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。可以直接在基于原理圖的虛擬原型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   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(biāo)元件的2、3、4三個腳，輸出信號為目標(biāo)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(biāo)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(biāo)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(biāo)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?xí)r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(biāo)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.jed文件：
 
圖4  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(dāng)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5  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(dāng)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。
 
 程序附錄：
 
 #include<reg51.h>
 #include<stdio.h>
 sbit P2_0=P2^0;
 sbit P2_1=P2^1;
 sbit P2_2=P2^2;
 
 void delaytime(int count);
 void main(void)
 {
 while(1)
  {
 P2_2=0;
 P2_1=0;
 P2_0=0;
 delaytime(500);
 P2_2=0;
 P2_1=0;
 P2_0=1;
 delaytime(500);
 P2_2=0;
 P2_1=1;
 P2_0=0;
 delaytime(500);
 P2_2=0;
 P2_1=1;
 P2_0=1;
 delaytime(500);
 P2_2=1;
 P2_1=0;
 P2_0=0;
 delaytime(500);
 P2_2=1;
 P2_1=0;
 P2_0=1;
 delaytime(500);
 P2_2=1;
 P2_1=1;
 P2_0=0;
 delaytime(500);
 P2_2=1;
 P2_1=1;
 P2_0=1;
 delaytime(500);
 
 }
  }
 
 void delaytime(int count)
 {
   int j,k;
   while(count-- !=0)
   {
     for(j=0;j<10;j++)
        for(k=0;k<72;k++)
        ;
       }
 }