基于51单片机的智能LED照明控制系统设计毕业设计论文.doc

基于51单片机智能LED照明控制系统设计
摘 要

伴随社会发展人们对生活质量要求越来越高，照明在能耗中所占百分比日
益增加,因而照明节能也日显主要。现在国内外普及使用节能开关基本有声控型、触摸型、感光型等。这几个开关各有自己弊端，如声控型不适合环境嘈杂场所、感光型开关在无人期间不能自动关闭。本设计经过AT89C51单片机结合LED照明技术、红外传感技术、光感技术、延时技术、处理等技术来实现对照明设备智能控制。单片机经过继电器控制照明设备打开或者关闭、经过光照检测电路对照明设备周围亮度进行检测，假如亮度不够则单片机同时检测BIS0001芯片是否采集到了人体热释电传感信号，依照有没有人体热释电传感信号单片机立刻控制照明设备打开或关闭。

关键词： 单片机；传感器；BIS0001；照明控制；节能

Abstract

With the development of society people of the quality of life in demand is higher higher, lighting in the proportion of energy consumption, thus increasing illumination energy conservation also more and more importantly. Now universal use energy-savin switch at home and abroad have sonic basic type, touch type, photographic type and This several switch have their own disadvantages, such as sonic type is not suitab environmental noisy places, photographic switch in one period can't shut automatica This design combined by AT89C51 LED lighting technology, infrared sensing technology, light sensor technology, the delay technique and processing technology to realize the intelligent control of lighting equipment. Microcomputer controls lighting equipment open or closed, by the relay ,through the light detection circuit for lighting equipment testing, if surrounding brightness is not enough then microcomputer detect the BIS0 chip whether collected to human pyroelectric sensing signals, according to whether pyroelectric sensing signals microcontroller redirected immediately control lighting equipment open or closed.

Keywords: microcontroller;sensor;BIS0001;lighting control;energy-saving
目 录

摘 要 ................................................................ I ABSTRACT ............................................................ III 前 言 ................................................................ 1 1 概述 ................................................................ 2
1.1 课题研究背景 .................................................... 2
1.2 课题研究目标与意义 ............................................ 2
1.2.1 良好节能效果和延长灯具寿命 ................................ 2
1.2.2 改进工作环境，提升工作效率 .................................. 2
1.2.3 提升管理水平 ................................................ 3
1.2.4 很好投资收益效果 .......................................... 3
2 系统设计方案 ........................................................ 4
2.1 单片机选择 .................................................... 4 2.2光照检测方式 ..................................................... 5 2.3 人体感应方式 .................................................... 5
2.4 延时参数设置电路 ................................................ 6
2.5 照明设备驱动电路 ................................................ 6
3 硬件电路设计与实现 .................................................. 7
3.1 系统硬件总述 .................................................... 7
3.2 CPU性能介绍 ..................................................... 7
3.3 主控制机电路设计 ................................................ 7
3.4 菲涅尔透镜 ...................................................... 8
3.5 热释电传感器及处理电路 .......................................... 9
3.5.1 热释电红外线传感器 .......................................... 9
3.5.2 信号处理电路 ............................................... 10
3.6 光照检测电路 ................................................... 11
3.7 控制电路 ....................................................... 11
3.7.1 延时时间选择电路 ........................................... 11
3.7.2 输出控制电路 ............................................... 12
3.8 时钟电路 ....................................................... 12
4 系统软件设计及实现 ................................................. 13
4.1 系统软件流程图 ................................................. 13
4.2 仿真环境介绍 ................................................... 14
4.2.1 Keil介绍 ................................................... 14
4.2.2 Proteus介绍 ................................................ 14
5 系统可靠性技术 ..................................................... 15
5.1干扰产生后果 .................................................. 15
5.2 单片机应用系统硬件抗干扰设计 ................................. 16
5.3 软件抗干扰技术 ................................................. 17 毕业设计总结 ......................................... 错误！未定义书签。参考文件 ............................................................. 19 致 谢 ............................................................... 20

前 言
伴随国民经济快速发展和社会进步，教育在全社会愈加被关注和重视，校园规模也伴随受教育者数量增加而不停扩大，教室数量也大幅度增加。为使师生有舒适教学和学习环境，不论是教室面积、设施和照度，校方在力所能及范围内，都付出了十分努力。但因为学校开放型管理模式，以及全员节能意识淡薄，高校教室在白天室内照度很高情况下，依然普遍存在开灯作业；即使室内无人或人数极少情况下，也是全部开启室内照明。夜间许多教室，即使仅有几个学生在教室自习，但室内照明全部开启，绝不会有师生因为只有少数人而仅开几盏灯。
LED被认为是二十一世纪照明光源。LED发光器件是冷光源，光效高，工作电压低，而且能耗低，一样亮度下，LED能耗为白炽灯10％，荧光灯50％。LED寿命可达10万小时，是荧光灯10倍，白炽灯100倍。用LED代替白炽灯或荧光灯，环境保护无污染。使用安全可靠，便于维护。我国照明用电占总发电量12％。现在，公共建筑照明灯具控制大多采取手动开关，经常出现没有及时开关现象，从而造成大量能源浪费和使用上不便。另外，无须要使用，也会缩短灯具使用寿命。本文阐述了一套LED智能照明控制系统设计方案，能够依照工作环境中是否有些人员和环境补光亮度等来自动控制照明开关和亮度。采取本系统具备提升用电效率，节约电能和缓解了用电高峰电力供给压力双重作用。
单片机出现至今已经有30多年历史了。微型计算机快速发展，促进微型计算机测量和控制技术快速发展和广泛应用，单片机（单片微型计算机）应用已经渗透到广泛渗透到社会经济、军事、交通、通信等相关行业，而且也深入到家电、娱乐、艺术、社会文化等各个领域，并掀起了一场数字化技术革命。单片微型计算机就是将中央处理单元、存放器、定时/计数器和多个接口都集成到一块集成电路芯片上微型计算机。所以一块芯片就组成了一台计算机。它已成为工业控制领域、智能仪器仪表、尖端武器、日常生活中最广泛使用计算机。
本篇论文介绍了就是基于单片机AT89C51室内灯光控制系统研究和开发。本系统是以单片机为控制器关键，本系统主要由光照检测电路、热释电红外线传感器及处理电路、单片机系统及控制电路组成。工作时，光照检测电路和热释电红外线传感器采集光照强弱、室人是否有些人等信息送到单片机，单片机依照这些信息经过控制电路对LED照明设备进行开关操作，从而实现照明控制，以达成节能目标。
1 概述
1.1 课题研究背景
伴随计算机网络、通信、控制等技术发展,智能建筑发展越来越迅猛。现在，国内大多数智能建筑存在效率低、能耗高现象。就智能建筑照明系统来说，许多地方灯经常是从早到晚开着，不论这些房间或楼道是否有些人，也不论有多少人。或者，当自然光照度很好时，灯不能及时关闭；反之，当自然光照度难以满足人需求时，又不能及时打开灯光。这种照明方式，不但造成能源浪费，而且不能满足人对照明基本需求，同时也给人视力造成了很大影响。当代照明除了满足人基本生活、学习要求之外，将更重视能量节约和使用上便利，以及满足人类工程学个性方面要求。尤其是近年来大厦内利用计算机工作人员百分比上升，不一样视觉要求工作数量和复杂程度大大增加。所以要做到合理、经济、节能，首先应采取先进成熟技术和产品，如电光源、灯具、照明控制系统。所以，适应不一样个人和工作需要，结合自动调整与手动调整智能化照明系统已经成为必不可少了。
而在大学校园建设热潮中，各大高校和他们建设者也意识到了智能照明主要性。相对商业楼宇而言，大学校园里大功率动力和制冷设备比重较少，照明灯具则相对比重更多，所以控制教室照明是节能关键。使用照明控制系统，更能表现其在节能与管理方面优势，提升学校科学管理水平，而且还能节约开支。
1.2 课题研究目标与意义
1.2.1 良好节能效果和延长灯具寿命
节能是照明控制系统最大优势。传统楼宇公共区域照明工作模式，只能是白天关灯，晚上开灯。而采取了智能照明控制系统后，能够依照不一样场所、不一样人流量，进行时间段、工作模式细分，把无须要照明关掉，在需要时自动开启。同时，系统还能充分利用自然光，自动调整室内照度。控制系统实现了不一样工作场所多个照明工作模式，在确保必要照明同时，有效降低了灯具工作时间，节约了无须要能源开支，也延长了灯具寿命。
1.2.2 改进工作环境，提升工作效率
良好工作环境是提升工作效率一个必要条件。合理地选取光源、灯具及性能优越照明控制系统，都能提升照明质量。智能照明控制系统具备开关和调光两种控制方法，能够有效地控制各种照明场所平均照度值，从而提升照度均匀性。
同时，系统能依照不一样时间段，人们不一样需要，自动调整照度。
1.2.3 提升管理水平
智能照明控制系统是以自动控制为主、人工控制为辅系统。在通常情况下，不需要有些人参加，照明系统自动实现开关和调光功效，既大大降低了管理人员数量，也排除了因为人为原因而出现不定时开关，影响学校正常教学、生活秩序情况。
1.2.4 很好投资收益效果
智能照明控制系统在节能和节约灯具使用同时，有效节约了电费与管理费用支出。依照通常办公大楼运行经验来看，节能效果能达成40％以上，通常商场、酒店、地铁站等节能效果也能达成 25％～30％。

2 系统设计方案
2.1 单片机选择
方案一、MCS-51单片机
AT89C51是MSC-51单片机中应用最广泛型号， 现在以其为代表介绍其参数。
AT89C51 单片机是把那些作为控制应用所必需基本内容都集成在一个尺寸有限集成电路芯片上。假如按功效划分，它由以下功效部件组成，即微处理器、数据存放器、程序存放器、并行I/O口、串行口、定时器/计数器、中止系统及特殊功效存放器。它们都是经过片内单一总线连接而成，其基本结构依旧是 CPU加上外围芯片传统结构模式。但对各种功效部件控制是采取特殊功效存放器集中控制方式。其内部结构主要有以下几部分：
n 微处理器 该单片机中有一个8位微处理器，与通用微处理器基本相同，
一样包含了运算器和控制器两大部分，只是增加了面向控制处理功效，不但可处理数据，还能够进行位变量处理。
n 数据存放器 片内为128个字节，片外最多可外扩至64k字节，用来存放程
序在运行期间工作变量、运算中间结果、数据暂存和缓冲、标志位等，所以称为数据存放器。
n 程序存放器 因为受集成度限制，片内只读存放器通常容量较小，假如片内只读存放器容量不够，则需用扩展片外只读存放器，片外最多可外扩至64k字节。
n 中止系统 具备5个中止源，2级中止优先权。
n 定时器/计数器 片内有2个16位定时器/计数器， 具备四种工作方式。
n 串行口 1 个全双工串行口，具备四种工作方式。可用来进行串行通讯，扩展并行I/O口，甚至与多个单片机相连组成多机系统，从而使单片机功效更强且应用更广。
n 4个并行8位I/O口 分别为P1口、P2口、P3口、P4口
n 特殊功效存放器 共有21个，用于对片内个功效部件进行管理、控制、
监视。实际上是一些控制存放器和状态存放器，是一个具备特殊功效RAM 区。
方案二、AVR 单片机
1997 年,由 ATMEL 企业挪威设计中心 A 先生与 V 先生利用 ATMEL 企业 Flash新技术, 共同研发出RISC精简指令集高速8位单片机，简称AVR。相对于出现较早也较为成熟 51系列单片机，AVR系列单片机片内资源更为丰富，接口也更为强大，同时因为其价格低等优势，在很多场所能够代替51系列单片机。因为采取了高性能MCU,省掉了大量外围器件,如外扩RAM、ROM存放器等,使硬件结构大大简化,提升了系统可靠性。
n 它与其它结构类型单片机相比，AVR具备以下一系列优点：
n 在相同系统时钟下AVR运行速度最快；
n 芯片内部Flash、EEPROM、SRAM容量较大；
n 全部型号Flash、EEPROM都能够重复烧写、全部支持在线编程烧写(ISP)；
n 多个频率内部RC振荡器、上电自动复位、看门狗、开启延时等功效，零外围电路也能够工作；
n 每个IO口都能够以推挽驱动方式输出高、低电平，驱动能力强；
n 内部资源丰富，通常都集成AD、DA模数器、PWM、SPI、USART、TWI、I2C 通信口、丰富中止源等。
方案分析：
除了以上几个单片机，市场上还有好其它结构单片机。假如实现本系统，基本上上述三种类型单片机都能够实现。考虑到MCS-51单片机具备较强代表性以及该系列单片机资料较多，本设计采取AT89C51来实现。
2.2光照检测方式
方案一、采取光敏二极管或三极管等光传感器件把环境亮度转换成对应数字电平，然后直接接入单片机IO引脚。
方案二、采取光敏电阻把环境亮度转换成对应电压值（模拟值），然后经过运放后给单片机输入一个标准数字信号。
因为光敏电阻属于纯阻性器件，所以采取方案一。
2.3 人体感应方式
方案一、采取红外对管进行检测。红外发送管和红外接收管分别安装在通道两侧。当某一时刻红外接收管假如接收不到信号表示二者之间有遮挡物经过，能够视为有些人体进入。
方案二、采取集成电路BIS0001，该芯片是一款具备较高性能传感信号处理集成电路。它配以热释电红外传感器和少许外接元器件就可组成被动式热释电红外开关、报警用人体热释电传感器等。它能自动快速开启各类白炽灯、荧光灯、蜂鸣器、自动门、电风扇、烘干机和自动洗手池等装置，尤其适适用于企业、宾馆、商场、库房及家庭过道、走廊等敏感区域，或用于安全区域自动灯光、照明和报警系统。
因为方案一要求红外发送管和接收管必须相对才行，而且二者距离有限，实现起来较为不便，所以本设计采取方案二。
2.4 延时参数设置电路
方案一、 采取NE555做延时定时器，单片机以脉冲方式触发该定时器。
方案二、 采取单片机内部定时器定时。经过读取外部参数，单片机实现不一样时间定时。因为此方案简单可靠且节约成本，本系统采取这种方案。
2.5 照明设备驱动电路
方案一、采取可控硅控制。可控硅又称晶闸管，是一个具备三个PN 结四层结构大功率半导体器件。其具备体积小、结构相对简单、功效强等特点，是比较惯用半导体器件之一。
方案二、采取继电器控制。继电器是一个当输入量（电、磁、声、光、热）达成一定值时，输出量将发生跳跃式改变自动控制器件。其具备动作快、工作稳定、使用寿命长、体积小等优点。广泛应用于电力保护、自动化、运动、遥控、测量和通信等装置中。依照结构不一样，能够将其分为电磁继电器、热敏干簧继电器、固态继电器、磁簧继电器、光继电器等型号。因为电磁继电器简单易用，开关状态极其轻易判断，所以本设计采取电磁继电器来控制。
3 硬件电路设计与实现
3.1 系统硬件总述
系统以单片微型计算机为关键外加多个接口电路组成，共有六个主要部分： AT89C51芯片、光信号采集电路、人体信号采集电路、延时选择电路、输出控制电
路、时间显示电路，如图3-1所表示。

MCU

延时选择电路

光
照检测
电路

信号处理器

热释
电
传感
器

时间显示电路

控制电路

A
B
C
L
N
图3-1 系统硬件总述图

3.2 CPU性能介绍
本系统采取了ATMEL企业MCS-51系列单片机中AT89C51芯片，它是低压高性能CMOS 8位微处理器，带有4k字节Flash闪速存放器，128字节内部RAM，15个I ／O口线，两个16位定时／计数器，—个5向量两级中止结构，一个全双工串行通信口。
3.3 主控制机电路设计
主控制器采取AT89C51单片机作为微处理器，AT89C51是美国ATMEL企业生产低电压、高性能CMOS 8位单片机，片内含4K bytes可重复擦写Flash只读程序存放器和128 bytes随机存取数据存放器（RAM），器件采取ATMEL企业高密度、非易失性存放技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器（CPU）和Flash 存放单元。
主控制器系统外围接口电路由信号处理电路、LED 显示及控制电路、时间显
示电路等几部分组成。主控制器系统硬件电路原理图如图3-2所表示。 图3-2系统硬件电路图

为了使系统功效愈加完善，在该系统中能够增加时间显示电路，用于显示当前时间。因为该部分硬件与软件均已成熟，在此不做详细介绍。
3.4 菲涅尔透镜
菲涅尔透镜作用有两个：一是聚焦作用，即将热释红外信号折射（反射）在PIR 上，第二个作用是将探测区域内分为若干个明区和暗区，使进入探测区域移动物体能以温度改变形式在PIR上产生改变热释红外信号。当人进入感应范围，人体释放红外光透过镜片被聚集在远距离A区或中距离B区或近距离C区某个段同心环上，同心环与红外线探头有一个适当焦距，红外光恰好被探头接收，探头将光信号变成电信号送入电子电路驱动负载工作。整个接收人体红外光方式也被称为被动式红外活动目标探测器。
镜片主要有三种颜色：
一、 聚乙烯材料原色，略透明，透光率好，不易变形。
二、 白色主要用于适配外壳颜色。三、黑色用于防强光干扰。镜片还能够结合产品外观注色，使产品整体更美观。
每一个镜片有一型号（以年号+系列号命名），镜片主要参数：
一、 外观描述——外观形状（长、方、圆）、尺寸（直径）。以毫米为单位。
二、 探测范围——指镜片能探测有效距离（米）和角度。
三、 焦距——指镜片与探头窗口距离，精准度以毫米小数点为单位。长形和方形镜片要呈弧形以焦距为单位对准探头窗口。
镜片与探头配合应用——我们惯用是双源式探头，揭开滤光玻璃片，其内
部有两点对7—14um红外波长尤其敏感TO—5材料连接着场效管。
图
3-3

信
号产
生输出示意图

静态情况下空间存在红外光线，因为双源式探头采取互补技术，不会产生电信号输出。动态情况下，人体经过探头先后被A源或被B源感应，Sa<Sb或Sa>Sb产生差值，双源失去互补平衡作用而很敏感地产生信号输出，见图 3-3。当人对着探头呈垂直状态运动，Sa=Sb 不产生差值，双源极难产生信号输出。所以，探测器安装位置与人行走方向呈平行为宜。
3.5 热释电传感器及处理电路
3.5.1 热释电红外线传感器
热释电红外传感器能以非接触形式检测出人体辐射红外线，并将其转变为电
压信号。热释电传感器具备成本低、不需要用红外线或电磁波等发射源、灵敏度高、可流动安装等特点。实际使用时，在热释电传感器前需安装菲涅尔透镜，这么可大大提升接收灵敏度，增加检测距离及范围。试验证实，热释电红外传感器若不加菲涅尔透镜，则其检测距离仅为2 m左右；而配上菲涅尔透镜后，其检测距离可增加到10 m以上。因为热释电传感器输出信号改变迟缓、幅值小(小于1 mV)，不能直接作为照明系统控制信号，所以传感器输出信号必须经过一个专门信号处理电路，使得传感器输出信号不规则波形转变成适合于单片机处理数字信号。
依照以上要求，人体热释电检测电路组成框图如图3-4所表示。

检测对
象

菲涅尔透镜

热释电红外传感器

信号处理电路

Vm

图3-4人体热释电检测电路组成框图
3.5.2 信号处理电路
本设计采取BIS0001来完成对热释电传感器输出信号处理。它配以热释电红外传感器和少许外接元器件就可组成被动式热释电红外开关、报警用人体热释电传感器等。它能自动快速开启各类白炽灯、荧光灯、蜂鸣器、自动门、电风扇、烘干机和自动洗手池等装置，尤其适适用于企业、宾馆、商场、库房及家庭过道、走廊等敏感区域，或用于安全区域自动灯光、照明和报警系统。 它主要由运算放大器、电压比较器、状态控制器、延迟时间定时器以及封锁时间定时器等组成。BIS0001
引脚图如图

图3-5BIS0001引脚图

由BIS0001组成信号处理电路如图3-6所表示。
图3-6 BIS0001 热释电红外开关应用电路图
图3-6中，运算放大器OP1将热释电红外传感器输出信号作第一级放大，然后由 C3 耦合给运算放大器 OP2 进行第二级放大，再经由电压比较器 COP1 和 COP2 组成双向鉴幅器处理后，检出有效触发信号 Vs去开启延迟时间定时器，输出信号 Vo经晶体管T1放大驱动继电器去接通负载。R3为光敏电阻，用来检测环境照度。看成为照明控制时，若环境较明亮，R3电阻值会降低，使9脚输入保持为低电平，从而封锁触发信号Vs。SW1是工作方式选择开关，当SW1与1端连通时，芯片处于可重复触发工作方式；当SW1与2端连通时，芯片则处于不可重复触发工作方式。输出延迟时间Tx由外部R9和C7大小调整，值为Tx≈24576xR9C7；触发封锁时间Ti由外部R10和C6大小调整，值为Ti≈24xR10C6。
3.6 光照检测电路
如图3-2所表示，当外界环境光照强时，光敏电阻R13阻值较小，则A点电平较低；当外界环境光照弱时，光敏电阻R13阻值较大，则A点电平较高，将此电平送到单片机，由程序控制是否实现照明。
3.7 控制电路
3.7.1 延时时间选择电路
系统在AT89C52P1中设置了延时时间选择电路，其目标是在环境光照较弱时，照明设备延时一段时间后自动熄灭。电路经过P1．0～P1．3设置4个延时时间，当 P1．0～P3．0无开关闭合时，系统按初始值进行延时；当P1．0～P1．3有开关闭合时，程序从P1．3～P1．0进行检测，若检测到某一端口为低电平时，则系统按当前端口设置值进行延时。设置时间关系值如表 1所表示。

3.7.2 输出控制电路
单片机对光照检测电路和传感器处理电路输出信号进行检测，输出控制信号由单片机P2．0输出。在室内环境光照较强或光较弱但室内又无人时，P2．0输出高电平，此时三极管V1截止，继电器J1不工作，则接在220 V上照明设备不亮。在室内光照较弱且传感器检测室内有些人时，则P2．0输出低电平，此时三极管 V1导通，继电器J1工作，则220 V交流电经过继电器加到照明设备上，照明设备正常点亮。
3.8 时钟电路
AT89C51 即使有内部振荡电路，但要形成时钟，必须外部附加电路。AT89C51 单片机时钟产生方法有两种。内部时钟方式和外部时钟方式。
本设计采取内部时钟方式，利用芯片内部振荡电路，在XTAL1、XTAL2引脚上外接定时元件，内部振荡电路便产生自激振荡。本设计采取最惯用内部时钟方式，即用外接晶体和电容组成并联谐振回路。振荡晶体可在1.2MHZ到12MHZ之间选择。电容值无严格要求，但电容取值对振荡频率输出稳定性、大小、振荡电路起振速度有少许影响，CX1、CX2可在20pF到100pF之间取值。所以本设计中，振荡晶体
选择6MHZ,电容选择30pF。

4 系统软件设计及实现
4.1 系统软件流程图
软件部分主要任务是完成对光照检测电路和对热释电传感器信号处理电路输出信号进行处理。在光照较强时，系统继续对光照检测电路输出状态进行检测。光照较弱时，系统对信号处理电路输出状态Vo进行检测。若室内有些人时Vo为高电平，系统控制照明设备点亮并按设定时间进行延时。在延时时间内再一次检测到有些人时，则系统又按设定时间进行延时；若在延时时间内检测到室内无人时，则系统控制照明设备熄灭并重新对信号处理电路输出状态Vo进行检测。基于上述分析，系统软件设计流程如图4-1所表示。

点亮照明设备

系统初始化

（设置中止及
Flag=0
）

设置延时时间
Flag=1
Flag=0
熄灭照明设备

Flag=1
？

时间到否

是否有些人

光照检测

开始

Y
N
Y
N
N
Y
弱

强

图4-1系统软件流程图

4.2 仿真环境介绍
4.2.1 Keil介绍
伴随单片机开发技术不停发展，从普遍使用汇编语言到逐步使用高级语言开发，单片机开发软件也在不停发展，Keil软件是现在最流行开发MCS-51系列单片机软件，这从近年来各仿真机厂商纷纷宣告全方面支持Keil。该软件是美国Keil
Software企业出品软件开发系统，其允许用户使用汇编或者C语言来开发MCS-51 单片机（或与MSC-51指令兼容其它单片机）应用软件。功效上，Keil C51软件提供丰富库函数和功效强大集成开发调试工具，包含C编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功效强大仿真调试器等在内完整开发方案，经过一个集成开发环境（uVision）将这些部份组合在一起。外观上采取全Windows界面，轻易上手。性能上，即便是使用高级语言开发应用程序，其生成目标代码效率也非常高，多数语句生成汇编代码很紧凑。
4.2.2 Proteus 介绍
Porteus 是一款集单片机仿真与 SPICE分析于一身EDA仿真软件，于1989年由英国Labcenter Eletronice Ltd研发成功，经过多年发屏，现已成为当前 EDA 性价比最高、性能最强一款软件。
Proteus 软件有十多年历史，在全球广泛使用，除了其具备和其它 EDA 工具一样原理布图、PCB 自动或人工布线及电路仿真功效外，其最大特点是
Proteus VSM(Virtual System Modelling)实现了混合模式SPICE电路仿真，它将虚拟仪器、高级图表仿真、微处理器软仿真器、第三方编译器和调试器等有机结合起来，在世界范围内第一次实现了在硬件物理模型搭建成功之前，即可在计算机上完成原理图设计、电路分析与仿真、处理器代码调试及实时仿真、系统测试，以及功效验证。
Proteus主要有两大部分组成：
ISIS——原理图设计、仿真系统。它用于电路原理图设计以及交互式仿真。
ARES——印制电路板设计系统。它主要用于印制电路板设计，产生最终PCB
文件。
5 系统可靠性技术
在试验室里设计控制系统，在安装、调试后完全符合设计要求，但把系统置入现场后，系统经常不能正常稳定地工作。产生这种情况原因主要是现场环境复杂和各种各样电磁干扰，所以单片机应用系统可靠性设计、抗干扰技术变得越来越主要了。
工业现场环境中干扰是以脉冲产形式进人单片机系统，其主要渠道有三条，即空干扰多发生在高电压、大电流、高频电磁场附近，并经过静电感应，电磁感应等方式侵入系统内部；供电系统干扰是由电源噪声干扰引发；过程通道干扰是干扰经过前向通道和后向通道进入系统。干扰通常沿各种线路侵入系统。系统接地装置不可靠，也是产生干扰主要原因；各类传感器，输人/输出线路绝缘损坏都有可能引入干抚。
5.1干扰产生后果
（1） 数据采集误差加大。当干扰侵入单片机系统前向通道叠加在信号上，
会使数据采集误差增大，尤其是前向通道传感器接口是小电压输入时，此现象会愈加严重。
（2） 程序运行失常：①控制状态失灵。在单片机系统中，因为干扰加人使输出误差加大，造成逻辑状态改变，最终造成控制失常。②死机。在单片机系统受强干扰后，造成程序计数器（PC）值改变，破坏程序正常运行。
（3） 系统被控对象误操作。①单片机内部程序指针错乱，指向了其它地方，运行了错误程序；②DRAM中一些数据被冲乱或者特殊存放器值被改变，使程序计算犯错误结果。③中止误触发，使系统进行错误中止处理。
（4） 被控对象状态不稳定。锁存电路与被控对象间线路（包含驱动电路）受干扰，从而造成被控对象状态不稳定。
（5） 定时不准。①单片机内部程序指针错乱，使中止程序运行超出定时时间；
②RAM中计时数据被冲乱，使程序计算犯错误结果。
（6） 数据发生改变。在单片机应用系统中，因为外部RAM是可读写，在干扰侵入下，RAM 中数据有可能发生改变，即使 ROM 能防止干扰破坏，但单片机片内 RAM 以及片内各种特殊功效存放器等状态都有可能受干扰而改变，甚至 EPROM 中数据也可能误读写,使程序计算犯错误结果。
针对以上出现问题，本系统分别从硬件和软件两个方面来探讨一些提升单片机应用系统抗干扰能力方法。合理地使用软件和硬件抗干扰技术，可使系统最大程度地防止干扰产生和受干扰后能使系统恢复正常运行，确保系统长久稳定可靠地工作。
5.2 单片机应用系统硬件抗干扰设计
（1） 供电系统。①预防从电源系统引入干扰，可采取交流稳压器确保供电稳定性，预防电源过压和欠压。使用隔离变压器滤掉高频噪声，低通滤波器滤掉工频干扰。②采取开关电源并提供足够功率余量，主机部分使用单独稳压电路，必要时I/O供电分别采