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multisim单片机仿真
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Multisim中LCD显示屏仿真原理及其在教学中的应用
在​M​U​L​T​I​S​I​M​中​仿​真​单​片​机​控​制​L​C​D​显​示​屏​,​可​据​此​为​基​础​,​用​于​电​子​专​业​中​单​片​机​课​程​的​仿​真​实​验​,​取​代​或​部​分​取​代​实​际​实​验​,​使​学​生​熟​悉​掌​握​L​C​D​的​使​用​特​性​;​或​将​该​仿​真​过​程​嵌​入​多​媒​体​课​件​中​,​供​教​学​使​用​。
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详解Multisim 10仿真实验步骤
来源：本站整理
作者：summao日 09:20
[导读] 一、&实验目的熟悉并掌握Multisim10对单片机的仿真过程。加深对单片机硬件以及软件理论知识的理解。
二、&实验原理1、Multisim10美国国家仪器
一、&实验目的熟悉并掌握Multisim10对单片机的仿真过程。加深对单片机硬件以及软件理论知识的理解。
二、&实验原理1、Multisim10美国国家仪器公司下属的ElectroNIcs Workbench Group在今年年初发布了Multisim 10。新版的Multisim10，加入了MCU模块功能，可以和8051等单片机进行编程联调，该软件元件丰富，界面直观，虚拟仪器的逼真度达到了让人相当高的程度，是电子设计、电路调试、虚拟实验必备良件。工程师们可以使用Multisim 10交互式地搭建电路原理图，并对电路行为进行仿真。Multisim提炼了SPICE仿真的复杂内容，这样工程师无需懂得深入的SPICE技术就可以很快地进行捕获、仿真和分析新的设计，这也使其更适合电子学教育。通过Multisim和虚拟仪器技术，PCB设计工程师和电子学教育工作者可以完成从理论到原理图捕获与仿真再到原型设计和测试这样一个完整的综合设计流程。下面将简单介绍一下Multisim10刚加进来的MCU模块的使用方法。双击桌面上的multisim10图标，由于软件比较大，需要等待一定的时间才能进入以下界面（图一）：&图一
Multisim10界面和Office工具界面相似，包括标题栏、下拉菜单、快捷工具、项目窗口、状态栏等组成。标题栏用于显示应用程序名和当前的文件名。下拉菜单提供各种选项。快捷工具分为：文件工具按钮，器件工具按钮，调试工具按钮，这些按钮在下拉菜单中都有，并经常用到，现在放在工具栏里是为了方便使用。项目窗口中的电路窗口是用来搭建电路的，Design Toolbox工具栏是用来显示全部工程文件和当前打开的文件。状态栏用于显示程序的错误和警告，如果有错误和警告那还还需要重新修改程序。直到没有错误为止才能正常加载程序。在电路窗口的空白处点击鼠标右键，将出现如下菜单（图二）：&图二菜单包括：放置元件（place component）、连接原理图（place schematic）、放置图形（place graphic）、标注（place comment）等，这里我们最常用到的只有第一个放置元件：点击菜单中第一个选项或者按“CTRL+W”会出现以下元器件选择对话框（图三）：&图三在Group中选择我们需要的器件的类别，在Family中选择我们需要的器件，点击“OK”即可。在选择805X和PIC等可编程器件时会出现如下对话框（图四）：&&图四这时我们只要在“Please enter the workspace name”中输入英文的文件名就可以点击“Next”进入第二步（图五）：&图五在第二步中要选择的是：在“Programming language”中选择“ Assembly”，表示用汇编语言编写，如果选择“C”则表示用用C语言编写。点击“Finish”,完成了对单片机的设置。那么在软件界面左边的“Design Toolbox”中会出现新的文件，如下图（图六）所示：&&图六点击Circuit1项目窗口即显示电路窗口（图七）：&图七点击main.asm，项目窗口中就显示编程窗口（图八）：&&图八回到电路窗口，按照下图选择元器件，并且按照下图（图九）将电路连接好：&图九连好电路图以后，点击main.asm来到编程窗口（图十）进行程序的编写：& 图十程序写在“$MOD51”和“END”之间（图十一）：&&图十一程序写完以后要进行程序载入，用鼠标右键点击Design Toolbox栏里的main.asm，选择“Build”，然后在软件的最下方的“Spreedsheet View”栏中会显示编程的错误和警告，如果出现错误会在该栏中显示并显示出错的具体位置，那么我们要回到编程窗口找到错误并修改，一直修改到0错误和0警告为止（图十二）。&图十二&&& 以上工作完成以后，我们回到电路窗口，找到快捷工具栏中的“RUN”按钮（图十三中的第一个按钮）& 图十三&&& 按下“RUN”以后电路窗口中的LCD就开始显示了（图十四）：&图十四2、LCD的引脚和时序&&1、VCC 接电源 +5V。2、CV& 接电源 +5V 调节显示屏灰度的，调节该端的电压，可改变显示屏字符颜色的深浅。（具体实物要看厂家的数据手册，有些VO要求接地）3、GND 电源地，接地。4、E& 信号使能，E由1 -& 0的下降沿有效，LCD对RS和DATA进行取样和执行操作。5、RS&& 数据/命令选择端，1-数据、0-指令。6、RW& 读写选择，1-读、0-写，如果LCD函数没有用到这个IO口的话就把它接地。7、D7~D0& Data I/O,接单片机的IO口，用于输入数据或者指令。LCD开始工作第一步要进行初始化，初始化程序：CLR P3.0；LCD SETB P3.1MOV P1,#03HCLR P3.1SETB P3.1MOV P1,#0CHCLR P3.1SETB P3.1MOV P1,#06HCLR P3.1初始化以后就可以进行指令和数据的读写了。第一次显示数据以后要进行第二次数据显示，则需要进行清屏，清屏程序：CLR P3.0；LCDSETB P3.1MOV P1,#01HCLR P3.1SETB P3.0接下去就可以再次进行数据和指令的读写了。3、实现的功能本次实验要求实现基于单片机的LCD显示，LCD分两次显示，第一次显示“0123”第二次显示“456789A”。LCD采用08x1的液晶显示器，单片机采用8051。
三、实验内容1、建立工程存放文件夹：打开“我的文档”，在National Instruments文件夹中打开Circuit Design Suite 10.0，然后在MCU Workspaces文件夹中新建一个文件夹，文件名为project。2、双击桌面上的Multisim10的图标,软件打开需要等待一定的时间。3、设置：点击菜单栏中的“Options”，选择“sheet properties”，在Circuit中的 “NET names”栏里选中“Hide All”，然后再点击Workspace，在“Sheet size”栏中选择“A4”，点击“OK”。4、保存工程文件：点击File中的Save,在弹出的对话框中点击MCU Workspaces,然后点击自己新建的project文件夹，然后点击“保存”。5、选择元器件：在空白纸上点击右键，然后选择“Place Component”，在弹出的对话框中的“Group”中选择“MCU Module”，然后在“family”中选择“805X”中的“8051”，点击“OK”，在图上适合的位置点击左键，在弹出的对话框中点击“Browse”，在“我的文档”中找到刚新建的project文件夹，点击该文件夹，然后点击确定。在“Please enter the work space name”中输入文件名“project”，点击“Next”,在“Programming language”中选择“Assembly”,然后点击“Finish”。接着在“Group”中选择“Basic”,在“Family”中选择“RESISTOR”，在Component中点击“10K”电阻，点击“OK”，在适合的位置点击左键即可。然后在“Family”中选择“CAPACITOR”，选择一个“10u”和两个“30p”的电容，然后放置到图纸上。接着在“Group”中选择“Sources”,在“Family”中选择“POWER_SOURCES”,点击放置四个“DGND”和两个“VCC”。然后在“Group”中选择“Advanced Peripherals”,在“LCDS”中选择“LCD_DISPLAY_08x1”,并放置在图纸的适当位置。接着在“Group”中选择“Misc”,在“CRYSTAL”中选择“HC-49/U_25MHz”的晶振，放置在图纸上。6、按照图9所示，连接好单片机的外围电路图并点击File中的Save：7、保存好以后，在左侧的“Design Toolbox”中左键单击“Circuit1”前面的“+”号，然后一直点击“+”号，一直找到“main.asm”，双击该文件，在原图纸栏出现了编程界面，然后在该界面中输入以下程序：&&& 8、程序：$MOD51&; This includes 8051 definitions for the metalink assemblerORG 0000HCLR P3.0；LCD初始化SETB P3.1MOV P1,#03HCLR P3.1SETB P3.1MOV P1,#0CHCLR P3.1SETB P3.1MOV P1,#06HCLR P3.1
SETB P3.0；对LCD写数据SETB P3.1MOV P1,#30HCLR P3.1SETB P3.1MOV P1,#31HCLR P3.1SETB P3.1MOV P1,#32HCLR P3.1SETB P3.1MOV P1,#33HCLR P3.1
CLR P3.0；LCD清屏SETB P3.1MOV P1,#01HCLR P3.1SETB P3.0
SETB P3.1；第二次对LCD写数据MOV P1,#34HCLR P3.1SETB P3.1MOV P1,#35HCLR P3.1SETB P3.1MOV P1,#36HCLR P3.1SETB P3.1MOV P1,#37HCLR P3.1
SETB P3.1MOV P1,#38HCLR P3.1SETB P3.1MOV P1,#39HCLR P3.1SETB P3.1MOV P1,#41HCLR P3.1SJMP $END&&& 9、程序输入完成后，再用鼠标右键点击右边的“Design Toolbox”中的“main.asm”文件，点击出现的菜单中的“Build”。在最下方的窗口中提示0错误和0警告以后，即可点击“Design Toolbox”中的“Circuit1”,然后点击工具栏中的开关按钮“Run”,在弹出的对话框中点击“YES”，程序就开始执行，LCD开始显示。
四、实验报告与思考题详细描述实验的过程，如实纪录本实验中间步骤和最终结果，还应纪录实验过程中的不正常现象以及解决办法。
思考题：1、&如何在LCD08x1上分两次显示“R&B”和“NO.1”。2、&如何在LCD16x2上一次显示：第一行“Hello Everyone!”第二行中间显示“^_^”并且循环显示。
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Multisim 10中的MCU模块如何进行单片机协同仿真
来源：本站整理
作者：夏靖日 09:15
[导读] Multisim是基于SPICE的电路仿真软件，SPICE（Simulation Program with Intergrated Circuit Emphasis）是“侧重于集成电路的模拟程序”的简称，在1975年由加利福尼亚大学伯克莱分校开发。在Multisim9
Multisim是基于SPICE的电路仿真软件，SPICE（Simulation Program with Intergrated Circuit Emphasis）是“侧重于集成电路的模拟程序”的简称，在1975年由加利福尼亚大学伯克莱分校开发。在Multisim9中，需要另安装MultiMCU进行单片机仿真。NI(National Instruments) Multisim10 将MuitiMCU称为MCU Module，不需要单独安装，可以与Multisim中的SPICE模型电路协同仿真，支持Intel/Atmel的 和 Microchip的 PIC16F84a，典型的外设有RAM和ROM，键盘，图形和文字LCD，并有完整的调试功能，包括设置断点，查看寄存器，改写内存等。支持C语言，可以编写头文件和使用库，还可以将加载的外部二进制文件反汇编。　这里我们通过一个简单的带有复位功能的计数器的例子来说明在NI Multisim10中如何进行单片机开发以及如何与SPICE模型电路协同仿真。
MCU（Microcontroller Unit）即单片机是大家都比较熟悉并常用的电子器件，由于其广泛的应用，所以用单片机设计电路是电子技术人员必备的技能。对于初学者，可以先从软件仿真入手。我们知道利用Proteus软件可以进行单片机的软件仿真，Multisim同样也可以。
　如果你对Multisim比较熟悉，那一定对里面的安捷伦（Agilent）54622D混合信号示波器等仪器印象很深刻吧，因为它与真实的仪器面板和操作几乎完全一样。Multisim里象这种模仿实际仪器的还有安捷伦的33120A任意波形函数发生器和34401A万用表，泰克（Tektronix）的TDS2024四通道示波器。充分利用这些仪器，就好比拥有了一个真实的实验室，你可以用33120A任意波形函数发生器给单片机提供输入信号，用54622D或TDS2024示波器观看模拟信号，或用54622D的逻辑分析仪功能查看单片机多个管脚数字信号的输出。在下面的例子里我们将用54622D来观察复位信号。
搭建电路设置MCU　建好的电路图如图1所示，各器件的名称等信息如附表所示。需要说明的是电路图中的单片机不用连接晶振也可以进行仿真，时钟频率（速度）的设置见下文。&图1 带复位功能的简单计数器的电路图&附表　　&&&&& 搭建电路时，当将单片机U1放入电路图中时，会出现MCU向导，如图2所示。第一步，分别输入工作区路径和工作区名称。工作区名称任意，这里输入MCUCosimWS。第二步，如图3所示，在项目类型（Project type）下拉框有两个选项：标准(Standard)和加载外部Hex文件(Load External Hex File)，你可以在Keil等环境下编写汇编和C源程序，然后生成Hex文件，再通过“加载外部Hex文件”导入。限于篇幅这里选标准（Standard），接着在“编程语言”（Programming language）下拉框里会有两个选项：C和汇编（Assembly），如果选择C，则在汇编器/编译器工具(Assembler/Compiler tool)下拉框会出现Hi-Tech C51-Lite compiler，我们这里选择汇编（Assembly），则出现 Metalink assembler。接下来在项目名称（Project name）里输入名称，如CosimProject。第三步，如图4所示，对话框里有两个选项：创建空项目（Create empty project）和添加源文件(Add source file)。选择添加源文件，点击完成。保存文件，键入M10Cosim作为文件名，然后查看“设计工具箱”(Design Toolbox)，应如图5所示。
&&&　你可能更愿意用C来编写程序，而不是汇编，或两个都用，或还想引入外部Hex文件，这都可以通过用“MCU代码管理器”添加MCU项目来解决。在设计工具箱里右键单击MCUCosimWS，选择“MCU代码管理器”（MCU Code Manager），点击“新MCU项目”（New MCU Project）按钮，选择“项目类型”（Project Type），可以是标准（Standard）或加载外部Hex文件(Load External Hex File)，这里选“标准”，接着输入名称，如Cosim_C_Project，确定后就可以在MCU代码管理器对话框里进行下一步设置了，可以创建新文件，设置汇编器/编译器等等。如图6所示，这时已经多了一个Cosim_C_Project项目（未添加C代码源文件），前面图标空心的方框说明它不是“当前使用的项目”（Active MCU Project）。&图6用MCU代码管理器添加的新项目　　　　　　　　　　　　
编写并编译MCU源程序　　&&&&& 双击CosimProject下的main.asm输入程序，程序清单及注释如下：&&&&&& 由于汇编器是Metalink assembler，详细的宏命令等可以参考其用户手册。编写好程序后，选择菜单MCU→MCU 8051 U1→Build，这里的下拉子菜单可能是“MCU 8051 U2”或“U3”，主要对应电路图中单片机的符号名称，Build的结果会输出到Spreadsheet View中。
运行程序并用示波器观察复位过程　汇编程序编译通过后，就可以回到电路图窗口，点击工具栏的运行按钮，这时在七段数码管上就应该循环显示0到9，如果显示过快或过慢，可以调整源程序中的COUNT_NUM，改变延时时间，或双击U1，在805x对话框的Value标签里设置“时钟速度”（Clock Speed）。电路中为SPICE模型的C1和R1的作用是延长复位引脚保持高电平的时间，避免因复位电压持续时间过短而引起复位失败。双击示波器XSC1，按示波器面板上的POWER键，打开示波器，点击工具栏的运行按钮，这时调整示波器的电压和时间刻度，得到图7所示的复位引脚电压的变化，每个刻度是100μs，高电平持续了大概一个刻度，可见在加电时，单片机没有立刻运行，有一段延迟，延迟的时间应该足以使其内部电压和振荡都处于稳态。按下复位键S1时的波形如图8所示，这时每个刻度是50μs，波形平顶的部分是按键按下的时间，大概20μs，之后电压逐渐降低，当降到约3V时，7段数码管开始计数，说明单片机开始工作，由图8可知复位时间被延长到大概100μs。&&&&&& 其原理是加电瞬间或按键按下到松开之间，电容无电荷，两端电压为0V，单片机的RST引脚的电压瞬间被提升到VCC(5V)。加电之后或按键松开，电容开始充电，两端电压逐渐增加，电阻的电压（RST引脚电压）由5V逐渐降低，因而延长了复位引脚保持高电平的时间。实际器件对复位持续时间的要求一般在两个机器周期，所以100微秒的复位时间要求51单片机的晶振频率不低于0.24MHz。当然一般情况下是根据晶振频率确定C1和R1的值，这可以根据求解一阶微分方程得到其充放电时间，或参考单片机的用户手册。
调试程序&&&&& 选择菜单MCU→MCU 8051 U1→Debug View，可以看到文本区上面有下拉菜单并有两种选择，对应反汇编（disassembly）和列表汇编（listing assembly），简单的说，前者是由ROM的内容得到，后者是源文件编译后的结果。双击“设计工具箱”的main.asm，在源文件编辑窗口右键单击语句为“MOVC A,@A+DPTR”的一行，选择“设置/清除断点”（Toggle Breakpoint）,在左侧会出现一个实心圆，点击“运行”，程序将停在该行，只不过是在“调试视图”（Debug View）的列表汇编窗口下，同时在实心圆上多出了一个黄色箭头。点击MCU-& MCU 8051 U1-&Memory View，打开MCU存储器视图，在该视图可以查看特殊函数寄存器（SFR），内部RAM(IRAM)，内部ROM（IROM），外部RAM（XRAM）。在SFR表格内观察ACC的值，此时应该为“00”，在IRAM里观察地址为21H的值，因为“MOV SP,#20H”语句将21H作为堆栈的第一个存储字节的地址，断点的前一处语句“PUSH ACC”使该字节存储ACC的值，此时也为“00”。再点“运行”，程序第二次停在断点处，观察SFR中的ACC和IRAM中的21H，如图9所示应，两个单元格里的值都应为“01”，你还可以双击该单元格进行修改，该值也正是七段数码管即将显示的下一个数。点击MCU菜单，可以看到除了设置断点以外还可单步进入（Step into），遇到函数时进入函数内部；跳过（Step over），即不进入函数；跳出（Step out），即跳出函数到调用函数的下一条语句。　　　　&图9 MCU存储器视图
结束语　本文以一个简单的电路介绍了在NI Multisim下如何进行SPICE模型（这里主要指C1和R1）和8051 MCU的协同仿真。NI Multisim10不但有多种编译和调试功能，还提供了RAM，ROM，键盘，液晶屏等外设，是初学单片机的理想工具。掌握了基本的硬件结构，汇编指令和调试方法后，读者可以利用Multisim开发更复杂的系统并仿真，为下一步设计实际的硬件电路做准备。&&& 说明：因为单片机的电流是有限制的，不能太大，否则会烧毁单片机的。所以应在数码管的CA端和VCC端之间接一个限流电阻（100欧姆）；或者在单片机与数码管之间接入一个排阻（7个）也可以，这样仿真时就不会烧毁单片机了。 （原载《无线电》07年第八期）
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