proteus電路仿真

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

PROTEUS 是單片機課堂教學的先進助手。

PROTEUS不僅可將許多單片機實例功能形象化，也可將許多單片機實例運行過程形象化。前者可在相當程度上得到實物演示實驗的效果，后者則是實物演示實驗難以達到的效果。

它的元器件、連接線路等卻和傳統(tǒng)的單片機實驗硬件高度對應。這在相當程度上替代了傳統(tǒng)的單片機實驗教學的功能，例：元器件選擇、電路連接、電路檢測、電路修改、軟件調試、運行結果等。

課程設計、畢業(yè)設計是學生走向就業(yè)的重要實踐環(huán)節(jié)。由于PROTEUS提供了實驗室無法相比的大量的元器件庫，提供了修改電路設計的靈活性、提供了實驗室在數量、質量上難以相比的虛擬儀器、儀表，因而也提供了培養(yǎng)學生實踐精神、創(chuàng)造精神的平臺

隨著科技的發(fā)展，“計算機仿真技術”已成為許多設計部門重要的前期設計手段。它具有設計靈活，結果、過程的統(tǒng)一的特點?？墒乖O計時間大為縮短、耗資大為減少，也可降低工程制造的風險。相信在單片機開發(fā)應用中PROTEUS也能茯得愈來愈廣泛的應用。

使用Proteus 軟件進行單片機系統(tǒng)仿真設計，是虛擬仿真技術和計算機多媒體技術相結合的綜合運用，有利于培養(yǎng)學生的電路設計能力及仿真軟件的操作能力；在單片機課程設計和全國大學生電子設計競賽中，我們使用 Proteus 開發(fā)環(huán)境對學生進行培訓，在不需要硬件投入的條件下，學生普遍反映，對單片機的學習比單純學習書本知識更容易接受，更容易提高。實踐證明，在使用 Proteus 進行系統(tǒng)仿真開發(fā)成功之后再進行實際制作，能極大提高單片機系統(tǒng)設計效率。因此，Proteus 有較高的推廣利用價值。

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

1．Proteus可提供的仿真元器件資源：仿真數字和模擬、交流和直流等數千種元器件，有30多個元件庫。

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調試器、I2C調試器、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電路中隨意的調用。

3．除了現實存在的儀器外，Proteus還提供了一個圖形顯示功能，可以將線路上變化的信號，以圖形的方式實時地顯示出來，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指標，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果的影響。

4．Proteus可提供的調試手段 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字信號。

智能原理圖設計

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線簡單快捷，大大縮短繪圖時間；

支持總線結構：使用總線器件和總線布線使電路設計簡明清晰；

可輸出高質量圖紙：通過個性化設置，可以生成印刷質量的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)標準SPICE3F5，實現數字/模擬電路的混合仿真；

超過27000個仿真器件：可以通過內部原型或使用廠家的SPICE文件自行設計仿真器件，Labcenter也在不斷地發(fā)布新的仿真器件，還可導入第三方發(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）、指數信號、單頻FM、數字時鐘和碼流，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、數字圖案發(fā)生器、頻率計/計數器、邏輯探頭、虛擬終端、SPI調試器、I2C調試器等；

生動的仿真顯示：用色點顯示引腳的數字電平，導線以不同顏色表示其對地電壓大小，結合動態(tài)器件（如電機、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）：基于圖標的分析可以精確分析電路的多項指標，包括工作點、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，還可以進行一致性分析；

單片機協(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；

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

實時仿真：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；

編譯及調試：支持單片機匯編語言的編輯/編譯/源碼級仿真，內帶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）結合，進行高級語言的源碼級仿真和調試；

實用的PCB設計平臺

原理圖到PCB的快速通道： 原理圖設計完成后，一鍵便可進入ARES的PCB設計環(huán)境，實現從概念到產品的完整設計；

先進的自動布局/布線功能：支持器件的自動/人工布局；支持無網格自動布線或人工布線；支持引腳交換/門交換功能使PCB設計更為合理；

完整的PCB設計功能：最多可設計16個銅箔層，2個絲印層，4個機械層（含板邊），靈活的布線策略供用戶設置，自動設計規(guī)則檢查，3D 可視化預覽；

多種輸出格式的支持：可以輸出多種格式文件，包括Gerber文件的導入或導出，便利與其它PCB設計工具的互轉（如protel）和PCB板的設計和加工。

F8：全部顯示 當前工作區(qū)全部顯示

F6：放大以鼠標為中心放大

F7：縮小以鼠標為中心縮小

G：柵格開關柵格網格

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

F2：顯示柵格為0.5mm，在pcb的時候很有用

F3：顯示柵格為1mm，在pcb的時候很有用

F4： 顯示柵格為2.5mm，在pcb的時候很有用

Ctrl s：打開關閉磁吸 磁吸用于對準一些點的，如引腳等等

x：打開關閉定位坐標 顯示一個大十字射線

m：顯示單位切換 mm和th之間的單位切換，在右下角顯示

o：重新設置原點 將鼠標指向的點設為原點

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

F5：重定位中心

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

1．互動的電路仿真

用戶甚至可以實時采用諸如RAM，ROM，鍵盤，馬達，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。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計開發(fā)環(huán)境。

教學

Proteus是一個巨大的教學資源，可以用于：

· 模擬電路與數字電路的教學與實驗；

· 單片機與嵌入系統(tǒng)軟件的教學與實驗；

· 微控制器系統(tǒng)的綜合實驗；

· 創(chuàng)新實驗與畢業(yè)設計；

· 項目設計與產品開發(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計正確性；

· Proteus能直觀的對硬件原理圖進行調試軟件；

· Proteus能驗證整個設計的功能；

· 測試可控、易評估、易實施；

產品開發(fā)

Proteus Design Suite集成了原理圖捕獲、SPICE電路仿真和PCB設計，形成一個完整的電子設計系統(tǒng)。對于通用微處理器，還可以運行實際固件程序進行仿真。與傳統(tǒng)的嵌入式設計過程相比，這個軟件包能極大地縮短開發(fā)時間。

· 從產品概念到設計完成的完整仿真與開發(fā)平臺;

· 預研設計與項目評估，減少開發(fā)風險;

· ODM的虛擬樣機; · 強大的分析與調試功能克服新手的經驗不足;

· 軟硬件的交互仿真與測試大大減少后期測試工作量;

· 便利項目管理與團隊開發(fā)。

項目一　Proteus設計與仿真　1

1.1　Proteus簡介　1

1.1.1　Proteus概述　1

1.1.2　Proteus的運行環(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　進入Proteus ISIS　6

1.2.2　ISIS工作窗口　6

1.3　Proteus設計與仿真基礎　9

1.3.1　單片機系統(tǒng)的Proteus設計與仿真的開發(fā)過程　9

1.3.2　ISIS鼠標使用規(guī)則　9

1.3.3　Proteus文件類型　10

1.3.4　單片機系統(tǒng)的Proteus設計與仿真實例　10

1.3.5　單片機系統(tǒng)的Proteus源代碼級調試　22

1.4　Proteus設計與仿真應用與提高　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的一些其他常用設計操作指南　35

項目二　簡單交通信號控制設計　51

任務一　簡單的流水彩燈設計　51

任務二　帶控制的流水彩燈設計　53

任務三　簡單I/O口擴展的流水彩燈設計　55

任務四　簡單的交通信號控制設計　58

項目三　簡單數字電壓表設計　62

任務一　單個數碼管的數字顯示控制設計　62

任務二　秒計時器的控制設計　64

任務三　多個數碼管的動態(tài)顯示設計　68

任務四　簡易電壓報警控制設計　71

任務五　簡單數字電壓表的設計　76

項目四　簡易信號發(fā)生器設計　80

任務一　簡易校牌的設計　80

任務二　獨立式按鍵的檢測　85

任務三　鋸齒電壓波信號的產生　90

任務四　簡易信號發(fā)生器設計　93

項目五　袖珍電子萬年歷設計　100

任務一　矩陣式鍵盤按鍵的檢測　100

任務二　簡易溫度計設計　106

任務三　簡易數字時鐘設計　113

任務四　袖珍電子萬年歷設計　121

附錄一　美國標準信息交換標準碼(ASCII碼表)　133

附錄二　MCS-51單片機匯編指令集　135

參考文獻　141

第1章 Proteus電路設計仿真基礎

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)境參數的設置

1.2.3 系統(tǒng)參數的設置

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 主要內容及要求

2.1.3 思考題

2.2 一階電路和二階電路的響應

2.2.1 分析的目的和意義

2.2.2 主要內容及要求

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 主要內容及要求

3.1.3 思考題

3.2 負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 主要內容及要求

3.2.3 思考題

3.3 集成運算放大器運算電路的仿真分析

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 主要內容及要求

3.4.3 思考題

3.5 模擬電子技術綜合設計

3.5.1 設計的目的和意義

3.5.2 主要內容及要求

3.5.3 思考題

第4章 數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計

4.1.1 分析的目的和意義

4.1.2 主要內容及要求

4.1.3 思考題

4.2 戶規(guī)模組合邏輯電路的仿真設計

4.2.1 分析的目的和意義

4.2.2 主要內容及要求

4.2.3 思考題

4.3 觸發(fā)器時序邏輯電路的仿真分析

4.3.1 分析的目的和意義

4.3.2 主要內容及要求

4.3.3 思考題

4.4 計數器時序邏輯電路的仿真設計

4.4.1 分析的目的和意義

4.4.2 主要內容及要求

4.4.3 思考題

4.5 寄存器時序邏輯電路的仿真分析

4.5.1 分析的目的和意義

4.5.2 主要內容及要求

4.5.3 思考題

4.6 數字邏輯綜合設計

4.6.1 分析的目的和意義

4.6.2 主要內容及要求

附錄 常用元器件一覽表

參考文獻 2100433B