proteus

智能原理圖設(shè)計(jì)

豐富的器件庫：超過27000種元器件，可方便地創(chuàng)建新元件；

智能的器件搜索：通過模糊搜索可以快速定位所需要的器件；

智能化的連線功能：自動連線功能使連接導(dǎo)線簡單快捷，大大縮短繪圖時(shí)間；

支持總線結(jié)構(gòu)：使用總線器件和總線布線使電路設(shè)計(jì)簡明清晰；

可輸出高質(zhì)量圖紙：通過個(gè)性化設(shè)置，可以生成印刷質(zhì)量的BMP圖紙，可以方便地供WORD、POWERPOINT等多種文檔使用。

完善的電路仿真功能

ProSPICE混合仿真：基于工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SPICE3F5，實(shí)現(xiàn)數(shù)字/模擬電路的混合仿真；

超過27000個(gè)仿真器件：可以通過內(nèi)部原型或使用廠家的SPICE文件自行設(shè)計(jì)仿真器件，Labcenter也在不斷地發(fā)布新的仿真器件，還可導(dǎo)入第三方發(fā)布的仿真器件；

多樣的激勵源：包括直流、正弦、脈沖、分段線性脈沖、音頻（使用wav文件）、指數(shù)信號、單頻FM、數(shù)字時(shí)鐘和碼流，還支持文件形式的信號輸入；

豐富的虛擬儀器：13種虛擬儀器，面板操作逼真，如示波器、邏輯分析儀、信號發(fā)生器、直流電壓/電流表、交流電壓/電流表、數(shù)字圖案發(fā)生器、頻率計(jì)/計(jì)數(shù)器、邏輯探頭、虛擬終端、SPI調(diào)試器、I2C調(diào)試器等；

生動的仿真顯示：用色點(diǎn)顯示引腳的數(shù)字電平，導(dǎo)線以不同顏色表示其對地電壓大小，結(jié)合動態(tài)器件（如電機(jī)、顯示器件、按鈕）的使用可以使仿真更加直觀、生動；

高級圖形仿真功能（ASF）：基于圖標(biāo)的分析可以精確分析電路的多項(xiàng)指標(biāo)，包括工作點(diǎn)、瞬態(tài)特性、頻率特性、傳輸特性、噪聲、失真、傅立葉頻譜分析等，還可以進(jìn)行一致性分析；

單片機(jī)協(xié)同仿真功能

支持主流的CPU類型：如ARM7、8051/52、AVR、PIC10/12、PIC16、PIC18、PIC24、dsPIC33、HC11、BasicStamp、8086、MSP430等，CPU類型隨著版本升級還在繼續(xù)增加，如即將支持CORTEX、DSP處理器；

支持通用外設(shè)模型：如字符LCD模塊、圖形LCD模塊、LED點(diǎn)陣、LED七段顯示模塊、鍵盤/按鍵、直流/步進(jìn)/伺服電機(jī)、RS232虛擬終端、電子溫度計(jì)等等，其COMPIM（COM口物理接口模型）還可以使仿真電路通過PC機(jī)串口和外部電路實(shí)現(xiàn)雙向異步串行通信；

實(shí)時(shí)仿真：支持UART/USART/EUSARTs仿真、中斷仿真、SPI/I2C仿真、MSSP仿真、PSP仿真、RTC仿真、ADC仿真、CCP/ECCP仿真；

編譯及調(diào)試：支持單片機(jī)匯編語言的編輯/編譯/源碼級仿真，內(nèi)帶8051、AVR、PIC的匯編編譯器，也可以與第三方集成編譯環(huán)境（如IAR、Keil和Hitech）結(jié)合，進(jìn)行高級語言的源碼級仿真和調(diào)試；

實(shí)用的PCB設(shè)計(jì)平臺

原理圖到PCB的快速通道： 原理圖設(shè)計(jì)完成后，一鍵便可進(jìn)入ARES的PCB設(shè)計(jì)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì)；

先進(jìn)的自動布局/布線功能：支持器件的自動/人工布局；支持無網(wǎng)格自動布線或人工布線；支持引腳交換/門交換功能使PCB設(shè)計(jì)更為合理；

完整的PCB設(shè)計(jì)功能：最多可設(shè)計(jì)16個(gè)銅箔層，2個(gè)絲印層，4個(gè)機(jī)械層（含板邊），靈活的布線策略供用戶設(shè)置，自動設(shè)計(jì)規(guī)則檢查，3D 可視化預(yù)覽；

多種輸出格式的支持：可以輸出多種格式文件，包括Gerber文件的導(dǎo)入或?qū)С?，便利與其它PCB設(shè)計(jì)工具的互轉(zhuǎn)（如protel）和PCB板的設(shè)計(jì)和加工。

1．Proteus可提供的仿真元器件資源：仿真數(shù)字和模擬、交流和直流等數(shù)千種元器件，有30多個(gè)元件庫。

2．Proteus可提供的仿真儀表資源 ：示波器、邏輯分析儀、虛擬終端、SPI調(diào)試器、I2C調(diào)試器、信號發(fā)生器、模式發(fā)生器、交直流電壓表、交直流電流表。理論上同一種儀器可以在一個(gè)電路中隨意的調(diào)用。

3．除了現(xiàn)實(shí)存在的儀器外，Proteus還提供了一個(gè)圖形顯示功能，可以將線路上變化的信號，以圖形的方式實(shí)時(shí)地顯示出來，其作用與示波器相似，但功能更多。這些虛擬儀器儀表具有理想的參數(shù)指標(biāo)，例如極高的輸入阻抗、極低的輸出阻抗。這些都盡可能減少了儀器對測量結(jié)果的影響。

4．Proteus可提供的調(diào)試手段 Proteus提供了比較豐富的測試信號用于電路的測試。這些測試信號包括模擬信號和數(shù)字信號。

Proteus軟件具有其它EDA工具軟件的功能。這些功能是：

1．原理布圖

2．PCB自動或人工布線

3．SPICE電路仿真

革命性的特點(diǎn)

1．互動的電路仿真

用戶甚至可以實(shí)時(shí)采用諸如RAM，ROM，鍵盤，馬達(dá)，LED，LCD，AD/DA，部分SPI器件，部分IIC器件。

2．仿真處理器及其外圍電路

可以仿真51系列、AVR、PIC、ARM、等常用主流單片機(jī)。還可以直接在基于原理圖的虛擬原型上編程，再配合顯示及輸出，能看到運(yùn)行后輸入輸出的效果。配合系統(tǒng)配置的虛擬邏輯分析儀、示波器等，Proteus建立了完備的電子設(shè)計(jì)開發(fā)環(huán)境。

F8：全部顯示 當(dāng)前工作區(qū)全部顯示

F6：放大以鼠標(biāo)為中心放大

F7：縮小以鼠標(biāo)為中心縮小

G：柵格開關(guān)柵格網(wǎng)格

Ctrl F1：柵格寬度0.1mm 顯示柵格為0.1mm，在pcb的時(shí)候很有用

F2：顯示柵格為0.5mm，在pcb的時(shí)候很有用

F3：顯示柵格為1mm，在pcb的時(shí)候很有用

F4： 顯示柵格為2.5mm，在pcb的時(shí)候很有用

Ctrl s：打開關(guān)閉磁吸 磁吸用于對準(zhǔn)一些點(diǎn)的，如引腳等等

x：打開關(guān)閉定位坐標(biāo) 顯示一個(gè)大十字射線

m：顯示單位切換 mm和th之間的單位切換，在右下角顯示

o：重新設(shè)置原點(diǎn) 將鼠標(biāo)指向的點(diǎn)設(shè)為原點(diǎn)

u：撤銷鍵

Pgdn：改變圖層

Pgup：改變圖層

Ctrl Pgdn：最底層

Ctrl pgup：最頂層

Ctrl 畫線：可以劃曲線

R：刷新

-：旋轉(zhuǎn)

F5：重定位中心

在PROTEUS繪制好原理圖后，調(diào)入已編譯好的目標(biāo)代碼文件：*.HEX，可以在PROTEUS的原理圖中看到模擬的實(shí)物運(yùn)行狀態(tài)和過程。

PROTEUS 是單片機(jī)課堂教學(xué)的先進(jìn)助手。

PROTEUS不僅可將許多單片機(jī)實(shí)例功能形象化，也可將許多單片機(jī)實(shí)例運(yùn)行過程形象化。前者可在相當(dāng)程度上得到實(shí)物演示實(shí)驗(yàn)的效果，后者則是實(shí)物演示實(shí)驗(yàn)難以達(dá)到的效果。

它的元器件、連接線路等卻和傳統(tǒng)的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)硬件高度對應(yīng)。這在相當(dāng)程度上替代了傳統(tǒng)的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的功能，例：元器件選擇、電路連接、電路檢測、電路修改、軟件調(diào)試、運(yùn)行結(jié)果等。

課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)是學(xué)生走向就業(yè)的重要實(shí)踐環(huán)節(jié)。由于PROTEUS提供了實(shí)驗(yàn)室無法相比的大量的元器件庫，提供了修改電路設(shè)計(jì)的靈活性、提供了實(shí)驗(yàn)室在數(shù)量、質(zhì)量上難以相比的虛擬儀器、儀表，因而也提供了培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐精神、創(chuàng)造精神的平臺

隨著科技的發(fā)展，“計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)”已成為許多設(shè)計(jì)部門重要的前期設(shè)計(jì)手段。它具有設(shè)計(jì)靈活，結(jié)果、過程的統(tǒng)一的特點(diǎn)?？墒乖O(shè)計(jì)時(shí)間大為縮短、耗資大為減少，也可降低工程制造的風(fēng)險(xiǎn)。相信在單片機(jī)開發(fā)應(yīng)用中PROTEUS也能茯得愈來愈廣泛的應(yīng)用。

使用Proteus 軟件進(jìn)行單片機(jī)系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì)，是虛擬仿真技術(shù)和計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)相結(jié)合的綜合運(yùn)用，有利于培養(yǎng)學(xué)生的電路設(shè)計(jì)能力及仿真軟件的操作能力；在單片機(jī)課程設(shè)計(jì)和全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽中，我們使用 Proteus 開發(fā)環(huán)境對學(xué)生進(jìn)行培訓(xùn)，在不需要硬件投入的條件下，學(xué)生普遍反映，對單片機(jī)的學(xué)習(xí)比單純學(xué)習(xí)書本知識更容易接受，更容易提高。實(shí)踐證明，在使用 Proteus 進(jìn)行系統(tǒng)仿真開發(fā)成功之后再進(jìn)行實(shí)際制作，能極大提高單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)效率。因此，Proteus 有較高的推廣利用價(jià)值。

Proteus的最新版為8.8,ARM cortex處理器被增加，在7.10中已經(jīng)增加DSP系列（TMS320）。

教學(xué)

Proteus是一個(gè)巨大的教學(xué)資源，可以用于：

· 模擬電路與數(shù)字電路的教學(xué)與實(shí)驗(yàn)；

· 單片機(jī)與嵌入系統(tǒng)軟件的教學(xué)與實(shí)驗(yàn)；

· 微控制器系統(tǒng)的綜合實(shí)驗(yàn)；

· 創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)與畢業(yè)設(shè)計(jì)；

· 項(xiàng)目設(shè)計(jì)與產(chǎn)品開發(fā)

技能考評

Proteus能提供考試所需所有資源；

· Proteus能直觀評估硬件電路的設(shè)計(jì)正確性；

· Proteus能直觀的對硬件原理圖進(jìn)行調(diào)試軟件；

· Proteus能驗(yàn)證整個(gè)設(shè)計(jì)的功能；

· 測試可控、易評估、易實(shí)施；

產(chǎn)品開發(fā)

Proteus Design Suite集成了原理圖捕獲、SPICE電路仿真和PCB設(shè)計(jì)，形成一個(gè)完整的電子設(shè)計(jì)系統(tǒng)。對于通用微處理器，還可以運(yùn)行實(shí)際固件程序進(jìn)行仿真。與傳統(tǒng)的嵌入式設(shè)計(jì)過程相比，這個(gè)軟件包能極大地縮短開發(fā)時(shí)間。

· 從產(chǎn)品概念到設(shè)計(jì)完成的完整仿真與開發(fā)平臺;

· 預(yù)研設(shè)計(jì)與項(xiàng)目評估，減少開發(fā)風(fēng)險(xiǎn);

· ODM的虛擬樣機(jī); · 強(qiáng)大的分析與調(diào)試功能克服新手的經(jīng)驗(yàn)不足;

· 軟硬件的交互仿真與測試大大減少后期測試工作量;

· 便利項(xiàng)目管理與團(tuán)隊(duì)開發(fā)。

項(xiàng)目一　Proteus設(shè)計(jì)與仿真　1

1.1　Proteus簡介　1

1.1.1　Proteus概述　1

1.1.2　Proteus的運(yùn)行環(huán)境　2

1.1.3　ProteusVSM的資源庫和仿真工具　3

1.2　初識Proteus ISIS　6

1.2.1　進(jìn)入Proteus ISIS　6

1.2.2　ISIS工作窗口　6

1.3　Proteus設(shè)計(jì)與仿真基礎(chǔ)　9

1.3.1　單片機(jī)系統(tǒng)的Proteus設(shè)計(jì)與仿真的開發(fā)過程　9

1.3.2　ISIS鼠標(biāo)使用規(guī)則　9

1.3.3　Proteus文件類型　10

1.3.4　單片機(jī)系統(tǒng)的Proteus設(shè)計(jì)與仿真實(shí)例　10

1.3.5　單片機(jī)系統(tǒng)的Proteus源代碼級調(diào)試　22

1.4　Proteus設(shè)計(jì)與仿真應(yīng)用與提高　24

1.4.1　Proteus與第三方集成開發(fā)環(huán)境的聯(lián)合仿真　24

1.4.2　Proteus的一些其他常用設(shè)計(jì)操作指南　35

項(xiàng)目二　簡單交通信號控制設(shè)計(jì)　51

任務(wù)一　簡單的流水彩燈設(shè)計(jì)　51

任務(wù)二　帶控制的流水彩燈設(shè)計(jì)　53

任務(wù)三　簡單I/O口擴(kuò)展的流水彩燈設(shè)計(jì)　55

任務(wù)四　簡單的交通信號控制設(shè)計(jì)　58

項(xiàng)目三　簡單數(shù)字電壓表設(shè)計(jì)　62

任務(wù)一　單個(gè)數(shù)碼管的數(shù)字顯示控制設(shè)計(jì)　62

任務(wù)二　秒計(jì)時(shí)器的控制設(shè)計(jì)　64

任務(wù)三　多個(gè)數(shù)碼管的動態(tài)顯示設(shè)計(jì)　68

任務(wù)四　簡易電壓報(bào)警控制設(shè)計(jì)　71

任務(wù)五　簡單數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì)　76

項(xiàng)目四　簡易信號發(fā)生器設(shè)計(jì)　80

任務(wù)一　簡易校牌的設(shè)計(jì)　80

任務(wù)二　獨(dú)立式按鍵的檢測　85

任務(wù)三　鋸齒電壓波信號的產(chǎn)生　90

任務(wù)四　簡易信號發(fā)生器設(shè)計(jì)　93

項(xiàng)目五　袖珍電子萬年歷設(shè)計(jì)　100

任務(wù)一　矩陣式鍵盤按鍵的檢測　100

任務(wù)二　簡易溫度計(jì)設(shè)計(jì)　106

任務(wù)三　簡易數(shù)字時(shí)鐘設(shè)計(jì)　113

任務(wù)四　袖珍電子萬年歷設(shè)計(jì)　121

附錄一　美國標(biāo)準(zhǔn)信息交換標(biāo)準(zhǔn)碼(ASCII碼表)　133

附錄二　MCS-51單片機(jī)匯編指令集　135

參考文獻(xiàn)　141

第1章 Proteus電路設(shè)計(jì)仿真基礎(chǔ)

1.1 Proteus概述

1.1.1 Proteus簡介

1.1.2 Proteus 7.5的安裝

1.1.3 啟動Proteus 7軟件

1.2 Proteus 7的基本操作

1.2.1 Proteus 7 ISIS原理圖編輯界面簡介

1.2.2 編輯環(huán)境參數(shù)的設(shè)置

1.2.3 系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)置

1.2.4 庫元件的簡介

1.3 Proteus ISIS 中的虛擬儀器

1.3.1 激勵源

1.3.2 虛擬測量設(shè)備

1.3.3 電壓與電流探針

1.3.4 分析圖表

第2章 RLC電路的分析與仿真研究

2.1 直流電路的仿真分析

2.1.1 直流電路仿真分析的目的和意義

2.1.2 主要內(nèi)容及要求

2.1.3 思考題

2.2 一階電路和二階電路的響應(yīng)

2.2.1 分析的目的和意義

2.2.2 主要內(nèi)容及要求

2.2.3 思考題

2.3 正弦交流電路

2.3.1 分析的目的和意義

2.3.2 主要內(nèi)容及要求

2.3.3 思考題

2.4 頻率特性分析與諧振

2.4.1 分析的目的和意義

2.4.2 主要內(nèi)容及要求

第3章 模擬電子電路仿真研究

3.1 單晶體管電路的仿真分析

3.1.1 仿真分析的目的和意義

3.1.2 主要內(nèi)容及要求

3.1.3 思考題

3.2 負(fù)反饋對放大電路性能的影響仿真分析

3.2.1 分析的目的和意義

3.2.2 主要內(nèi)容及要求

3.2.3 思考題

3.3 集成運(yùn)算放大器運(yùn)算電路的仿真分析

3.3.1 分析的目的和意義

3.3.2 主要內(nèi)容及要求

3.3.3 思考題

3.4 直流集成穩(wěn)壓電源

3.4.1 分析的目的和意義

3.4.2 主要內(nèi)容及要求

3.4.3 思考題

3.5 模擬電子技術(shù)綜合設(shè)計(jì)

3.5.1 設(shè)計(jì)的目的和意義

3.5.2 主要內(nèi)容及要求

3.5.3 思考題

第4章 數(shù)字邏輯電路仿真研究

4.1 小規(guī)模組合邏輯電路的仿真設(shè)計(jì)

4.1.1 分析的目的和意義

4.1.2 主要內(nèi)容及要求

4.1.3 思考題

4.2 戶規(guī)模組合邏輯電路的仿真設(shè)計(jì)

4.2.1 分析的目的和意義

4.2.2 主要內(nèi)容及要求

4.2.3 思考題

4.3 觸發(fā)器時(shí)序邏輯電路的仿真分析

4.3.1 分析的目的和意義

4.3.2 主要內(nèi)容及要求

4.3.3 思考題

4.4 計(jì)數(shù)器時(shí)序邏輯電路的仿真設(shè)計(jì)

4.4.1 分析的目的和意義

4.4.2 主要內(nèi)容及要求

4.4.3 思考題

4.5 寄存器時(shí)序邏輯電路的仿真分析

4.5.1 分析的目的和意義

4.5.2 主要內(nèi)容及要求

4.5.3 思考題

4.6 數(shù)字邏輯綜合設(shè)計(jì)

4.6.1 分析的目的和意義

4.6.2 主要內(nèi)容及要求

附錄 常用元器件一覽表

參考文獻(xiàn) 2100433B