51单片机的数字电流表设计+C语言源码+电路图+仿真图(6)
图9 程序流程图
4. 仿真与调试
在系统设计中，当硬件电路和软件程序设计好之后，需要进行仿真与调试，这是系统设计非常重要的部分，通过编译仿真，可以检测系统的性能好坏，是否可实现相应的功能。
4.1 系统编译仿真
该系统的设计使用的编译软件是Keil软件。Keil C51是美国Keil Software公司出品的51系列兼容单片机C语言开发软件，与汇编相比，C语言在功能上、结构上、可读性、可文护性上有明显的优势，因而易学易用。Keil提供了包括C编译器、宏汇编、连接器、库管理和功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成环境（uVision）将这些部分组合在一起[8]。在该系统的程序设计中采用的是C语言编程，所以运用Keil编译软件，集成环境更加方便易用。图10为Keil软件编译过程的截图。
图10 Keil软件截图
该系统的设计使用的仿真软件使用的是Proteus软件。Proteus是世界上著名的EDA工具（仿真软件），从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到PCB设计，真正实现了从概念到产品的完整设计[9]。该软件是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模拟仿真软件三合一的设计平台，其其处理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年又增加了Cortex和DSP系列处理器，并持续增加其他系列处理器模型[10]。该仿真软件的另一个方面就是，在编译方面，Proteus仿真软件它能够支持Keil编译器。Proteus软件能够提供各种各样的仿真元器件，它具有几十个元件库。除此之外，Proteus还可提供的仿真仪表也是多种多样，例如：示波器、虚拟终端、SPI调试器、逻辑分析仪、信号发生器、交直流电压表、模式发生器、交直流电流表[11]。在理论上，相同的仪器能够在同一个电路中任意的使用。除了能够提供现实生活中存在的仪器之外，Proteus软件还可以提供图形显示的功能，也就是能够将线路上变化着的信号，以图形的方式来显示出来，有着和示波器功能相类似的作用，不过该软件功能更多。同现实生活中不同，Proteus软件提供的虚拟仪器仪表都有着非常理想的参数指标，比如非常高的输入阻抗或者非常低的输出阻抗，这些在实际中都不太可能实现。这些理想的指标都可以在非常大程度上减少了仪器本身的特性对所需的测量结果的负面影响。Proteus软件能够提供了相当丰富的测试信号来用于设计电路的输入测试。这些用来测试电路的测试信号不仅包括模拟信号而且包括了数字信号，同时还可以进行对硬件电路板的设计制作。在设计过程中，烧好软件程序后可以进行软硬件联接调试，最后再进行对比测试。图11是用Proteus软件进行仿真过程的截图。
图11 Proteus软件截图
4.2 仿真调试结果分析
该系统设计的基于单片机的数字电流表完成了设计要求，对输入的被测电流实现了数字显示和报警功能，图12为系统的仿真截图。该系统不仅硬件结构比较简单，成本比较低廉，而且具有较强的抗干扰能力，使用比较方便，实时性好，可以适用于工业制造、农业生产的各个领域内电流的测量。
图12 系统仿真图
5. 结束语
传统使用的指针刻度式电流表功能比较少，而且精度不高，另外刻度式的电流表也特别容易引起观看者产生视觉的误差，导致视觉的疲劳，因而不符合现代人的观念，不能够达到数字化时代的要求。该系统设计是基于单片机的数字电流表，它能够不断将连续的输入模拟量转化成不连续的、离散的输出数字量并且加以数码管显示，同时能够设定数值进行报警，达到提醒观看者的目的。与传统的相比，该数字电流表实现了精度增高、抗干扰能力增强、可扩展度增高等优点，同时还增加了易于集成、能够实现与计算机进行通信等特点。尤其重要的是，以数字电流表为核心，还可以扩展成各种通用的数字化仪表、专用的数字表及各种非电量的数字化仪表，能够广泛用于工业自动化仪表测量、电子及电工测量、自动测试系统等其他智能化的测量领域，释放其巨大潜在的能量。因此本课题通过对基于单片机的数字电流表的研究设计，从而深入了解数字电流表的工作原理、设计方法等，是非常有必要的，具有重要意义。