1 PROTEUS軟件簡介
PROTEUS是來自英國公司的工具軟件，在全球廣泛使用。和其它工具相比，這款軟件的最大特點就在于它能夠模擬單片機?？梢灾苯釉诨谠韴D的虛擬原型EDA上編程，并實現(xiàn)軟件源碼級的實時調(diào)試。還能看到運行后輸入輸出的效果。但是現(xiàn)在大家都只注意到PROTEUS對單片機的仿真和如何與Keil進行關(guān)聯(lián)調(diào)試，其實PROTEUS還能夠進行PLD的電路仿真。
PLD(可編程邏輯器件)是一種數(shù)字集成電路的半成品，在其芯片上按一定排列方式集成了大量的門和觸發(fā)器等基本邏輯元件，使用者可利用某種開發(fā)工具對其進行加工，即按設(shè)計要求將這些片內(nèi)的元件連接起來，使之完成某個邏輯電路或系統(tǒng)的功能，成為一個可在實際電子系統(tǒng)中使用的專用集成電路。
一般的PLD設(shè)計軟件只能進行PLD芯片的時序邏輯仿真，而PROTEUS能進行PLD的電路仿真，可以模擬設(shè)計的PLD芯片在電路中實際運行的情況。
我們通過使用GAL16V8設(shè)計一個在單片機系統(tǒng)里常用的三八譯器，然后在PROTEUS中通過觀察GAL16V8中三八譯碼器的輸入與輸出的對應(yīng)關(guān)系來完成PLD的電路仿真。
2. PLD的設(shè)計
首先用Protel 99SE完成PLD的設(shè)計。
完成后的PLD原理圖如下所示：
圖1
圖1畫好的PLD原理圖這是一個3-8譯碼器的PLD文件。輸入信號為目標元件的2、3、4三個腳，輸出信號為目標元件的12-19腳，6-8腳為使能控制端。
Protel 99SE的PLD原理圖的設(shè)計與普通原理圖相同，但有幾點是需要注意：
生成PLD元理圖后，在原理圖中自動加入了兩個PLD的元件庫(PLD_Devices.lib、PLD_Symbols.lib)，PLD的電路圖繪制必需使用這兩個庫中的元件。
繪制PLD原理圖時，必須放置輸入/輸出端口(輸入：IPAD、輸出：OPAD、輸入/輸出：IOPAD)元件，這些元件所指定的引腳代表著目標器件的引腳。
在輸入/輸出端口元件放置好后，必須對其進行編號，還要指定該端口元件所對應(yīng)連接的目標器件的引腳號。
完成PLD原理圖后，選擇[PLD]/[Compile]進行編譯，生成各種格式的文件：
圖2編譯生成的各種文件打開生成的。jed文件，點擊右鍵，在彈出的窗口中選擇[Export…]項，選擇。jed文件的輸出目標地址。
至此就完成了PLD文件的設(shè)計。
3 Proteus對PLD的仿真
啟動Proteus，繪制好電路圖。
圖3 Proteus仿真電路圖電路中LED顯示采用低電平時LED點亮的顯示方式。電路中I1-I3為GAL16V8輸入端口，端口為高電平時為1，低電平時為0，IO0-IO7為輸出端口，輸出端口為：LED燈亮時端口輸出低電平0，熄滅時為高電平1.為了使PLD元件能仿真，還必須在電路中將編譯的。jed文件加入PLD元件中：將鼠標移到U1(16V8)中，右擊，選擇元件，然后左擊，調(diào)出“元件的屬性”對話框，在屬性對話框中，在窗口中的“JEDEC Fuse Map File：”中加入。
16V8元件屬性由前面PLD的設(shè)計可得3-8譯碼器的真值表：輸入信號輸出信號I3 I2 I1 IO7 IO6 IO5 IO4 IO3 IO2 IO1 IO0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1表1 3-8譯碼器真值表為了觀察16V8的輸入與輸出的對應(yīng)關(guān)系，我們在AT89C52的程序(程序見附錄)中將與I3、I2、I1相連的P2_2、P2_1、P2_0三個端口按真值表中的順序依次改變，觀察LED燈是否由IO0至IO7依附點亮。
將單片機的程序加入AT89C52后，在Proteus中點擊Play鍵觀看電路仿真結(jié)果：當輸入端的I1、I2、I3值按程序設(shè)定按真值表中的000—111依附改變時，輸出端對應(yīng)LED燈按真值表中的對應(yīng)關(guān)系由IO0至IO7依次點亮，如下圖。說明PLD器件16V8設(shè)計的三八譯碼器譯碼正確。
圖4譯碼電路對應(yīng)輸入/輸出截圖
4.結(jié)語
單片機與PLD的結(jié)合是當前嵌入式設(shè)計經(jīng)常采用一的種方式。但如果要進行硬件電路測試和系統(tǒng)調(diào)試則比較麻煩，因為要進行這兩個過程必須在電路板制作完成、元器件焊接完畢之后進行。而電路板的制作、元器件的安裝、焊接是費時費力的，如果采用作為單片機系統(tǒng)的仿真工具PROTEUS進行單片機和PLD的仿真，則不用制作具體的電路板也能夠完成以上工作。在使用PROTEUS運行系統(tǒng)虛擬開發(fā)成功之后再進行實際制作，可以直觀得觀察電路的運行情況，提前發(fā)現(xiàn)設(shè)計的錯誤，可以極大的提高開發(fā)效率、降低開發(fā)成本、提高開發(fā)速度。
