Proteus電子電路設(shè)計及仿真（第2版）

目 錄

第1章 Proteus概述 1

1.1 Proteus簡介和歷史 1

1.1.1 簡介 1

1.1.2 歷史 2

1.2 Proteus的應(yīng)用領(lǐng)域 2

1.3 Proteus VSM組件 3

1.4 Proteus設(shè)計流程 3

1.4.1 自頂向下設(shè)計 4

1.4.2 自下而上設(shè)計 4

1.5 Proteus的安裝方法 5

1.6 Proteus的啟動和退出 8

1.7 Proteus的主頁 9

1.7.1 菜單欄和工具欄 10

1.7.2 選項卡 11

1.7.3 準(zhǔn)備開始框 11

1.7.4 開始框 11

1.8 Proteus工程的新建 12

1.9 Proteus的系統(tǒng)設(shè)置 16

1.9.1 全局設(shè)置 16

1.9.2 仿真設(shè)置 17

1.9.3 PCB設(shè)計設(shè)置 18

1.9.4 崩潰報告設(shè)置 19

第2章 Proteus ISIS基本操作 23

2.1 Proteus ISIS工作界面 23

2.1.1 編輯窗口 23

2.1.2 預(yù)覽窗口 25

2.1.3 對象選擇器 25

2.1.4 菜單欄與主工具欄 26

2.1.5 狀態(tài)欄 27

2.1.6 工具箱 27

2.1.7 方向工具欄與仿真按鈕 29

2.2 模板設(shè)置 30

2.2.1 模板風(fēng)格設(shè)置 30

2.2.2 圖表設(shè)置 30

2.2.3 圖形設(shè)置 31

2.2.4 文本設(shè)置 31

2.2.5 圖形文本設(shè)置 32

2.2.6 交點設(shè)置 33

2.3 系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置 33

2.3.1 屬性定義設(shè)置 33

2.3.2 圖紙大小設(shè)置 34

2.3.3 文本編輯選項設(shè)置 34

2.3.4 快捷鍵設(shè)置 34

2.3.5 動畫選項設(shè)置 35

2.3.6 仿真選項設(shè)置 36

2.4 Proteus的元器件清單 42

2.4.1 HTML View（查看HTML） 43

2.4.2 Property Editor（屬性編輯器） 44

2.4.3 BOM Template（BOM模板） 44

2.4.4 BOM Categories（BOM類別） 45

2.4.5 BOM Fields（BOM字段） 45

2.4.6 Generate BOM（生成BOM） 46

實例2-1 原理圖繪制實例 47

第3章 Proteus ISIS電路圖繪制 50

3.1 繪圖模式及命令 50

3.1.1 Component（元器件）模式 51

3.1.2 Junction dot（節(jié)點）模式 52

3.1.3 Wire label（連線標(biāo)號）模式 52

3.1.4 Text scripts（文字腳本）模式 53

3.1.5 Buses（總線）模式 55

3.1.6 Subcircuit（子電路）模式 55

3.1.7 Terminals（終端）模式 56

3.1.8 Device Pins（器件引腳）模式 58

3.1.9 2D圖形工具 59

3.2 導(dǎo)線的操作 59

3.2.1 兩對象連線 59

3.2.2 連接點 60

3.2.3 重復(fù)布線 60

3.2.4 拖動連線 60

3.2.5 移走節(jié)點 61

3.3 對象的操作 62

3.4 繪制電路圖進階 63

3.4.1 替換元器件 63

3.4.2 隱藏引腳 63

3.4.3 設(shè)置頭框 64

3.4.4 設(shè)置連線外觀 66

3.5 典型實例 66

實例3-1 共發(fā)射極放大電路的繪制 66

實例3-2 JK觸發(fā)器組成的三位二進制同步計數(shù)器的繪制與測試 69

實例3-3 KEYPAD的繪制及仿真 72

實例3-4 單片機控串行輸入并行輸出移位寄存器的繪制 79

第4章 Proteus ISIS分析及仿真工具 83

4.1 虛擬儀器 83

4.2 探針 86

4.3 圖表 86

4.4 激勵源 89

4.4.1 直流信號發(fā)生器DC設(shè)置 90

4.4.2 幅度、頻率、相位可控的正弦波發(fā)生器SINE設(shè)置 90

4.4.3 模擬脈沖發(fā)生器PULSE設(shè)置 91

4.4.4 指數(shù)脈沖發(fā)生器EXP設(shè)置 92

4.4.5 單頻率調(diào)頻波信號發(fā)生器SFFM設(shè)置 93

4.4.6 PWLIN分段線性脈沖信號發(fā)生器設(shè)置 93

4.4.7 FILE信號發(fā)生器設(shè)置 93

4.4.8 音頻信號發(fā)生器AUDIO設(shè)置 94

4.4.9 單周期數(shù)字脈沖發(fā)生器DPULSE設(shè)置 95

4.4.10 數(shù)字單邊沿信號發(fā)生器DEDGE設(shè)置 96

4.4.11 數(shù)字單穩(wěn)態(tài)邏輯電平發(fā)生器DSTATE設(shè)置 96

4.4.12 數(shù)字時鐘信號發(fā)生器DCLOCK設(shè)置 97

4.4.13 數(shù)字模式信號發(fā)生器DPATTERN設(shè)置 97

4.5 典型實例 98

實例4-1 共發(fā)射極放大電路分析 98

實例4-2 ADC0832電路時序分析 102

實例4-3 共發(fā)射極應(yīng)用低通濾波電路分析 105

第5章 模擬電路設(shè)計及仿真 109

5.1 運算放大器基本應(yīng)用電路 109

5.1.1 反相放大電路 110

5.1.2 同相放大電路 111

5.1.3 差動放大電路 112

5.1.4 加法運算電路 114

5.1.5 減法運算電路 115

5.1.6 微分運算電路 116

5.1.7 積分運算電路 116

實例5-1 PID控制電路分析 118

5.2 測量放大電路與隔離放大電路 120

5.2.1 測量放大電路 120

實例5-2 測量放大器測溫電路分析 122

5.2.2 隔離放大電路 123

實例5-3 模擬信號隔離放大電路分析 124

5.3 信號轉(zhuǎn)換電路 126

5.3.1 電壓比較電路 126

5.3.2 電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路 131

5.3.3 頻率/電壓轉(zhuǎn)換電路 132

5.3.4 電壓/電流轉(zhuǎn)換電路 133

5.3.5 電流/電壓轉(zhuǎn)換電路 134

5.4 移相電路與相敏檢波電路 135

5.4.1 移相電路 135

5.4.2 相敏檢波電路 137

實例5-4 相敏檢波器鑒相特性分析 139

5.5 信號細分電路 140

實例5-5 電阻鏈二倍頻細分電路分析 141

5.6 有源濾波電路 143

5.6.1 低通濾波電路 143

5.6.2 高通濾波電路 145

5.6.3 帶通濾波電路 148

5.6.4 帶阻濾波電路 149

5.7 信號調(diào)制/解調(diào)電路 150

5.7.1 調(diào)幅電路 151

5.7.2 調(diào)頻電路 153

5.7.3 調(diào)相電路 155

5.8 函數(shù)發(fā)生電路 156

5.8.1 正弦波信號發(fā)生電路 156

實例5-6 電容三點式振蕩電路分析 158

5.8.2 矩形波信號發(fā)生電路 161

5.8.3 占空比可調(diào)的矩形波發(fā)生電路 162

5.8.4 三角波信號發(fā)生電路 164

5.8.5 鋸齒波信號發(fā)生電路 164

實例5-7 集成函數(shù)發(fā)生器ICL8038電路分析 164

第6章 數(shù)字電路設(shè)計及仿真 169

6.1 基本應(yīng)用電路 169

6.1.1 雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 169

6.1.2 寄存器/移位寄存器 172

實例6-1 74LS194 8位雙向移位寄存器分析 172

6.1.3 編碼電路 174

6.1.4 譯碼電路 176

實例6-2 CD4511譯碼顯示電路分析 177

6.1.5 算術(shù)邏輯電路 178

6.1.6 多路選擇器 180

6.1.7 數(shù)據(jù)分配器 181

6.1.8 加/減計數(shù)器 182

6.2 脈沖電路 185

6.2.1 555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器 185

實例6-3 占空比與頻率均可調(diào)的多諧振蕩器分析 189

6.2.2 矩形脈沖的整形 191

6.3 電容測量儀 195

6.3.1 電容測量儀設(shè)計原理 195

6.3.2 電容測量儀電路設(shè)計 195

6.4 多路電子搶答器 199

6.4.1 簡單8路電子搶答器 199

6.4.2 8路帶數(shù)字顯示電子搶答器 200

第7章 單片機仿真 205

7.1 Proteus與單片機仿真 206

7.1.1 創(chuàng)建源代碼文件 206

7.1.2 編輯源代碼程序 207

7.1.3 生成目標(biāo)代碼 208

7.1.4 使用第三方IDE 208

7.1.5 單步調(diào)試 209

7.1.6 斷點調(diào)試 210

7.1.7 Multi-CPU調(diào)試 210

7.1.8 彈出式窗口 210

7.2 WinAVR編譯器 217

7.2.1 WinAVR編譯器簡介 217

7.2.2 安裝WinAVR編譯器 218

7.2.3 WinAVR的使用 220

7.3 ATmega16單片機概述 225

7.3.1 AVR系列單片機特點 225

7.3.2 ATmega16總體結(jié)構(gòu) 227

7.4 I/O端口及其第二功能 236

7.4.1 端口A的第二功能 236

7.4.2 端口B的第二功能 237

7.4.3 端口C的第二功能 238

7.4.4 端口D的第二功能 238

實例7-1 使用Proteus仿真鍵盤控LED 239

7.5 中斷處理 243

7.5.1 ATmega16中斷源 243

7.5.2 與中斷相關(guān)的I/O寄存器 244

7.5.3 中斷處理 248

實例7-2 使用Proteus仿真中斷喚醒的鍵盤 249

7.6 ADC模擬輸入接口 254

7.6.1 ADC特點 254

7.6.2 ADC的工作方式 255

7.6.3 ADC預(yù)分頻器 255

7.6.4 ADC的噪聲抑制 257

7.6.5 與ADC相關(guān)的I/O寄存器 258

7.6.6 ADC噪聲消除技術(shù) 261

實例7-3 使用Proteus仿真簡易電量計 261

7.7 通用串行接口UART 266

7.7.1 數(shù)據(jù)傳送 267

7.7.2 數(shù)據(jù)接收 267

7.7.3 與UART相關(guān)的寄存器 268

實例7-4 使用Proteus仿真以查詢方式與虛擬終端及單片機之間互相通信 275

實例7-5 使用Proteus仿真利用標(biāo)準(zhǔn)I/O流與虛擬終端通信調(diào)試 280

7.8 定時器/計數(shù)器 284

7.8.1 T/C0 285

7.8.2 T/C1 289

7.8.3 T/C2 295

7.8.4 定時器/計數(shù)器的預(yù)分頻器 297

實例7-6 使用Proteus仿真T/C0定時閃爍LED燈 298

實例7-7 使用Proteus仿真T/C2產(chǎn)生信號T/C1進行捕獲 302

實例7-8 使用Proteus仿真T/C1產(chǎn)生PWM信號控電機 307

實例7-9 使用Proteus仿真看門狗定時器 313

7.9 同步串行接口SPI 315

7.9.1 SPI特性 315

7.9.2 SPI工作模式 316

7.9.3 SPI數(shù)據(jù)模式 317

7.9.4 與SPI相關(guān)的寄存器 318

實例7-10 使用Proteus仿真端口擴展 320

7.10 兩線串行接口TWI 326

7.10.1 TWI特性 326

7.10.2 TWI的總線仲裁 326

7.10.3 TWI的使用 327

7.10.4 與TWI相關(guān)的寄存器 327

實例7-11 使用Proteus仿真雙芯片TWI通信 330

7.11 綜合仿真 336

實例7-12 使用Proteus仿真DS18B20測溫計 336

實例7-13 使用Proteus仿真電子萬年歷 348

實例7-14 使用Proteus仿真DS1302實時時鐘 362

第8章 PCB布板 369

8.1 PCB概述 369

8.2 Proteus ARES的工作界面 369

8.2.1 編輯窗口 370

8.2.2 預(yù)覽窗口 371

8.2.3 對象選擇器 371

8.2.4 菜單欄與主工具欄 371

8.2.5 狀態(tài)欄 373

8.2.6 工具箱 373

8.3 ARES系統(tǒng)設(shè)置 375

8.3.1 默認規(guī)則設(shè)置 375

8.3.2 網(wǎng)格設(shè)置 376

8.3.3 使用板層設(shè)置 376

8.3.4 板層對設(shè)置 377

8.3.5 文本風(fēng)格設(shè)置 377

8.3.6 板的屬性設(shè)置 378

8.3.7 從模板中調(diào)取技術(shù)數(shù)據(jù) 379

8.3.8 把當(dāng)前版圖保存為技術(shù)數(shù)據(jù) 380

8.3.9 顯示選項設(shè)置 380

8.3.10 環(huán)境設(shè)置 381

8.3.11 選擇過濾器設(shè)置 382

8.3.12 快捷鍵設(shè)置 383

8.3.13 顏色設(shè)置 384

8.3.14 區(qū)域操作設(shè)置 384

8.3.15 恢復(fù)默認設(shè)置 385

實例8-1 PCB布板流程 386

參考文獻 398

Proteus VSM是一款強大的電子仿真軟件系統(tǒng)，其集成原理圖設(shè)計、程序編寫聯(lián)調(diào)、PCB布板等眾多功能于一身，深受電子愛好者及工程技術(shù)人員歡迎。

本書在修正和完善第1版的基礎(chǔ)上，以最新版本的Proteus 8.0中文版為藍本，由淺入深、循序漸進地介紹了Proteus 8.0中各部分知識及其在電子設(shè)計中的應(yīng)用，包括Proteus 8.0基礎(chǔ)知識、基本操作、基礎(chǔ)設(shè)置、模擬電子應(yīng)用、數(shù)字電子應(yīng)用、單片機應(yīng)用及PCB布板應(yīng)用。全書通過基礎(chǔ)知識和實例訓(xùn)練相結(jié)合的方式講解Proteus的強大功能，且在其中穿插了模電、數(shù)電及單片機的知識，配書光盤中有本書實例的詳細視頻講解。

本書共分為7章，內(nèi)容包括PROTEUS概述、PROTEUS從概念到產(chǎn)品的快速設(shè)計過程、PROTEUS虛擬仿真工具、基于PROTEUS ISIS的電路仿真、基于PROTEUS ISIS的模擬電路仿真、基于PROTEUS ISIS的數(shù)字電路仿真、基于PROTEUS ISIS的單片機電路仿真。

本書可作為高等職業(yè)院校電子信息類、機電類專業(yè)與職工大學(xué)、函授大學(xué)、電視大學(xué)等相關(guān)專業(yè)的教材，也可作為有關(guān)工程技術(shù)人員的參考書，還可作為PROTEUS培訓(xùn)教材和PROTEUS愛好者的自學(xué)參考書。

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物運行狀態(tài)和過程。

PROTEUS 是單片機課堂教學(xué)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(dāng)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(yīng)。這在相當(dāng)程度上替代了傳統(tǒng)的單片機實驗教學(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、運行結(jié)果等。

課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計是學(xué)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(shè)計的靈活性、提供了實驗室在數(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(shù)”已成為許多設(shè)計部門重要的前期設(shè)計手段。它具有設(shè)計靈活，結(jié)果、過程的統(tǒng)一的特點?？墒乖O(shè)計時間大為縮短、耗資大為減少，也可降低工程制造的風(fēng)險。相信在單片機開發(fā)應(yīng)用中PROTEUS也能茯得愈來愈廣泛的應(yīng)用。

使用Proteus 軟件進行單片機系統(tǒng)仿真設(shè)計，是虛擬仿真技術(shù)和計算機多媒體技術(shù)相結(jié)合的綜合運用，有利于培養(yǎng)學(xué)生的電路設(shè)計能力及仿真軟件的操作能力；在單片機課程設(shè)計和全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽中，我們使用 Proteus 開發(fā)環(huán)境對學(xué)生進行培訓(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(shè)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(jīng)增加DSP系列（TMS320）。

第1章 PROTEUS概述

1.1 PROTEUS簡介

1.2 PROTEUS的安裝

1.2.1 安裝環(huán)境

1.2.2 安裝步驟

1.2.3 產(chǎn)品升級

1.3 PROTEUS 7.8編輯環(huán)境

1.3.1 PROTEUS編輯環(huán)境簡介

1.3.2 PROTEUS編輯環(huán)境設(shè)置

1.4 PROTEUS 7.8系統(tǒng)環(huán)境

1.4.1 環(huán)境設(shè)置

1.4.2 快捷鍵設(shè)置

1.4.3 路徑設(shè)置

1.4.4 圖紙大小設(shè)置

1.4.5 動畫選項設(shè)置

第2章 PROTEUS從概念到產(chǎn)品的快速設(shè)計過程.

2.1 PROTEUS ISIS電路原理圖設(shè)計

2.1.1 PROTEUS ISIS電路原理圖設(shè)計步驟

2.1.2 PROTEUS ISIS繪圖工具欄

2.2 PROTEUS ARES PCB設(shè)計

第3章 PROTEUS虛擬仿真工具

3.1 激勵源

3.1.1 直流電源（DC）設(shè)置方法

3.1.2 正弦波發(fā)生器（SINE）設(shè)置方法

3.1.3 脈沖發(fā)生器（PULSE）設(shè)置方法

3.1.4 數(shù)字時鐘信號發(fā)生器（DCLOCK）設(shè)置方法

3.2 虛擬儀器

3.2.1 示波器（OSCILLOSCOPE）

3.2.2 定時/計數(shù)器（COUrNTER TIMER）

3.2.3 信號發(fā)生器（SIGNAL GENERATOR）

3.2.4 邏輯分析儀（LOGIC ANALYSER）

3.2.5 電壓表和電流表（VOLl7METER&AMMETER）

3.3 探針與仿真圖表

3.3.1 探針

3.3.2 仿真圖表

第4章 基于PROTEUS ISIS的電路仿真

4.1 戴維南定理實訓(xùn)

4.2 疊加定理實訓(xùn)

4.3 基爾霍夫電壓電流定律實訓(xùn)

4.4 RC移相電路實訓(xùn)

4.5 LC串聯(lián)諧振電路實訓(xùn)

4.6 RC微分、積分及耦合電路實訓(xùn)

4.7 繼電器電路實訓(xùn)

第5章 基于PROTEUS ISIS的模擬電路仿真

5.1 二極管應(yīng)用電路測試實訓(xùn)

5.2 共射放大電路實訓(xùn)

5.3 集成負反饋放大電路實訓(xùn)

5.4 反相比例運算放大電路實訓(xùn)

5.5 滯回電壓比較器實訓(xùn)

5.6 正弦波振蕩器電路實訓(xùn)

5.7 低頻功率放大電路實訓(xùn)

5.8 直流穩(wěn)壓電源電路實訓(xùn)

第6章 基于PROTEUS ISIS的數(shù)字電路仿真

6.1 邏輯門電路的功能測試實訓(xùn)

6.2 簡單搶答器實訓(xùn)

6.3 由觸發(fā)器構(gòu)成的改進型搶答器實訓(xùn)

6.4 555定時器應(yīng)用實訓(xùn)

6.5 編譯碼及數(shù)碼管顯示實訓(xùn)

6.6 分頻器的制作實訓(xùn)

6.7 異步計數(shù)器的級聯(lián)實訓(xùn)

6.8 電子秒表實訓(xùn)

6.9 計數(shù)及譯碼顯示電路實訓(xùn)

6.10 編程器應(yīng)用實訓(xùn)

6.11 GAL編程入門實訓(xùn)

6.11.1 GAL簡介

6.11.2 WinCupl編輯軟件的使用

6.11.3 GAL編程實訓(xùn)

6.12 模數(shù)課程設(shè)計

6.12.1 密碼電子鎖

6.12.2 數(shù)字鐘

6.12.3 多模式彩燈

6.12.4 數(shù)字頻率計

第7章 基于PROTEUS ISIS的單片機電路仿真

7.1 單片機最小系統(tǒng)實訓(xùn)

7.2 模擬汽車轉(zhuǎn)向燈控制實訓(xùn)

7.3 基于LED數(shù)碼管的簡易秒表設(shè)計實訓(xùn)

7.4 電子廣告牌實訓(xùn)

7.5 數(shù)碼管動態(tài)顯示實訓(xùn)

7.6 中斷掃描方式的矩陣式鍵盤設(shè)計實訓(xùn)

7.7 模擬交通燈控制實訓(xùn)

7.8 液晶顯示控制實訓(xùn)

7.9 A/D轉(zhuǎn)換接口技術(shù)實訓(xùn)

7.10 D/A轉(zhuǎn)換接口技術(shù)實訓(xùn)

7.11 雙機通信技術(shù)實訓(xùn)

7.12 單片機課程設(shè)計

7.12.1 數(shù)字頻率計

7.12.2 波形發(fā)生器

7.12.3 多功能電子萬年歷

7.12.4 四路搶答器

附錄A PROTEUS元件庫

附錄B PROTEUS常用元件中英文對照表

參考文獻 2100433B