第1部分--Proteus快速入门

第1部分Proteus快速入门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，还能够对微处理器进行设计和仿真，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——集成化电路虚拟仿真软件Proteus具有和其他EDA工具一样的原理图编辑、印刷电路板(PCB)设计及电路仿真功能，最大的特色是其电路仿真的交互化和可视化。通过Proteus软件的VSM(虚拟仿真模式)，用户可以对模拟电路、数字电路、模数混合电路、单片机及外围元器件等电子线路进行系统仿真Proteus软件由ISIS和ARES两部分构成：ISIS——一款便捷的电子系统原理图设计和仿真平台软件。ARES——一款高级的PCB布线编辑软件。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。Proteus从原理图设计到PCB设计，再到电路板完成的流程如图1-1所示。图1-1Proteus设计流程最上面是一个基于单片机的应用电路原理图，显示的画面正处于仿真运行状态。设计者可以从Proteus原理图库中调用所需库元件，然后通过合适连线即可。中间图片是运用Proteus的PCB制版功能设计出的电路板，可通过原理图生成网络表后设计布局而成。最下面的图为根据设计的PCB加工而成的电路板和安装焊接完成后的实际电路。可见，整个电路从设计到实际电路制作完成，通过Proteus一个软件即可完美实现。并且，它的仿真结果与实际误差很小，非常适合电子设计爱好者和高校学生自学使用，缩短了设计周期，降低了生产成本，提高了设计成功率。ProteusISIS的特点有：实现了单片机仿真和SPICE电路仿真的结合。具有模拟电路仿真、数字电路仿真、单片机及其外围电路组成的系统仿真、RS232动态仿真、I2C调试器、SPI调试器、键盘和LCD系统仿真等功能；有各种虚拟仪器，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器等。具有强大的原理图绘制功能。支持主流单片机系统的仿真。目前支持的单片机类型有68000系列、8051系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列以及各种外围芯片。提供软件调试功能。在硬件仿真系统中具有全速、单步、设置断点等调试功能，同时可以观察各个变量、寄存器等的当前状态，因此在该软件仿真系统中，也必须具有这些功能；同时支持第三方的软件编译和调试环境，如KeilC51uVision2等软件。Proteus与Keil联调Proteus与汇编程序调试软件Keil可实现联调，在微处理器运行中，如果发现程序有问题，可直接在Proteus的菜单中打开Keil对程序进行修改，如图1-2所示。图1-2Proteus与Keil的联调Keil处于运行状态1.1.3ProteusARES的应用预览功能Proteus的ARES软件具有PCB(印刷电路板)设计的强大功能。新的Proteus7支持PCB板的三维预览，便于观察器件布局和展示设计结果，如图1-3所示。图1-3Proteus的PCB三维预览1.2Proteus跟我做1.2.1Proteus软件的安装与运行Proteus软件目前的最新版本为7.2，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1-4所示。图1-4ISIS7Professional在程序中的位置图1-5为ISIS7Professional运行时的界面。图1-5ISIS7Professional运行时的界面1.2.2ProteusISIS编辑环境1.ProteusISIS各窗口对象选择器编辑窗口用于放置元器件，进行连线，绘制原理图。预览窗口可以显示全部原理图。在预览窗口中，有两个框，蓝框表示当前页的边界，绿框表示当前编辑窗口显示的区域。当从对象选择器中选中一个新的对象时，预览窗口可以预览选中的对象。在预览窗口上单击，ProteusISIS将会以单击位置为中心刷新编辑窗口。其他情况下，预览窗口显示将要放置的对象。对象选择器即元器件列表区。2.工具箱选择相应的工具箱图标按钮，系统将提供不同的操作工具。对象选择器根据选择不同的工具箱图标按钮决定当前状态显示的内容。显示对象的类型包括元器件、终端、引脚、图形符号、标注和图表等工具箱中各图标按钮对应的操作如下SelectionMode按钮：选择模式ComponentMode按钮：拾取元器件JunctionDotMode按钮：放置节点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SubcircuitMode按钮：绘制子电路块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)TapeRecorderMode按钮：当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)VoltageProbeMode按钮：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CurrentProbeMode按钮：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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)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-clockwise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°偏置旋转元器件另外，在某些状态下，对象选择器有一个“Pick”切换按钮，单击该按钮可以弹出PickDevices、PickPort、PickTerminals、PickPins或PickSymbols窗体。通过不同窗体，可以分别添加元器件端口、终端、引脚等到对象选择器中，以便在今后的绘图中使用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)，如图1-6所示。单击任一菜单后都将弹出其子菜单项。图1-6ProteusISIS的主菜单和主工具栏File菜单：包括常用的文件功能，如新建设计、打开设计、保存设计、导入/导出文件，也可打印、显示设计文档，以及退出ProteusISIS系统等View菜单：包括是否显示网格、设置格点间距、缩放电路图及显示与隐藏各种工具栏等Edit菜单：包括撤销/恢复操作、查找与编辑元器件、剪切、复制、粘贴对象，以及设置多个对象的层叠关系等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、分解元件、编译库、自动放置库、校验封装和调用库管理器等功能Tools菜单：工具菜单。它包括实时注解、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、编译网络标号、编译模型、将网络标号导入PCB以及从PCB返回原理设计等工具栏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互相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，清除数据和一致性分析等功能Source菜单：源文件菜单。它具有添加/删除源文件，定义代码生成工具，设置外部文本编辑器和编译等功能Debug菜单：调试菜单。包括启动调试、执行仿真、单步运行、断点设置和重新排布弹出窗口等功能Template菜单：模板菜单。包括设置图形格式、文本格式、设计颜色以及连接点和图形等System菜单：系统设置菜单。包括设置系统环境、路径、图纸尺寸、标注字体、热键以及仿真参数和模式等Help菜单：帮助菜单。包括版权信息、ProteusISIS学习教程和示例等4.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，主要目的是为了快捷而方便地使用命令图1-6ProteusISIS的主菜单和主工具栏我们都知道，学习软件的最大困惑是，想一下子能够上手，但看到层层叠叠的英文菜单和详而又细的教程却望而生畏，最后会因没有足够的耐心而失去兴趣，半途而废。其实，对于初学者，我们不必了解软件的全部功能，只要能够把握它的核心和宗旨的东西，拿来就能用，能快速玩转，是最开心不过的了。至于内部的详细功能，在有了兴趣和信心之后，再具体学习即可。我们先从最简单的电路入手，来设计一个电容充放电电路，并通过电路仿真观察其电流流向和灯的亮灭。大家按步骤做，一步一步来，一会儿你会找到一种成就感。1.2.3一阶动态电路的设计与仿真电容充放电电路原理图1.元件的拾取在桌面上选择【开始】→【程序】→“Proteus7Professional”，单击蓝色图标“ISIS7Professional”打开应用程序。ISISProfessional的编辑界面如图1-7所示。图1-7ISISProfessional的编辑界面在弹出的对话框中选择“No”，选中“以后不再显示此对话框”，关闭弹出提示。本例所用到的元件清单如表1-1所示。表1-1例1的元件清单用鼠标左键单击界面左侧预览窗口下面的“P”按钮，如图1-7所示，弹出“PickDevices”(元件拾取)对话框，如图1-8所示。图1-8元件拾取对话框ISIS7Professional的元件拾取就是把元件从元件拾取对话框中拾取到图形编辑界面的对象选择器中。元件拾取共有两种办法。(1)按类别查找和拾取元件元件通常以其英文名称或器件代号在库中存放。我们在取一个元件时，首先要清楚它属于哪一大类，然后还要知道它归属哪一子类，这样就缩小了查找范围，然后在子类所列出的元件中逐个查找，根据显示的元件符号、参数来判断是否找到了所需要的元件。双击找到的元件名，该元件便拾取到编辑界面中了。按照表1-1中的顺序来依次拾取元件。首先是充电电容CAPACITOR，在图1-8中打开的元件对话框中，在“Category”类中选中“Capacitors”电容类，在下方的“Sub-category”(子类)中选中“Animated”(可动画演示)，查询结果元件列表中只有一个元件，即我们要找的CAPACITOR，如图1-8所示。双击元件名，元件即被选入编辑界面的元件区中了，如图1-9所示。如图单击一个元件后单击右下角的“OK”，元件拾取后对话框关闭。连续取元件时不要单击“OK”按钮，直接双击元件名可继续。拾取元件对话框共分四