SRAM、1KB的EEPROM、3个8位的端口、还有SPI、一个USART接口和三个定时器等。IO14-IO19可作AD转换模拟电压输入口，IO3、IO5、IO6、IO9、IO10、IO11可作PWM调制波形输出口用。,1.1.6 Arduino Uno最小系统板功能简介,（1）Arduino Uno仿真控制板,（1）Arduino Uno仿真控制板,（2）Arduino Uno最
8、小系统控制板,（2）Arduino Uno最小系统控制板,任务拓展,在图1-1中，将IO12改为IO13，发光二极管为红色二极管，完成电路绘制,任务拓展在图1-1中，将IO12改为IO13，发光二极管为红,任务1.2 LED二极管单灯点亮,编写流程图程序、编译并运行程序，使Arduino的数字IO引脚第12脚控制单个发光二极管固定点亮，仿真硬件电路如图1-1所示用可视化的流程图相应图框编写绘制最简单的结构流程图（源程序）可视化设计界面结构和相关图框的功能及应用编译并运行、观察仿真结果,任务目标,任务1.2 LED二极管单灯点亮 编写流程图程序、,任务实施,一个基于Arduino Uno的可视化
9、流程图有且只能有一个初始化设置结构（即SETUP结构）和一个循环结构（即LOOP结构），复杂的可视化流程图还可以包含其他多个结构，另外，一个可视化结构流程图可以包含多张图纸。,1.2.1 SETUP结构流程图绘制,任务实施 一个基于Arduino Uno的可视化,“新工程-Proteus 8 Professional-可视化设计”界面如图所示,IO（外设）操作图框,“新工程-Proteus 8 Professional-可视,（1）通过“I/O操作”（IO Operation）图框命令放置IO图框,光标移动到流程图框工具条的“I/O操作”图框上，按住左键把IO操作图框拖动到SETUP结构流程图
10、的连线上并松开，放置IO操作图框成功后，SETUP结构流程图如图1-29所示,图1-29,（1）通过“I/O操作”（IO Operation）图框命令,2）双击IO操作图框，弹出“编辑I/O块”对话框，如图1-32所示,图1-32,2）双击IO操作图框，弹出“编辑I/O块”对话框，如图1-3,1.2.2 LOOP结构流程图绘制,1）将“I/O操作”图框拖动到LOOP结构流程图中，LOOP结构流程图如图1-32所示,图1-32,1.2.2 LOOP结构流程图绘制1）将“I/O操作”图框拖,2）“I/O操作”图框属性编辑,双击IO操作框弹出“编辑I/O块”对话框，编辑相关属性，具体如图1-33所示
11、,图1-33,2）“I/O操作”图框属性编辑双击IO操作框弹出“编辑I/O,3）单击“确定”按钮，得到LOOP结构流程图如图1-34所示,图1-34,3）单击“确定”按钮，得到LOOP结构流程图如图1-34所示,1.2.3 仿真运行,1.2.3 仿真运行,相关知识,1.2.4 数字IO引脚的模式定义,相关知识 1.2.4 数字IO引脚的模式定义,1.2.5 数字IO引脚输出状态设置,IO引脚输出的状态有TURE（高电平）或FALSE（低电平），在图1-33中的“State”文本框中设定IO引脚输出的状态。,1.2.5 数字IO引脚输出状态设置 IO引脚输,SETUP结构流程图也叫初始化结构流程
12、图，主要完成数字IO引脚模式的设置，变量的定义和初始值的设置；外部中断和定时器的初始化等等。,1.2.6 SETUP结构流程图和LOOP结构流程图的比较,LOOP结构流程图也叫循环结构流程图，是CPU的监控程序部分，CPU总体上按顺序从上往下依次执行结构流程图中的图框，最后一个图框执行完后又自动返回到结构图的第一个图框，再一次的重新开始执行LOOP结构流程图，永不停止。,SETUP结构流程图也叫初始化结构流程图，主要完成,1.2.7 LED二极管的驱动电路,1.2.7 LED二极管的驱动电路,任务拓展,1.利用单片机的0-13引脚中的任何一个引脚控制外接的发光二极管固定点亮，引脚输出高电平二极
13、管灯亮。修改硬件电路和结构流程图，仿真观察结果。2. 利用单片机的0-13引脚中的任何一个引脚控制外接的发光二极管固定点亮，引脚输出为低电平时二极管灯亮。修改硬件电路和流程图，仿真观察结果。,任务拓展1.利用单片机的0-13引脚中的任何一个引脚控制外,绘制结构流程图、编译并运行程序，使Arduino的IO12引脚控制单个发光二极管按秒闪烁，硬件电路如图1-1所示。任务重点可视化的结构流程图绘制延时图框发光二极管按秒闪烁编译并运行、观察仿真结果。,任务1.3 LED二极管单灯闪烁,任务目标,绘制结构流程图、编译并运行程序，使Arduino,任务实施,由于硬件电路没变，所以SETUP结构流程图和图
14、1-33一样。按照图1-31和图1-32顺序绘制SETUP结构图。,1.3.1 SETUP结构流程图绘制,任务实施 由于硬件电路没变，所以SETUP结构流程,基于Proteus的Arduino可视化编程应用技术课件项目1,1.3.2 LOOP结构流程图绘制,所谓的发光二极管按秒闪烁，就是发光二极管的显示状态在亮熄灭之间反复切换，并且状态切换的时间间隔为500ms。,（1）IO12引脚输出高电平,（2）放置延时500ms图框,1.3.2 LOOP结构流程图绘制 所谓的发光二极,延时图框成功放置到LOOP结构流程图后，LOOP结构流程图如图1-41所示。,图1-41,延时图框成功放置到LOOP结构
15、流程图后，LOOP结构流程图如,（3）编辑延时图框,（3）编辑延时图框,（4）IO12引脚输出为低电平,（4）IO12引脚输出为低电平,（5）放置延时500ms图框,（5）放置延时500ms图框,1.3.3 仿真运行,1.3.3 仿真运行,单步运行按钮,单步运行按钮,基于Proteus的Arduino可视化编程应用技术课件项目1,相关知识,1.3.4 延时图框完成微秒延时,相关知识1.3.4 延时图框完成微秒延时,1.3.5延时图框完成秒的延时,1.3.5延时图框完成秒的延时,1.3.6 程序调试工具栏,1）连续运行2）单步运行3）单步跳进子程序4）跳出子程序5）单步到6）切换断点7）删除断点,1.3.6 程序调试工具栏1）连续运行,切换断点,切换断点,任务拓展,1.修改任务中的硬件和结构流程图，使IO2数字管脚上的发光二极管按秒的时间闪烁。2.修改任务中的结构流程图，硬件不动，使发光二极管按2秒的时间闪烁。,任务拓展1.修改任务中的硬件和结构流程图，使IO2数字管脚,
