Proteus软件仿真失败分析

（下转第 70页） 图 1 数码管驱动原理图 R1 4．7K Q1 PN4249 P3 1 W 1 R2 4．7K Q2 PN4249 P3 2 W 2 R3 4．7K Q3 PN4249 P3 3 W 3 R4 4．7K Q4 PN4249 P3 4 W 4 VCC U1（ALE） 图 2 ALE引脚仿真脉冲输出波形 DCLK 0．00 50．0u 100u 150u 200u 1 缺少下拉电阻引起的仿真失败 在教学过程中仿真一款具有校时功能的 LED 显示的 电子时钟时，设计采用单片机 89C2051，采用了四位共阳极 LED数码管，时、分各用两位数码管显示，不设秒显示。数码 管显示采用动态扫描方式实现。仿真时用 PN4249作为数码 管驱动，实际使用可采用三极管 A1015或 9012，Proteus中 4位数码管 LED驱动模型如图 1所示。 在计算机上仿真却不能得到正确结果，具体表现为 MCU位控输出各引脚电平是变化的，但 LED的公共端电平 始终不变，有时虽然有数字显示，但有些字段不显示。 为验证软件与硬件电路和正确性，通过 SmartPRO编程 器将仿真软件 Proteus生成的目标代码 HEX文件，写入实 际 89C2051芯片。在实验板上运行结果显示是正常的，证明 软件与硬件是完全正确的。 重新检查 Proteus模型，在就数码管驱动硬件电路连接 而言，是完全正确的，程序本身也无错误。为什么会出现这 种现象呢？ 仿真失败与解决方法： 为找出仿真出错原因，试着将仿真原理图位控部分改 为经反相器驱动后，接至共阳极 LED 公共端，此时系统仿 真工作正常。这也充分说明程序是正确的，确定是仿真模型 有问。考虑到图 1中当位控信号输出 P3X为高电平时， 对共阳极 LED而言是电位不确定的高阻状态，为此对图 1 电路进行修改，在 4 个三极管集电极端各加一下拉电阻 10K，仿真正确。 2 ALE引脚信号引起的仿真失败 教学过程中在 Proteus 仿真 ADC0808 进行模数转换 时，按教材或一般参考资料建立仿真模型，用单片机的 ALE 信号直接作模数转换器的 clock时钟信号时仿真失败。进一 步采用双 4 位 BCD 码芯片 74LS393 对 ALE 信号进行 4 分 频输出，作为模数转换的时钟信号，仿真仍是失败的。 仿真失败分析与解决方法： 在采用 ADC0809等逐次逼近型模数转换芯片的场合， 时钟信号 clock是它内部转换电路工作必须的，内部需要不 停的比较才能完成转换，如果没有 clock 信号，转换永远不 会结束。一般当晶振频率为 12MHz时，ALE端为晶振频率 的 1／6，即为 2MHz，将此信号 4 分频得 500KHz，可满足 ADC0809转换要求（ADC0809 典型值为 640KHz），也有很 多资料将此信号与 MCU的 ALE信号直接相连。 为找出仿真失败原因，在 Proteus仿真系统中，MCU晶 振频率为 12MHz，在 ALE 引脚上添加电压探针，为便于比 较，再在仿真系统中加上频率为 500KHz的数字时钟激励 源 DCLK，仿真后两脉冲波形如图 2所示。 从对比图中明显可看出 ALE 引脚信号是不满足 ADC 转换要求的，即使分频后也不能满足 ADC转换时钟要求。 收稿日期：2010－10－26 觹黄忠良 沙洲职业工学院机电系副教授（江苏，张家港 215600）。 2010 年 12 月 第 6 期电 脑 学 习 摘 要：Proteus因其强大的仿真能力，在单片机项目数学中得到了广泛的使用。然而即使 Proteus仿真电路模型完全正确，也 会引起仿真的失败。本文通过两个仿真失败实例进行了分析，并提出了相应解决方法。 关键词： 中图分类号：TP311 文献标识码： A 文章编号：1002－2422（2010）06－0039－02 Analysis of Simulation Failure Caused by Proteus Huang Zhongliang Abstract: For the powerful simulation capabilities, Proteus has been widely used in MCU teaching, but in practical applicati－ ons, even the Proteus simulation circuit model is completely correct, which could also cause the failure of the sim－ ulation． Two simulation failed instances are analysed, and the corresponding solutions are given． Key words: Proteus; 仿真；失败 Proteus软件仿真失败分析 Proteus; Simulation; Failure 黄忠良 觹 · 39 · · 70 · （上接第 39页） 一个路由器的接口是外部世界, 即公用网; 另一个则连接 内部网。标准防火墙使用专门的软件, 并要求较高的管理 水平, 而且在信息传输上有一定的延迟。双家网关则是标 准防火墙的扩充, 是一个单个的系统, 但却能同时完成标 准防火墙的所有功能。其优点是能运行更复杂的应用, 同 时防止在互联网和内部系统之间建立的任何直接的边界, 可以确保数据包不能直接从外部网络到达内部网络, 反之 亦然。 3．2 文件加密和数字签名技术 与防火墙配合使用的安全技术还有文件加密与数字签 名技术，是防止秘密数据被外部窃取、侦听或破坏所采用的 主要技术手段之一。按其作用不同, 文件加密和数字签名 技术主要分为数据传输、数据存储、数据完整性的鉴别以及 密钥管理技术四种。数据传输加密技术目的是对传输中的 数据流加密, 常用的方针有线路加密和端对端加密两种； 数据存储加密技术的目的是防止在存储环节上的数据失 密, 可分为密文存储和存取控制两种；数据完整性鉴别技 术目的是对介入信息的传送、存取、处理的人的身份和相关 数据进行验证。达到保密的要求, 一般包括口令、密 钥、身份 、数据等项的鉴别, 系统通过对比验证对象输入 的特征值是否符合预先设定的参数, 实现对数据的安全保 护；密钥管理技术能将密匙保存在一个安全的地方，密钥的 保存媒体通常有: 磁卡、磁带、磁盘、半导体存储器等，但这 些都可能有损坏或丢失的危险，所以现在的主流加密软件 都采取第三方认证或采用随机密钥来弥补记忆上的不足。 3．3 入侵检测技术 作为对防火墙的补充，IDS 能够帮助网络系统快速发 现网络攻击的发生，扩展了系统管理员的安全管理能力，提 高了信息安全基础结构的完整性。 IDS被认为是防火墙之后的第二道安全闸门，能在不 影响网络性能的情况下对网络进行监听，从而提供对内部 攻击、外部攻击和误操作的实时保护。 目前，IDS分析及检测入侵阶段一般通过以下几种技术 手段进行分析：特征库匹配、基于统计分析和完整性分析。 其中前两种方法用于实时的入侵检测，而完整性分析则用 于事后分析。 特征库匹配就是将收集到的信息与已知的网络入侵和 系统误用模式数据库进行比较，从而发现违背安全策略的 行为。一般来讲，一种进攻模式可以用一个过程或一个输出 来表示。该方法的检测准确率和效率都相当高。但是，该方 法的弱点是不能检测到从未出现过的黑客攻击手段。 统计分析方法首先给信息对象创建一个统计描述，统 计正常使用时的一些测量属性。测量属性的平均值将被用 来与网络、系统的行为进行比较，任何观察值在正常偏差之 外时，就认为有入侵发生。其可以检测到未知的入侵和更为 复杂的入侵，缺点是误报、漏报率高，且不适应用户正常行 为的突然改变。 完整性分析主要关注某个文件或对象是否被更改，包 括文件和目录的内容及属性，在发现被更改的、被特络伊化 的应用程序方面特别有效。完整性分析利用强有力的加密 机制，称为消息摘要函数，能识别极其微小的变化。其优点 是不管模式匹配方法和统计分析方法能否发现入侵，只要 是成功的攻击导致了文件或其他对象的任何改变，都能够 发现。缺点是一般以批处理方式实现，不用于实时响应。 4 结束语 计算机安全问题日益突出，存在着自然和人为等诸多 因素的脆弱性和潜在威胁。通过结合各种安全技术必定可 以提高网络安全性，保证网络长期平稳的运行。 参考文献 [1] 胡道元． 计算机局域网[M]． 北京：清华大学出版社，2001． [2] 朱理森，张守连． 计算机网络应用技术[M]． 北京：专利文献出 版社，2001． [3] 刘占全． 网络管理与防火墙[M]． 北京：人民邮电出版社，1999． [4] 蔡皖东． 网络与信息安全． 西安：西北工业大学出版社，2004． [5] 杨富国，等． 计算机网络安全应用基础． 北京：清华大学出版 解决 Proteus中仿真失败的方法有两种： （1）采用激劢源中的数字时钟，并设其频率为 500KHz 左右，作为 ADC时钟信号。 （2）用定时计数器 T0／T1 作为频率信号发生器用，频 率信号的输出作为 ADC时钟信号发生器用。这种方式的优 点是即使是实际电路应用时也并不会增加额外的硬件。 下面程序是 T0作为频率发生器，频率信号由 P1．1输 出，作为 ADC时钟信号发生器： ORG 0 AJMP MAIN ORG 0BH LJMP INTT0 ORG 100H MAIN：MOV SP，＃30H MOV TMOD，＃02H；T0设定工作方式 2－自动重装常数方式， MOV TH0，＃0FFH；设置频率为 500KHz MOV TL0，＃0FFH SETB EA SETB ET0 SETB TR0 …… INTT0：CPL P1．1 RETI 3 结束语 应该指出，Proteus在单片机仿真领域，就目前而言，功 能是最为强大的，可以仿真 51 系列、AVR，PIC 等常用的 MCU及其外围电路，而且不需要在原理图中绘制时钟外围 电路，甚至于复位电路也可不绘，系统仍能正确地仿真。然 而要正确地认识到软件功能上的一些局限性，软件本身还 有待完善，上面的二个例子只是一个缩影，所以在系统仿真 实践中不要片面追求完全的仿真，只有这样，才能提高仿真 效率，少走弯路。 参考文献 [1] 徐爱钧，彭秀华． Keil Cx51 V7．0单片机高级语言编程与 NV－ ision2应用实践（第二版）[M]． 北京:电子工业出版社，2008． [2] 周润景，张丽娜． 基于 Proteus 的电路及单片机系统设计与仿 真[M]． 北京:北京航天航空大学出版社，2006． [3] 侯玉宝，陈忠平，李成群，等． 基于 Proteus的 51系列单片机设 计与仿真[M]． 北京：电子工业出版社，2008． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．