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proteus快速入门 proteus软件是由英国labcenterelectronics公司开发的eda工具软件 已有近20年的历史 在全球得到了广泛应用 proteus软件的功能强大 它集电路设计 制版及仿真等多种功能于一身 不仅能够对电工 电子技术学科涉及的电路进行设计与分析 还能够对单片机进行设计和仿真 并且功能齐全 界面多彩 是近年来备受电子设计爱好者青睐的一款新型电子线路设计与仿真软件 proteus是一个完整的嵌入式系统软硬件设计仿真平台 它包含isis和ares应用软件 isis 智能原理图输入系统 系统设计与仿真的基本平台 ares 高级pcb布线编辑软件 1 1proteus整体功能预览 proteus设计流程 在proteus中 从原理图设计 单片机编程 系统仿真到pcb设计一气呵成 真正实现了从概念到产品的完整设计 1 2proteusisis编辑环境 1 2 1proteus软件的安装与运行 先按要求把软件安装到计算机上 安装结束后 在桌面的 开始 程序菜单中 单击运行原理图 isis7professional 或pcb are7professional 设计界面 isis7professional在程序中的位置如图1所示 图1isis7professional在程序中的位置 图2为isis7professional运行时的界面 图2isis7professional运行时的界面 1 2 2proteusisis编辑环境简介 proteusisis主界面2 专用工具菜单3 主菜单4 通用工具菜单 主菜单 通用工具菜单 专用工具菜单 pcb电路 电路编辑窗口 浏览窗口 器件工具列表窗口 仿真按键 proteusisis主界面 选择模式拾取元器件放置节点标注线段或网络名输入文本绘制总线绘制子电路块 2 专用工具菜单 专用工具菜单中各图标按钮对应的操作如下 在对象选择器中列出各种终端 输入 输出 电源和地等 在对象选择器中列出各种引脚 如普通引脚 时钟引脚 反电压引脚和短接引脚等 在对象选择器中列出各种仿真分析所需的图表 如模拟图表 数字图表 混合图表和噪声图表等 当对设计电路分割仿真时采用此模式在对象选择器中列出各种激励源 如正弦激励源 脉冲激励源 指数激励源和file激励源等 可在原理图中添加电压探针 电路进行仿真时可显示各探针处的电压值可在原理图中添加电流探针 电路进行仿真时可显示各探针处的电流值在对象选择器中列出各种虚拟仪器 如示波器 逻辑分析仪 定时 计数器和模式发生器等 2d绘图按钮 画各种直线 line 画各种方框 box 画各种圆 circle 画各种圆弧 arc 画各种多边形 2dpath 画各种文本 text 画符号 symbol 画原点 marker 转向按钮 元件向右旋转90 元件向左旋转90 元件水平翻转 元件垂直翻转使用方法 先右击元件 再单击相应的旋转按钮 仿真运行控制按钮 仿真控制按钮 从左至右依次是运行 单步运行 暂停 停止 3 主菜单 proteusisis的主菜单栏包括file 文件 view 视图 edit 编辑 library 库 tools 工具 design 设计 graph 图形 source 源 debug 调试 template 模板 system 系统 和help 帮助 4 通用工具菜单 proteusisis的通用工具栏位于主菜单下面两行 以图标形式给出 包括file工具栏 view工具栏 edit工具栏和design工具栏四个部分 工具栏中每一个按钮 都对应一个具体的菜单命令 主要目的是为了快捷而方便地使用命令 1 file工具栏新建 在默认的模板上新建一个设计文件打开 装载一个新设计文件保存 保存当前设计导入 将一个局部 section 文件导入isis中导出 将当前选中的对象导出为一个局部文件打印 打印当前设计打印选中的区域 2 view工具栏 显示刷新 显示 不显示网格点切换 显示 不显示手动原点 以鼠标所在点的中心进行显示 放大 缩小 查看整张图 查看局部图 撤销最后的操作 恢复最后的操作 剪切选中对象 复制到剪贴板 粘贴 复制选中的块对象 移动选中的块对象 旋转选中的块对象 删除选中的块对象 选取元器件 从元件库中选取各种各样的元件 做元器件 把原理图符号封装成元件 pcb包装元器件 对选中的元件定义pcb包装 把选中的元件打散成原始的组件 3 edit工具栏 1 3一般电路原理图设计 1 3电路原理图的设计流程 原理图的具体设计步骤如下 1 新建设计文档 在进入原理图设计之前 首先要构思好原理图 即必须知道所设计的项目需要哪些电路来完成 用何种模板 然后在proteusisis编辑环境中画出电路原理图 2 设置工作环境 根据实际电路的复杂程度来设置图纸的大小等 在电路图设计的整个过程中 图纸的大小可以不断地调整 3 放置元器件 首先从添加元器件对话框中选取需要添加的元器件 将其布置到图纸的合适位置 并对元器件的名称 标注进行设定 再根据元器件之间的走线等联系对元器件在工作平面上的位置进行调整和修改 使得原理图美观 易懂 4 对原理图进行布线 根据实际电路的需要 利用proteusisis编辑环境所提供的各种工具 命令进行布线 将工作平面上的元器件用导线连接起来 构成一幅完整的电路原理图 5 建立网络表 在完成上述步骤之后 即可看到一张完整的电路图 但要完成印制版电路的设计 还需要生成一个网络表文件 网络表是印制版电路与电路原理图之间的纽带 6 原理图的电气规则检查 当完成原理图布线后 利用proteusisis编辑环境所提供的电气规则检查命令对设计进行检查 并根据系统提示的错误检查报告修改原理图 7 调整 如果原理图已通过电气规则检查 那么原理图的设计就完成了 但是对于一般电路设计而言 尤其是较大的项目 通常需要对电路进行多次修改才能通过电气规则检查 8 存盘和输出报表 proteusisis提供了多种报表输出格式 同时可以对设计好的原理图和报表进行存盘和输出打印 2 2 2应用实例 e proteus 2 与前面的电路不同的是 这个电路选用了两个一位开关代替原来的一个两位开关 在充放电回路中分别串入了直流数字电流表 在电容两端并接了一个电压表 用于观察充放电过程中的电流及电压的变化 另外 放电回路中取消了放电电阻 充电电阻值和电容值也都有变化 图2 28一个简单的电路实例 1 创建一个新的设计文件 首先进入proteusisis编辑环境选择 file newdesign 菜单项 在弹出的模板对话框中选择default模板 并将新建的设计保存在d盘根目录下 保存文件名为 example 2 设置工作环境 在本例中 仅对图纸进行设置 其他项目使用系统默认的设置 选择 system setsheetsizes 菜单项 在出现的对话框中选择a4复选框 单击 ok 按钮确认 即可完成页面设置 3 拾取元器件 所用元件名称及所属的库文件如表所示 元件清单 4 在原理图中放置元器件 在当前设计文档的对象选择器中添加元器件后 就要在原理图中放置元器件 选取虚拟仪器图标来获取直流电压表和电流表 如图1 31所示 由上而下的仪器分别为 示波器 oscilloscope 逻辑分析仪 logicanalyser 计数定时器 countertimer 虚拟终端 virtualterminal 信号发生器 signalgenerator 模式发生器 patterngenerator 直流电压表 dcvoltmeter 直流电流表 dcammeter 交流电压表 acvoltmeter 交流电流表 acammeter 图1 31虚拟仪器菜单 5 编辑元器件 放置好元器件后 双击相应的元器件 即可打开该元器件的编辑对话框 两个电流表设置为毫安表 分别取名为am1和am2 电压表取名为vm1 双击电流表 出现如图1 32所示的editcomponent 属性设置 对话框 照图完成设置 在元件名称 componentreferer 项给该直流电流表命名为 am1 元件值 componentvalue 中不填 在显示范围 displayrange 中有四个选项 用来设置该直流电表是安培表 amps 毫安表 milliamps 或是微安表 microamps 缺省是安培表 图1 32毫安表的设置 6 绘制原理图 proteusisis具有智能化特点 在想要画线的时候能进行自动检测 在两个元器件间进行连线的步骤如下 1 单击第一个对象连接点 2 如果想让proteusisis自动定出走线路径 只需单击另一个连接点 如果想自己决定走线路径 只需在希望的拐点处单击 3 在此过程的任一阶段 都可以按 esc 键放弃画线 7 对原理图进行电气规则检测 选择 tools electricalrulecheck 菜单项 出现电气规则检测报告单 如图2 35所示 图2 35电气规则检查报告单 8 存盘及输出报表 将设计好的原理图文件存盘 1 4proteus单片机系统仿真 单片机系统的仿真是proteusvsm的主要特色 用户可在proteus中直接编辑 编译 调试代码 并直观地看到仿真结果 cpu模型有arm7 lpc21xx pic atmelavr motorolahcxx以及8051 8052系列 同时模型库中包含了led lcd显示 键盘 按钮 开关 常用电机等通用外围设备 e proteus 4 利用单片机at89c51 控制发光二极管 include defineucharunsignedcharvoiddelay uchari j k for i 5 i 0 i for j 200 j 0 j for k 250 k 0 k voidmain while 1 p1 0 delay p1 0 xff delay org00hjmpmainorg30hmain movep1 00hcalldelay 延时movp1 0ffhcalldelay 延时jmpmaindelay movr3 20 延时0 2sd1 movr4 20d2 movr5 248djnzr5 djnzr4 d2djnzr3 d1retend 建立源代码文件 asm文件 选择代码生成工具 建立新的源代码文件 定义新的源代码文件名称 源代码菜单 添加 删除源文件 源代码文件 asm文件 与单片机的链接 源代码编辑 源代码编译 链接 源代码菜单 选择新加的源文件 源代码菜单 全部编译 使用 hex文件实现源程序与单片机的链接 源代码文件 asm文件 与单片机的加载与仿真 双击单片机at89c51 打开其属性编辑框 在 programfile 栏中 单击打开按钮 选取目标代码文件 hex 源代码文件 asm文件 与单片机的加载与仿真 c文件 因为仿真运行时的时钟频率是以单片机属性中设置的频率值为准 所以在proteusisis界面中设计电路原理图时 可以略去单片机的时钟电路 另外 复位电路也可略去 对于mcs 51系列单片机而言 在不进行电路电气检测时 ea引脚也可悬空 2 2 4调试菜单与调试窗口 系统在全速仿真运行时不显示调试窗口 可单击暂停按钮 然后单击proteusisis界面的 debug 菜单 弹出如图3 27所示的下拉菜单 从图中可以看出 调试菜单包含有3个存储器窗口 调试过程中可分别打开这3个存储器窗口进行观察 图3 27 debug 下拉菜单 1 单片机寄存器窗口 通过菜单 debug 8051cpuregisters u1 打开单片机寄存器窗口 如图所示 里面有常用的sfr 如sp pc psw r0 r7 acc及将要执行的指令等 单片机寄存器窗口 2 单片机sfr窗口 通过菜单 debug 8051cpusfrmemory u1 打开单片机的sfr窗口 如图所示 对于单片机的sfr寄存器 既可以从单片机的寄存器窗口中查看 也可以在sfr寄存器窗口中查看 单片机sfr窗口 通过菜单 debug 8051cpuinternal idata memory u1 打开单片机的idata窗口 如图所示 单片机idata窗口 3 单片机idata窗口 观察窗口 虽然通过以上方法可以观察单片机各个存储器的内容 但因显示内容比较分散 观察起来不方便 对此 proteus又同时提供了一个观察窗口 watchwindow 它可以将所关心的各项寄存器的内容集中于一个窗口中 观察起来十分方便 克服了上述缺点 1 观察项添加通过菜单 debug watchwindow 打开空白的观察窗口 在观察窗口内右击 弹出快捷菜单 如图3 32所示 由该菜单可添加 删除观察项 图3 32观察窗口及快捷菜单 若单击 additems byname 项 便会弹出如图3 33所示的对话框 双击相应的sfr寄存器名称 即可以观察项名称方式将观察项添加到观察窗口中 图3 33 addmemoryitem 对话框 图3 34添加了观察项的观察窗口 2 观察项删除要删除已添加的观察项 有两种方法 在观察窗口单击选中相应的观察项 按键盘上的 del 键即可 在观察窗口右击相应的观察项 在弹出的快捷菜单中单击 deleteitem 选项 proteus与keil联调 运行压缩包内 vdmagdi exe 安装完毕运行 isis7professional 菜单 debug 调试 选中 useremotedebugmonitor 使用远程调试监控 每次新建keilc的工程后 进入菜单 project optionsfortarget target1 打开 optionsfortarget target1 窗口后 选择 debug 选项卡 选择右边的use proteusvsmsimulators 确定 keil处于运行状态 proteus同时进入运行状态 电路设计与仿真实例实例1 单片机双机通信1 电路设计 2 程序设计 3 仿真效果 2 2 5proteusisis的库元件认识 前面熟悉了proteusisis的绘图工具和绘图方法 但由于大部分电路是由库中的元件通过连线来完成的 而库元件的调用是画图的第一步 如何快速准确地找到元件是绘图的关键 下面我们对proteusisis的库元件按类进行详细的介绍 使读者能够对这些元件的名称 位置和使用有一定的了解 1库元件的分类 1 大类 category 元件拾取对话框如图2 30所示 在左侧的 category 中 共列出了以下几个大类 其含义如表2 3所示当要从库中拾取一个元件时 首先要清楚它的分类是位于表2 3中的哪一类 然后在打开的元件拾取对话框中 选中 category 中相应的大类 模拟集成电路电容cmos400系列接插件数字转换工具调试工具二极管ecl1000系列电动机系列感应器laplace原型存储器集成电路微处理器集成电路其他 基本元件库 模型原型运放光电器件pld fpga电阻仿真原型喇叭 音响开关继电器开关热离子真空管传感器 晶体管74系列74als系列74as系列74f系列74hc系列74hct系列74ls系列74s系列 74 标准型 74ls 低功耗肖特基 74s 肖特基 74als 先进低功耗肖特基 74as 先进肖特基 74f 高速 hc是高速coms 2 子类 sub category 选取元件所在的大类 category 后 再选子类 sub category 也可以直接选生产厂家 manufacturer 这样会在元件拾取对话框中间部分的查找结果 results 中显示符合条件的元件列表 从中找到所需的元件 双击该元件名称 元件即被拾取到对象选择器中去了 如果要继续拾取其他元件 最好使用双击元件名称的办法 对话框不会关闭 如果只选取一个元件 可以单击元件名称后单击 ok 按钮 关闭对话框 如果选取大类后 没有选取子类或生产厂家 则在元件拾取对话框中的查询结果中 会把此大类下的所有元件按元件名称首字母的升序排列出来 4 2各子类介绍 1 analogics模拟集成器件共有8个子类 如表2 4所示 表2 4analogics子类示意 2 capacitors电容共有23个分类 如表2 5所示 表2 5capacitors子类示意 3 cmos4000seriescmos4000系列数字电路共有16个分类 如表2 6所示 表2 6cmos4000series子类示意 4 connectors接头共有8个分类 如表2 7所示 表2 7connectors子类示意 5 dataconverters数据转换器共有4个分类 如表2 8所示6 debuggingtools调试工具数据共有3个分类 如表2 9所示 表2 8dataconverters子类示意 表2 9dataconverters子类示意 7 diodes二极管共有8个分类 如表2 10所示 表2 10diodes子类示意 8 inductors电感共有3个分类 如表2 11所示 表2 11inductors子类示意 9 laplaceprimitives拉普拉斯模型共有7个分类 如表2 12所示 表2 12laplaceprimitives子类示意 10 memoryics存储器芯片共有7个分类 如表2 13所示 表2 13memoryics子类示意 11 microprocessorics微处理器芯片共有13个分类 如表2 14所示 表2 14microprocessorics子类示意 12 modellingprimitives建模源共有9个分类 如表2 15所示 表2 15modellingprimitives子类示意 13 operationalamplifiers运算放大器共有7个分类 如表2 16所示 表2 16operationalamplifiers子类示意 14 optoelectronics光电器件共有11个分类 如表2 17所示 表2 17optoelectronics子类示意 15 resistors电阻共有11个分类 如表2 18所示 表2 18resistors子类示意 16 simulatorprimitives仿真源共有3个分类 如表2 19所示 表2 19simulatorprimitives子类示意 17 switchesandrelays开关和继电器共有4个分类 如表2 20所示 表2 20switchesandrelays子类示意 18 switchingdevices开关器件共有4个分类 如表2 21所示 表2 21switchingdevices子类示意 19 thermionicvalves热离子真空管共有4个分类 如表2 22所示 表2 22thermionicvalves子类示意 20 transducers传感器共有2个分类 如表2 23所示 21 transistors晶体管共有8个分类 如表2 24所示 表2 24transistors子类示意 proteus元件名称对照 元件名称中文名7407驱动门1n914二极管74ls00与非门74ls04非门74ls08与门74ls390ttl双十进制计数器7seg4针bcd led输出从0 9对应于4根线的bcd码7seg3 8译码器电路bcd 7seg size 0 转换电路alternator交流发电机ammeter millima安培计and与门battery电池 电池组bus总线cap电容capacitor电容器clock时钟信号源crystal晶振d flipflopd触发器fuse保险丝ground地lamp灯led red红色发光二极管lm016l2行16列液晶可显示2行16列英文字符 有8位数据总线d0 d7 rs r w en三个控制端口 共14线 工作电压为5v 元件名称中文名logicanalyser逻辑分析器logicprobe逻辑探针logicprobe big 逻辑探针用来显示连接位置的逻辑状态logicstate逻辑状态用鼠标点击 可改变该方框连接位置的逻辑状态logictoggle逻辑触发masterswitch按钮手动闭合 立即自动打开motor马达or或门pot lin三引线可变电阻器power电源res电阻resistor电阻器switch按钮手动按一下一个状态switch spdt二选通一按钮voltmeter伏特计voltmeter millimv伏特计vterm串行口终端 元件名称中文名electromechanical电机inductors变压器laplaceprimitives拉普拉斯变换memoryicsmicroprocessoricsmiscellaneous各种器件aerial 天线 atahdd atmega64 battery cell crystal 晶振 fuse meter 仪表 modellingprimitives各种仿真器件是典型的基本元器模拟 不表示具体型号 只用于仿真 没有pcboptoelectronics各种发光器件发光二极管 led 液晶等等plds fpgasresistors各种电阻simulatorprimitives常用的器件speakers soundersswitches relays开关 继电器 键盘switchingdevices晶阊管transistors晶体管 三极管 场效应管 ttl74seriesttl74alsseriesttl74asseriesttl74fseriesttl74hcseri