《基于PROTEUS的电路设计、仿真与制板（第3版） 》课件第一章 proteus概述

PROTEUS概述第一章目录PROTEUS的构成PROTEUSISIS及ARES概述PROTEUSISIS编辑环境PROTEUSISIS菜单栏介绍编辑窗口显示导航编辑窗口的设置本章小结PROTEUS软件主要由ISIS（电路设计与仿真平台）、ProSPICE(混合模式仿真器)、VSM（嵌入式仿真）和ARES（PCB设计）构成。其中各个部分主要作用如下所示。ISIS：用于电路设计，可以绘制原理图、仿真电路、进行网络分析、布局打印等。ProSPICE：是一个完全兼容SPICE标准的仿真器。它支持使用SPICE语言描述的电路模型和元器件，并能够进行各种精确的电路分析，如直流分析、交流分析、暂态分析等。VSM：允许用户在Proteus环境中进行嵌入式系统的仿真，包括单片机、传感器、执行器等硬件设备。用户可以将其电路连接到虚拟的嵌入式系统中，对整个系统进行仿真和测试。ARES：用于电路布局和自动布线，可以将在ISIS上进行原理图设计的电路直接导入到ARES中进行电路布局。PROTEUS的构成PROTEUSISIS及ARES概述1、PROTEUSISIS概述通过PROTEUSISIS软件中的VSM（虚拟仿真技术），用户可以对模拟电路、数字电路、模数混合电路，以及基于微控制器的系统连同所有外围接口电子元器件一起仿真。PROTEUSVSM有两种截然不同的仿真方式：交互式仿针和基于图标的仿真。1）交互式仿真：可实时观测电路的输出，因此可用于检验设计的电路是否能正常工作；2）基于图表的仿真：能够在仿真过程中放大一些特别的部分，进行一些细节上的分析，基于图表的仿真可用于研究电路的工作状态和进行细节的测量。PROTEUSISIS及ARES概述对于PROTEUSISIS设计，PROTEUS8.15中的新增技术包括：Proteus8.15引入了模拟混合信号仿真功能，允许用户在同一个设计中同时进行模拟和数字信号的仿真。这对于需要在同一环境中验证模拟和数字部分的交互作用的设计非常有用。提供了快速导入SPICE模型的功能，使用户能够更轻松地将现有的SPICE模型集成到Proteus中进行仿真和分析。扩展了对元器件引脚数量的支持，可以处理具有超过64个引脚的元器件。引入了与云服务的集成，允许用户将其项目和设计存储在云端，并与团队成员共享。PROTEUSISIS及ARES概述2、PROTEUSARES概述PROTEUSARESPCB的设计采用了原32位数据库的高性能PCB设计系统，以及高性能的自动布局和自动布线算法；支持多达16个布线层、2个丝网印刷层、4个机械层，加上线路板边界层、布线禁止层、阻焊层，可以在任意角度放置元器件和焊盘连线；支持光绘文件的生成；具有自动的门交换功能；集成了高度智能的布线算法；有超过1000个标准的元器件引脚封装；支持输出各种Windows设备；可以导出其他线路板设计工具的文件格式；能自动插入最近打开的文档；元器件可以自动放置。PROTEUSISIS及ARES概述对于PROTEUSARES设计，PROTEUS8.15中的新增技术包括：Proteus8.15在ARESPCB设计环境中改进了自动布线功能，提供更智能和高效的布线算法。改进了阻抗控制和阻抗匹配功能，使用户能够更准确地控制电路板上的信号阻抗，并进行阻抗匹配。这对于高频电路设计和信号完整性非常关键。增强了信号完整性分析工具，使用户能够更全面地评估信号传输过程中的时序、延迟、噪声等参数。这有助于提高电路板的性能和可靠性。引入了3DPCB视觉化功能，允许用户以三维形式查看和分析设计的电路板。PROTEUSISIS编辑环境PROTEUS电路设计是在PROTEUSISIS环境中进行绘制的。PROTEUSISIS编辑环境具有友好的人机交互界面，而且设计功能强大，使用方便，易于上手。单击“开始”菜单，选择“Proteus8Professional”程序，在出现的子菜单中选择“Proteus8Professional”选项，如图1-1所示。系统启动界面如图1-2所示。图1-1选择“Proteus8Professional”选项图1-2PROTEUSISIS启动界面PROTEUSISIS编辑环境接着创建新项目，如图1-3所示，再在向导的第一页指定一个项目名称和保存路径，如图1-4所示：图1-3PROTEUSISIS创建新项目图1-4指定项目名称和路径PROTEUSISIS编辑环境如果需要进行PCB设计，则选择默认的原理图设计模版，如图1-5所示；单击“NEXT”按钮，同样的，我们需要一个便于检查的PCB的布局页面，选择默认的模板，如图1-6所示：图1-5创建原理图设计模版图1-6创建PCB布局模版PROTEUSISIS编辑环境单击“NEXT”按钮,出现PCB图层的类型、材料以及厚度等信息界面，如图1-7所示；接着连续单击“NEXT”按钮，出现创建固件的界面，如图1-8所示。图1-7PCB图层信息图1-8创建固件PROTEUSISIS编辑环境继续单击“NEXT”按钮，出现我们创建的项目的简要的说明，如图1-9所示页面：图1-9

项目说明信息PROTEUSISIS编辑环境单击“Finish”按钮来完成项目创建。该项目打开后有两个工程界面，一个是原理图编辑界面，另一个用于PCB布局界面，单击SchematicCapture选项卡，将原理图编辑置于前台，如图1-10所示：图1-10原理图设计选项卡PROTEUSISIS编辑环境之后系统进入PROTEUSISIS编辑环境，如图1-11所示：图1-11PROTEUSISIS编辑环境PROTEUSISIS菜单栏介绍1、主菜单PROTEUSISIS的主菜单栏包括File（文件）、Edit（编辑）、View（视图）、Tool（工具）、Design（设计）、Graph（绘图）、Debug（调试）、Library（库）、Template（模板）、System（系统）、Help（帮助），如图1-12所示：图1-12PROTEUSISIS的主菜单和主工具栏PROTEUSISIS菜单栏介绍File菜单：包括新建设计、打开设计、保存设计、导入/导出文件，也可以用于打印、显示设计文档，以及退出PROTEUSISIS系统等。Edit菜单：包括撤销/恢复操作、查找与编辑元器件、选择所有对象、剪切、复制、粘贴对象，以及设置多个对象的层叠关系等。View菜单：包括重新生成电路图、是否显示网格、设置原点、设置X轴光标、设置格点间距、缩放电路图及显示与隐藏各种工具栏等。Tool菜单：工具菜单。它包括自动布线、查找并标记、属性分配工具、全局注解、导入文本数据、元器件清单、电气规则检查、编译模型等工具栏。Design菜单：工程设计菜单。它具有编辑设计属性，编辑原理图属性，编辑设计说明，配置电源，新建、删除原理图，在层次原理图中总图与子图以及各子图之间相互跳转和设计目录管理等功能。Graph菜单：图形菜单。它具有编辑仿真图形，添加仿真曲线、仿真图形，查看日志，导出数据，清除数据、检查图形、检查文件等功能。

Debug菜单：调试菜单。包括启动调试、暂停仿真、停止仿真、执行仿真、执行下一条指令、执行下一条源代码指令、程序一直执行，直到当前的子程序返回、、程序一直执行，直到程序到达当前行、单步运行、断点设置和重新排布弹出窗口等功能。PROTEUSISIS菜单栏介绍Library菜单：库操作菜单。它具有选择元器件及符号、制作元器件及符号、设置封装工具、分解元器件、导入BSDL、编译库、自动放置库、校验封装和调用库管理器等功能。Template菜单：模板菜单。包括设置原稿、设计颜色、图像格式、文本格式、2D图形默认值、连接点以及应用模板格式和把设计保存为模板等。System菜单：系统设置菜单。包括设置系统环境、文本格式、显示、键盘、性能、图纸尺寸、文本样式、动画、仿真参数以及恢复默认设置等。Help菜单：帮助菜单。包括版权信息、PROTEUSISIS学习教程和示例等。PROTEUSISIS菜单栏介绍

2、主工具栏PROTEUSISIS的主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，主要是快捷方便的使用命令。如表1-1所示：按钮对应菜单功能HomePage打开主页SchematicCapture原理图输入PCBLayoutPCB布局3DVisualizer3D观察器GerberViewerPCB板观察器BillofMaterials材料清单SourceCode源文件菜单ProjectNotes工程说明按钮对应菜单功能Overview概述DesignExplorer设计资源管理器File→NewProject新建项目File→OpenProject打开项目File→SaveProject保存项目File→CloseProject关闭项目View→RedrawDisplay刷新View→ToggleGrid栅格开关View→Togglefalseorigin原点View→CenterAtCursor选择显示中心View→ZoomIn放大View→Zoomout缩小View→ZoomToViewEntireSheet显示全部View→ZoomToArea缩放一个区域Edit→Undo撤销Edit→Redo恢复按钮对应菜单功能Edit→CutToClipboard剪切Edit→CopyToClipboard复制Edit→PasteToClipboard粘贴BlockCopy（块）复制BlockMove（块）移动BlockRotate（块）旋转BlockDelete（块）删除Library→PickPartsFromLibraries拾取元器件或符号Library→MakeDevice制作元器件Library→PackagingTool封装工具Library→Decompose分解元器件Tool→WireAoutRouter自动布线器Tools→SearchandTag查找并标记Tools→PropertyAssignmentTool属性分配工具Design→NewSheet新建图纸Design→RemoveSheet移去图纸按钮对应菜单功能ExittoParentSheet转到主原理图Tools→ElectricalRuleCheck生成电气规则检查报告PROTEUSISIS菜单栏介绍

3、工具箱

PROTEUSISIS的工具箱位于软件界面左侧部分，也是以图标形式给出，包括SelectionMode按钮、ComponentMode按钮、JunctionDotMode按钮和WireLableMode按钮等等。工具箱中每一个按钮都有自己对应的功能，各个按钮的功能作用如下所示。PROTEUSISIS菜单栏介绍

SelectionMode按钮：选择模式，可以单击任意元器件并编辑元器件的属性。

ComponentMode按钮：拾取元器件。

JunctionDotMode按钮：放置节点可在原理图中标注连接点。

WireLableMode按钮：标注线段或网络名。

TextScriptMode按钮：输入文本。

BusesMode按钮：绘制总线和总线分支。

SubcircuitMode按钮：绘制电子块。

TerminalsMode按钮：在对象选择器中列出各种终端（输入、输出、电源和地等）。

DevicePinsMode按钮：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）。

GraphMode按钮：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）。PROTEUSISIS菜单栏介绍

ActivePopupMode按钮：对设计电路分割仿真时采用此模式。

GeneratorMode按钮：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）。

ProbeMode按钮：可在原理图中添加探针（如电压探针和电流探针）。

VirtualInstrumentsMode按钮：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）。除上述图标按钮外，系统还提供了2D图形模式按钮，可供画线、画弧等。

2DGraphicsLineMode按钮：为直线图标，用于创建元器件或表示图表时划线。

2DGraphicsBoxMode按钮：为方框图标，用于创建元器件或表示图表时绘制方框。

2DGraphicsCircleMode按钮：为圆图标，用于创建元器件或表示图表时划圆。PROTEUSISIS菜单栏介绍

2DGraphicsArcMode按钮：为弧线图标，用于创建元器件或表示图表时绘制弧线。

2DGraphicsClosedPathMode按钮：为任意形状图标，用于创建元器件或表示图表时绘制任意形状图标。

2DGraphicsTextMode按钮：为文本编辑图标，用于插入各种文字说明。

2DGraphicsSymbolsMode按钮：为符号图标，用于选择各种符号元器件。

2DGraphicsMarkersMode按钮：为标记图标，用于产生各种标记图标。对于具有方向性的对象，系统还提供了各种旋转图标按钮（需要选中对象）：

RotateClockwise按钮：顺时针方向旋转按钮，以90°偏置改变元器件的放置方向。

RotateAnti-clockwish按钮：逆时针方向旋转按钮，以90°偏置改变元器件的放置方向。

X-mirror按钮：水平镜像旋转按钮，以Y轴为对称轴，按180°偏置旋转元器件。

Y-mirror按钮：垂直镜像旋转按钮，以X轴为对称轴，按180°偏置旋转元器件。编辑窗口显示导航PROTEUS中提供了两种编辑窗口显示导航工具：缩放（Zooming）工具与改变显示中心（CenterAtCursor）工具。其中缩放工具用于调整原理图的显示范围，而改变显示中心工具用于调整图页的显示区域。其中缩放工具如图1-13所示。图1-13工具栏缩放工具编辑窗口显示导航改变显示中心（CenterAtCursor）工具。与缩放功能一样，PROTEUSISIS中也提供了多种改变编辑窗口显示中心的方式。

1）在编辑窗口按住滚轮不放，同时移动鼠标，此时编辑窗口的显示中心将随着鼠标的移动而移动。当出现期望显示的部分，点击鼠标左键，编辑窗口将显示期望的部分。

2）将鼠标放置在期望显示的部分，按下F5键，编辑窗口将显示期望的部分。

3）在编辑窗口中，按下Shift键，用鼠标“撞击”边框，可改变编辑窗口的显示中心。

4）在预览窗口，在期望显示的部分点击鼠标左键，即可改变编辑窗口的显示中心。

5）使用工具栏CenterAtCursor（改变显示中心）图标改变显示中心。如图1-14所示。编辑窗口显示导航图1-14工具栏改变显示中心工具改变显示中心工具编辑窗口的设置1、编辑窗口的图纸在绘制电路时，首先须按照电路的大小选择图纸，PROTEUSISIS中提供图纸选项。点击System→SetSheetSizes，将出现如图1-15所示的对话框。对于各种不同应用场合的电路设计，图纸的大小也不一样。系统默认图纸大小为A4，如用户要将图纸大小更改成为标准A3图纸。将A3的复选框选中，单击OK按钮确认即可。系统所提供的图纸样式有以下几种：

*美制：A0、A1、A2、A3、A4，其中A4为最小。

*用户自定义：User。图1-15设置图纸大小编辑窗口的设置2、编辑窗口的点状栅格在设计电路图时，图纸上的点状栅格为放置元器件和连接线路带来了很大的帮助，也使电路图中元器件的对齐、排列更加方便。（1）点状栅格的显示与隐藏设置执行菜单命令View→ToggleGrid(快捷键：G)设置窗口中的点状栅格的显示与隐藏。如图1-16所示。编辑窗口的设置（a）隐藏点状栅格（b）显示点状栅格图1-16点状栅格的隐藏与显示编辑窗口的设置或点击工具栏中的Grid图标（如图1-17所示）也可实现对点状栅格的操作。图1-17Grid图标编辑窗口的设置（2）点状栅格的颜色设置如图1-18所示，选择Template→SetDesignColours菜单命令，弹出“EditDesignDefaults”对话框，如图1-19所示。图1-19EditDesignColours（编辑设计默认选项）对话框图1-18Template→SetDesignColours菜单命令编辑窗口的设置具体介绍该界面的功能：Colour:颜色设置PaperColour：图纸颜色设置；GridColour：栅格颜色设置；WorkAreaBoxColour：工作区框颜色设置；WorldBoxColour：边界框颜色设置；HighlightColour：高亮颜色设置；DragColour：拖拽时颜色设置；

Animation：动画设置

PositiveColour：高电平颜色；

GroundColour：地的颜色；

NegativeColour：低电平颜色；

Logic‘1’Colour：逻辑‘1’颜色设置；

Logic‘0’Colour：逻辑‘0’颜色设置；

Logic‘？’Colour：未知状态逻辑值颜色设置；编辑窗口的设置这里主要设置栅格颜色，单击“GridColour”选项的下拉式按钮，将弹出调色板，如图1-20所示。选择期望的颜色，后点击“OK”按钮，即可改变点状栅格格点的颜色。图1-20点状栅格格点颜色设置编辑窗口的设置通过上述对话框可对图纸颜色、工作区框颜色、边界框颜色、高亮颜色、拖拽时颜色等按用户期望的颜色进行设置。同理，也可对GraphColourConfiguration（图形颜色配置）中的模拟跟踪曲线（AnalogueTraces）、不同类型的数字跟踪曲线（DigitalTraces）等进行设置，如图1-21所示。图1-21图形颜色配置编辑窗口的设置3、编辑图形风格选择Template→SetGraphicsStyles菜单，编辑图形风格。如图1-22所示。使用这一编辑框可以编辑图形风格，如线型、线宽、线的颜色，及图形的填充色等。点选Style可选择不同的系统图形风格。图1-22编辑图形风格编辑窗口的设置单击“New”按钮，将弹出如图1-23所示的对话框。用户在Newstyle’sname中键入新的风格的名称，如peal，并单击“OK”按钮，将出现如图1-24所示窗口。在这一窗口，用户可自定义图形的风格，如颜色、线型等。图1-23创建新的图形风格对话框图1-24设置新的图形的风格编辑窗口的设置1）选择Template→SetTextStyles菜单，编辑全局字体风格。如图1-25所示。单击“Fontface”的下拉式列表，可从中选择期望的字体，还可设置字体的高度、颜色及是否加粗、倾斜、加下划线等。在Sample区域可以预览更改设置后，字体的风格。图1-25编辑全局字体风格编辑窗口的设置同理，单击“New”按钮可创建新的图形文本风格。2）选择Template→Set2DGraphicsDefaults菜单，编辑图形字体格式。如图1-26所示。出现这一编辑框后，可在“Fontface”中选择图形文本的字体类型，在TextJustification选择区域可选择字体在文本框中的水平位置、垂直位置，在Effects选择区域可选择字体的效果，如加粗、倾斜、加下划线等，而在“CharacterSizes”设置区域，可以设置字体的高度和宽度。3）选择Template→SetJunctiondots菜单，编辑交点。如图1-27所示。编辑窗口的设置图1-26编辑图形字体图1-27编辑交点编辑窗口的设置4、文本编辑器的设置选择System→SetTextEditor，将出现如图1-28所示的对话框。可以对文本的字体、字形、大小、效果、颜色等进行设置。图1-28设置文本格式编辑窗口的设置5、设置系统运行环境点击System→SystemSettings命令，即可打开系统设置对话框。如图1-29所示。图1-29系统环境设置对话框编辑窗口的设置选项卡主要包括如下设置：

*GlobalSettings：全局设置。

*SimulatorSettings：仿真器设置。

*PCBDesignSettings：PCB设计的设置。*CrashReporting：崩溃报告。全局设置中可进行初始工程文件、模板文件、库文件等文件保存路径的设置，选项区域包括：

*MaximumUndoLevels：最大可撤销操作数的设置。

*AutosaveInterval（mins）：系统自动保存时间设置（mins）。仿真器设置中可进行仿真模型及组件路径设置和仿真结果路径设置。编辑窗口的设置6、设置键盘快捷方式（SetKeyboardMapping）点击“System”→“SetKeyboardMapping”命令，即可打开键盘快捷方式设置对话框。如图1-30所示。使用这一对话框可修改系统所定义的菜单命令的快捷方式。其中，单击“CommandGroups”栏中的箭头，可选择相应的菜单，同时在列表栏中显示菜单下的可用的命令（AvailableCommands）。在列表栏下方的说明栏中显示所选中的命令的意义。而“Keysequenceforselectedcommand”栏中显示所选中命令的键盘快捷方式。使用“Assign”和“Unassign”按钮可编辑或删除系统设置的快捷方式。同时选中Options选项卡，将出现如图1-31所示的菜单。使用其中的“Resettodef