第一部分 基础应用篇

第1章 Arduino可视化设计

1.1 Arduino与可视化

Arduino[1]是一款便捷灵活、方便上手的开源电子原型平台，包含硬件（各种型号的Arduino开发板）和软件（Arduino IDE）。Proteus软件将可视化的概念集成于Arduino平台。Arduino平台可以通过简单流程图界面来进行嵌入式系统设计，同时能进行仿真和调试，它的集成开发环境最有意义的变革是将代码程序以类似于“搭积木”方式的流程图来取而代之，这在很大程度上降低了编程的难度。

1.1.1 什么是可视化

可视化（Visual）程序设计是一种全新的程序设计方法，它主要是让程序设计人员利用软件本身所提供的各种控件，像搭积木一样来构造应用程序的各种界面。Proteus软件的可视化设计Visual Designer是一个独特的开发工具，它使用流程图和Arduino开发板通过拖放的外围设备模块来设计基于Arduino嵌入式系统的程序设计，如图1-1-1所示。

在Proteus软件里可以在原理图设计模块的帮助菜单上或Proteus主页上的帮助中心找到帮助文档，如图1-1-2所示。

Arduino采用开源计算机硬件和软件机制，是基于微控制器的工程，用于构建数字设备和交互式对象的套件，可以感知和控制物理世界中的对象。该基于微控制器的工程可以连接各种扩展板（Shields）或其他电路的数字和模拟I/O引脚组。

Grove是一个用于快速原型设计的模块化电子平台。每个模块都有一个功能，如触摸感应，创建音频效果等。只需将需要的模块插入底座，就可以验证电路功能。Grove入门套件是初学者和学生开始使用和学习Arduino的好工具。Arduino可以连接多达16个Grove模块。Grove入门套件如图1-1-3所示。

1.1.2 可视化环境搭建

执行“开始”→“所有程序”→“Proteus 8 Professional”命令，依次打开文件夹，如图1-1-4所示，由于操作系统不同，快捷方式位置可能会略有变化。单击图标，启动Proteus 8 Professional软件，如图1-1-5所示。

第一种方式新建可视化工程。执行命令，弹出“New Flowchart Project Wizard：Start”对话框，在“Name”栏输入“New Project1”作为工程名，在Path栏选择存储路径为“E:\玩转电子设计系列丛书\可视化实例设计\project\1”，如图1-1-6所示。

单击如图1-1-6所示对话框中的按钮，弹出“New Project Wizard：Schematic Design”对话框，选中“Create a schematic from the selected template”选项，在“Design Templates”栏中选择“DEFAULT”，即默认选择图纸，如图1-1-7所示。

单击如图1-1-7所示对话框中的按钮，弹出“New Project Wizard：PCB Layout”对话框，选中“Do not create a PCB layout”选项，创建PCB图纸，如图1-1-8所示。

单击“New Project Wizard：PCB Layout”对话框中的按钮，弹出“New Project Wizard：Firmware”对话框，选中“Create Flowchart Project”选项，选择“ARDUINO”为开发板，“Arduino Uno”为控制器，“Visual Designer for Arduino AVR”为编译环境，如图1-1-9所示。

单击“New Project Wizard：Firmware”对话框中的按钮，弹出“New Project Wizard：Summary”对话框。单击“New Project Wizard：Summary”对话框中的按钮，弹出Proteus软件的主窗口，“Schematic Capture”界面如图1-1-10所示，“Visual Designer”界面如图1-1-11所示。至此，用第一种方法创建新建工程完毕。

“Visual Designer”界面中的“Projects”栏如图1-1-12所示，右键单击工程树中的选项，弹出子菜单如图1-1-13所示。单击子菜单中的选项，弹出“Select Peripheral”对话框，如图1-1-14所示，在这个界面可以选择需要放置的电路单元。元件选择完毕后，单击“Select Peripheral”对话框中的按钮，即可将对应电路单元放置在图纸上。

下面使用第二种方式新建可视化工程并使用另外一种型号的单片机。单击Proteus软件中“Start”栏的选项，弹出“New Flowchart Project Wizard：Start”对话框，在“Name”栏输入“New Project2”作为工程名，在“Path”栏选择存储路径为“E:\玩转电子设计系列丛书\可视化实例设计\project\1”，如图1-1-15所示。

单击图1-1-15中的按钮，弹出“New Flowchart Project Wizard：Firmware”对话框，选中“Create Flowchart Project”选项，选择“ARDUINO”为开发板，“Arduino Mega”为控制器，“Visual Designer for Arduino AVR”为编译环境，如图1-1-16所示。

单击“New Flowchart Project Wizard：Firmware”对话框中的按钮，弹出“New Project Wizard：Summary”对话框，单击该对话框中的按钮，进入Proteus软件的主窗口，“Schematic Capture”界面如图1-1-17所示，“Visual Designer”界面如图1-1-18所示。至此，用第二种方法完成了新建工程的创建。