1、 本科毕业论文（设计）开题报告 论文中文题目 基于 proteus 的电子式电能表 SPI 接口的仿真 论文英文题目 Based on the electronic watt-hour meter SPI interface proteus simulation 专业 计算机科学与技术 选题的背景和意义 电子式电能表是通过对用户供电电压和电流实时采样，采用专用的电能表集成电路，对采样电压和电流信号进行处理并相乘转换成与电能成正比的脉冲输出 ,通过计度器或数字显示器显示。由于单片机的应用给电能表注入了新的活力， 这些都是一般机械表难以做到的。例如防窃电能力强，计量精度高、负荷特性较好、误差曲线平
2、直、功率因数补偿性能较强、自身功耗低，特别是其计量参数灵活性好、派生功能多。 SPI(Serial Peripheral Interface-串行外设接口 )总线系统是一种同步串行外设接口，它可以使 MCU 与各种外围设备以串行方式进行通信以交换信息。外围设置 FLASHRAM、网络控制器、 LCD 显示驱动器、 A/D 转换器和MCU 等。 SPI 接口是在 CPU 和外围低速器件之间进行同步串行数据传输，在主器件的移位脉冲下，数据按位传输，高位在 前，低位在后，为全双工通信，数据传输速度总体来说比 I2C总线 要快，速度可达到几 Mbps。 SPI 总线系统可直接与各个厂家生产的多种标准外
3、围器件直接接口，该接口一般使用 4 条线：串行时钟线（ SCLK）、主机输入 /从机输出数据线 MISO、主机输出 /从机输入数据线 MOSI和低电平有效的从机选择线 SS(有的 SPI接口芯片带有中断信号线 INT 或 INT、有的 SPI 接口芯片没有主机输出 /从机输 入数据线 MOSI)。 51 系列单片机可以可用很多的软件进行仿真。常用的有 AVR Studio 和 Vmlab。 AVR Studio、 Vmlab 和 Proteus 都属于代码级的仿真软件，与芯片级仿真不同，代码级仿真完全在计算机上完成，不需要硬件的参与，主要用于查看代码的执行过程和参数变化。在具体功能上，这三款软
4、件各有千秋。 AVR Studio 是一款完全免费的 AVR 单片机集成开发环境，包括 AVR Assembler 编译器和 AVR Studio 调 试功能， AVR Prog 串行、并行下载功能和 Jtag ICE仿真功能。它最主要的功能是观察代码执行过程中单片机内部各个寄存器值的变化，尤其是一些寄存器关键位的置位、复位操作与代码的关系。利用单步调试功能可以更细致的检查代码的执行过程。对于内部的定时中断也可以较好的仿真，使实验者清楚了解中断对于整个程序流程的影响。但是对于外部中断和输入捕获等需要动态外设配合的功能， AVR Studio 就显得无能为力了。同时该软件使用黑色、白色的方块来表
5、示 1 和 0，用以反映寄存器值的变化，当需要观察某些波形时，这样的仿真结果显得 很不直观。 Vmlab 在这方面要做得好一些。VMLAB 的全称为： Visual Micro Lab。它针对于 AVR 以及 ST62 系列单片机设计，是一个单片机的虚拟原型框架。它具有强大的多窗口、多文件的编辑器，微控制器的集成开发环境，拥有一系列的集成开发工具，图形界面调试器，混合模式的模拟 -数字电路仿真器，代码质量检查器等等。硬件和应用软件能进行并发仿真。与 Proteus 最为相似的一点是它可以以单片机为核心仿真出包括模拟元器件在内的一些动态外设（按键， LED，液晶显示器等），具有图形显示和波形显示
6、的功能。如果就单片 机及一些简单的动态外设而言， Vmlab 和 Proteus有着很大的相似，最多只是软件本身的操作方法有着很大的不同。但是 Proteus 不仅仅是一个 51 系列单片机的仿真软件，它所支持的大量常用芯片模型为单片机和其他芯片协同仿真复杂的完整系统提供了极大的方便。 所以，选择在 Proteus 中仿真实现电子式电能表 SPI 接口。 课题基本内容，拟解决的主要问题 基本内容：软件模拟实现 SPI 接口、在 Proteus 中实现仿真 拟解决的主要问题： 1.软件模拟实现 SPI 接口 使用时钟芯片 DS1302 和主芯片 AT89C51 和 LCD，显示日期和时间， DS
7、1302 与单片机之间能简单地采用 SPI 同步串行的方式进行通信，仅需用到三根信号线： RES(复位 )， I O(数据线 )， SCLK(同步串行时钟 )。 软件设计：用软件模拟 SPI总线对 DS1302进行读、写采用 AT89C51以及时钟芯片 DS1302和 1602LCD 组成时钟的流程图如下所示。 2.在 Proteus 中画出原理图，在 keil 中编写出程序，程序导入最终仿真实现 课题研究方法及技术路线 课题研究方法是：功能分析法和模拟法 (利用仿真模拟电路达到真实电路的效果 ) 技术路线是： 根据设计题目形成问题；根据题目确定设计思路；根据设计思路画出流程图；在 Prote
8、us 中画出原理图并且在 keil 中编写程序；程序导入 Proteus 中仿真实现；评价仿真结果。 4.研究的总体安排和进度计划 总体安排： 第一步，准备题目。查阅资料。 第二步，提交开题报告，准备开题。 第三步，完成作品设计并提交。 第四步，完成论文初稿并提交。 第五步，完善作品和论文打印论文。 第六步，答辩。 第七步，完成所有电子材料提交工作。 进度计划： 1.毕业论文（设计）题目 2.查阅资料，撰写综述、翻译及开题报告 3.开题答辩 4.作品设计过程 5.作品验收，审核论文大纲 6.论文撰写和修改过程 7.评审、打印论文 8.答辩 9.提交所有电子材料 5.主要参考 文献 1.王宜怀
9、刘晓升 .嵌入式技术基础与实践 M.北京：清华大学出版社， 2007. 2.刘凯 王晓薇 俞辉等 .ARM 嵌入式应用技术基础 M.北京：清华大学出版社， 2009. 3.陈丽蓉 李际炜 于喜龙 杨霞 .嵌入式微处理器系统及应用 M.北京：清华大学出版社，2010. 4.周立功等 .ARM 嵌入式系统基础教程 M.北京：北京航天航空大学出版社， 2005. 5.周立功等 .ARM 微控制基础与实践（第 2 版） M.北京：北京航天航空大学出版社， 2005. 6. 周志光，张明，胡伟 . ARM 嵌入式应用技术基础 M.北京：清华大学出版社， 2007. 7. Stan Lee Anthony. S P IM. Authorhouse， 2006 8. Craig Steiner.The 8051/8052 Microcontroller: Architecture, Assembly Language, And Hardware InterfacingM.Universal Publishers Boca Raton， Florida USA， 2005 9. 周彬，刘晓燕 . 单片机实验的仿真教学 J.重庆职业技术学院学报， 2006(03) 10. 李海鲲 . Proteus 在单片机课程设计中的应用 J.电脑知识与技术， 2006(35)
