1、 Proteus软件介绍软件介绍 十一周本节课教学内容：本节课教学内容：n1 1、了解、了解EDAEDA电子自动化设计的过程；电子自动化设计的过程；n2 2、认识、认识ProteusProteus软件，熟悉软件的操作界面；软件，熟悉软件的操作界面；n3 3、掌握、掌握ProteusProteus软件基本工具使用，能够设计简软件基本工具使用，能够设计简单的电子电路并进行仿真。单的电子电路并进行仿真。Proteus 软件是由英国软件是由英国 Labcenter Electronics 公司开发的公司开发的EDA工具软件，已有近工具软件，已有近20年的历史，在年的历史，在全球得到了广泛应用。全球得到
2、了广泛应用。Proteus 软件的功能强大，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。者青睐的一款新型电子线路设计与仿真软件。一、一、Proteus的介绍的介绍1、Proteus主要功能介绍主要功能介绍nProteus是一个基于Pro
3、SPICE混合模型仿真器的、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，具体功能分布如图1-1所示。n图1-1 Proteus 的功能分布图 Proteus Proteus系统包括系统包括.ISIS.EXE.ISIS.EXE（电路原理图设计（电路原理图设计. .电路电路原理仿真），原理仿真），ARES.EXEARES.EXE（印刷电路版设计）两个主要程序（印刷电路版设计）两个主要程序三大基本功能三大基本功能 其电路原理仿真功能其电路原理仿真功能, ,不仅有分离元件不仅有分离元件. .小规模集成小规模集成器件的仿真功能器件的仿真功能, ,能用箭头与颜色表示电流的方向与大
4、小能用箭头与颜色表示电流的方向与大小, ,而且有多种带而且有多种带CPUCPU的可编程序器件的仿真功能的可编程序器件的仿真功能, ,不仅可作电不仅可作电路原理路原理, ,模拟电路模拟电路. .数字电路实验数字电路实验, ,而且可作单片机与接口实而且可作单片机与接口实验验. .特别是可为课程设计与毕业设计提供综合系统仿真特别是可为课程设计与毕业设计提供综合系统仿真. .nISISISIS智能原理图输入系统，系统设计与仿真的基本平台。智能原理图输入系统，系统设计与仿真的基本平台。nARES ARES 高级高级PCBPCB布线编辑软件。布线编辑软件。n在在ProteusProteus中，从原理图设计
5、、单片机编程、系统仿真到中，从原理图设计、单片机编程、系统仿真到PCBPCB设计一气呵成，真正实现了从概念到产品的完整设计。设计一气呵成，真正实现了从概念到产品的完整设计。Proteus Proteus 从原理图设计到从原理图设计到PCBPCB设计，再到电路板完成的流程设计，再到电路板完成的流程如图如图1-21-2所示。所示。 图1-2 Proteus 设计流程2、 Proteus ARES的应用预览功能的应用预览功能nProteus的ARES软件具有PCB(印刷电路板)设计的强大功能。新的Proteus 7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1-11所示。n图1-11
6、 Proteus的PCB三维预览3、 Proteus VSM仿真与分析仿真与分析nProteus 软件的ISIS原理图设计界面同时还支持电路仿真模式VSM(虚拟仿真模式)。当电路元件在调用时，我们选用具有动画演示功能的器件或具有仿真模型的器件，当电路连接完成无误后，直接运行仿真按钮，即可实现声、光、动等逼真的效果，以检验电路硬件及软件设计的对错，非常直观。nProteus VSM有两种不同的仿真方式：交互式仿真和基于图表的仿真。n交互式仿真交互式仿真 实时直观地反映电路设计的仿真结果；n基于图表的仿真基于图表的仿真(ASF) 用来精确分析电路的各种性能，如频率特性、噪声特性等。nProteus
7、 VSM中的整个电路分析是在ISIS原理图设计模块下延续下来的，原理图中可以包含以下仿真工具：n探针 直接布置在线路上，用于采集和测量电压/电流信号；n电路激励 系统的多种激励信号源；n曲线图表 用于分析电路的参数指标。用图表仿真三极管特性曲线图用图表仿真三极管特性曲线图n虚拟仪器 用于观测电路的运行状况；n4. 交互式仿真实例介绍交互式仿真实例介绍n 1）、高级仿真高级仿真(ASF)实例实例(741放大电路分析放大电路分析) 激励源激励源 电压探针电压探针 虚拟仪器虚拟仪器 v图1-5 741放大电路分析 噪声分析：显示随频率变化的输出噪声和等效输入噪声电压，并列出电路各部分所产生的噪声电压
8、清单。 失真分析：用于确定由测试电路所引起的电平失真的程度，失真分析图表用于显示随频率变化的二次和三次谐波失真电平。 741放大电路的噪声分析741放大电路的失真分析R11.6kR33.6kR22.7kUS112VUS26VSW1SW2SW3SW-SPDTD11N4001叠加定理的验证叠加定理的验证+88.8Volts+88.8Volts+88.8Volts+88.8AC mA2）、模拟电流表、电压表的使用）、模拟电流表、电压表的使用3）. Proteus微处理器系统仿真n单片机系统的仿真是Proteus VSM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
9、。nCPU模型有ARM7(LPC21xx)、PIC、Atmel AVR、Motorola HCXX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。VSM甚至能仿真多个CPU，它能便利处理含两个或两个以上微控制器的系统设计。 n下面看一个微处理器系统仿真与分析实例 交互式仿真显示系统输出结果，如图1-8所示。图1-8 微处理器交互仿真实例 实实时时显显示示系系统统输输出出结结果果 实实时时显显示示元元器器件件 引引脚脚电电平平 二、二、 Proteus跟我学跟我学 1.2.1 Proteus软件的安装与运行软件的安装与运行 nProte
10、us软件软件目前的版本为目前的版本为7.4，先按要求把软件安装到，先按要求把软件安装到计算机上，安装结束后，在桌面的计算机上，安装结束后，在桌面的“开始开始”程序菜单中，程序菜单中，单击运行原理图单击运行原理图(ISIS 7 Professional)或或PCB (ARE 7 Professional)设计界面。设计界面。ISIS 7 Professional在程序在程序中的位置如图中的位置如图1-12所示所示。 n图1-12 ISIS 7 Professional 在程序中的位置n图1-13为ISIS 7 Professional 运行时的界面。n图1-13 ISIS 7 Professio
11、nal 运行时的界面 主菜单主菜单通用工具通用工具菜单菜单1. Proteus的主界面简介的主界面简介专用专用工具工具菜单菜单PCB电路电路电路编辑窗口电路编辑窗口坐坐标标原原点点浏览浏览窗口窗口器件器件工具工具列表列表窗口窗口仿真按键仿真按键主菜单主菜单编编辑辑工工具具点击鼠标点击鼠标: 点击此键可取消左键的放置功能点击此键可取消左键的放置功能,但可编辑对象但可编辑对象.选择元器件选择元器件: 在元件表选中器件在元件表选中器件,在编辑窗中移动鼠标在编辑窗中移动鼠标,点击左键放置器件点击左键放置器件.标注联接点标注联接点: 当两条连线交叉时当两条连线交叉时,放个接点表示连通放个接点表示连通.标
12、志网络线标号标志网络线标号:电路联线可用网络标号代替电路联线可用网络标号代替,相同标号的线是相同的相同标号的线是相同的.放置文本说明放置文本说明: 是对电路的说明是对电路的说明,与电路仿真无关与电路仿真无关! 放置总线放置总线: 当多线并行简化联线当多线并行简化联线,用总线标示用总线标示.放置子电路放置子电路: 可将部分电路以子电路形式画在另一图纸上可将部分电路以子电路形式画在另一图纸上.放置器件引脚放置器件引脚: 有普通有普通.反相反相.正时钟正时钟.反时钟反时钟.短引脚短引脚.总线总线放置图纸内部终端放置图纸内部终端: 有普通有普通.输入输入.输出输出.双向双向.电源电源.接地接地.总线总
13、线.调调试试工工具具放置分析图放置分析图 : 有模拟有模拟.数字数字.混合混合.频率特性频率特性.传输特性传输特性.噪声分析等噪声分析等.放置录音机放置录音机: 可录可录/放声音文件放声音文件.放置电源放置电源.信号源信号源: 有直流电源有直流电源,正弦信号源正弦信号源,脉冲信号源等脉冲信号源等.放置电压探针放置电压探针: 显示网络线上的电压显示网络线上的电压.放置电流探针放置电流探针: 串联在指定的网络线上串联在指定的网络线上,显示电流值显示电流值.放置虚拟仪器放置虚拟仪器: 有示波器有示波器.计数器计数器.RS232终端终端.SPI调试器调试器.I2C调试器调试器.信号发生器信号发生器.
14、图形发生器图形发生器.直流电压表直流电压表.直流电流表直流电流表,交流电压表交流电压表.交流电流表交流电流表.图图形形工工具具放置各种线放置各种线: 有器件有器件.引脚引脚.端口端口.图形线图形线.总线等总线等放置矩形框放置矩形框: 移动鼠标到框的一角移动鼠标到框的一角,按下左键拖动按下左键拖动,释放后完成释放后完成.放置圆形框放置圆形框: 移动鼠标到圆心移动鼠标到圆心,按下左键拖动按下左键拖动,释放后完成释放后完成.放置圆弧线放置圆弧线: 鼠标移到起点鼠标移到起点,按下左键拖动按下左键拖动,释放后调整弧长释放后调整弧长,点击鼠标完成点击鼠标完成.画闭合多边形画闭合多边形: 鼠标移到起点鼠标移
15、到起点,点击产生折点点击产生折点,闭合后完成闭合后完成.放置文字标签放置文字标签: 在编辑框放置说明文本标签在编辑框放置说明文本标签.放置特殊图形放置特殊图形: 可在库中选择各种图形可在库中选择各种图形放置特殊节点放置特殊节点: 可有原点可有原点.节点节点.标签引脚名标签引脚名.引脚号引脚号.3.Proteus选择图标简介选择图标简介4.Proteus元件库简介元件库简介搜索关键词搜索关键词元件分类元件分类子分类子分类厂商厂商连接器连接器.插头插座库插头插座库 数据转换数据转换ADC.DAC 调试工具库调试工具库 可编程逻辑器件可编程逻辑器件 电电 阻阻 简单模拟器件简单模拟器件 扬声器扬声器
16、.音响器件音响器件555模拟集成电路库模拟集成电路库电容库电容库CMOS4000库库二极管库二极管库ECL1000库库电机库电机库电感库电感库拉普拉斯变换库拉普拉斯变换库存储器库存储器库微处理器库微处理器库混合类型库混合类型库简单模式库简单模式库运算放大库运算放大库光电器件库光电器件库开关和继电器开关和继电器开关器件库开关器件库热电子器件库热电子器件库晶体管库晶体管库晶体管库晶体管库TTL74系列库系列库TTL74LS系列库系列库型号型号类型类型特性特性元件图形元件图形符号预览符号预览元件元件PCB封装预览封装预览确认键确认键5551.1.建立设计文件建立设计文件: :打开打开ISISISIS
17、系统系统, , 建立文件；建立文件；2.2.放置元件放置元件1选择放置选择放置元件按钮元件按钮2选择元件类型选择元件类型注：选元件时，要确认元件从元件库调至器件窗口。注：选元件时，要确认元件从元件库调至器件窗口。2.电路原理图设计操作电路原理图设计操作3 3、对元件进行编辑、对元件进行编辑1）改变元件方向改变元件方向,元件在预览元件在预览/编辑窗口时编辑窗口时,点击旋转键；点击旋转键；2）-删除对象删除对象:对要删除对象双击右键；对要删除对象双击右键； -拖动对象拖动对象:对要拖动对象对要拖动对象,按左键拖到目的地；按左键拖到目的地；3）编辑编辑(修改修改)元件参数元件参数:按右键选中对象按右
18、键选中对象(元件元件),按左键编按左键编辑辑(修改修改)元件参数元件参数. 4.放置连线放置连线,建立电路图建立电路图:按左键点击第按左键点击第1个对象个对象(元件元件),再按左键点击第再按左键点击第2个对象个对象(元件元件),二者间就有自动连线了二者间就有自动连线了! 电路仿真就是利用电子器件的数学模型电路仿真就是利用电子器件的数学模型,通过计算分析来表现电路工作通过计算分析来表现电路工作状态的一种手段状态的一种手段.1.实时仿真实时仿真:是利用虚拟仪器实时跟踪电路状态变化的仿真模式是利用虚拟仪器实时跟踪电路状态变化的仿真模式.3.Proteus的电路仿真工具具体介绍的电路仿真工具具体介绍虚
19、拟仪器虚拟仪器选择选择虚拟示波器虚拟示波器逻辑分析仪逻辑分析仪计数器、定时器计数器、定时器虚拟终端虚拟终端 SPI调试器调试器 I2C调试器调试器信号发生器信号发生器模式发生器模式发生器交流电压表交流电压表直流电压表直流电压表交流电流表交流电流表直流电流表直流电流表2).常用的开关常用的开关/按键按键/数据拨码开关数据拨码开关:复位开关复位开关(按键按键),点击时接通点击时接通,放开时断开放开时断开乒乓开关乒乓开关,点击接通点击接通,再点击断开再点击断开 多状态开关多状态开关,点击一次改变一个状态点击一次改变一个状态.(以上器件在开关和继电器库中以上器件在开关和继电器库中).逻辑数据逻辑数据,
20、点击一次改变状态点击一次改变状态,启动前可设置常态启动前可设置常态.逻辑逻辑脉冲脉冲,点击一次输出一点击一次输出一脉冲脉冲,启动前可设置常启动前可设置常态态.逻辑数据产生器逻辑数据产生器,有有BCD码和码和HEX两种两种.(以上器件在调试工具库中以上器件在调试工具库中).3）、激励源仿真工具）、激励源仿真工具指数脉冲发生器。指数脉冲发生器。单频率调频波信号发生器。单频率调频波信号发生器。任意分段线性脉冲信号发生器。任意分段线性脉冲信号发生器。 File信号发生器。信号发生器。音频信号发生器。音频信号发生器。直流电压源。直流电压源。正弦波发生器。正弦波发生器。脉冲发生器脉冲发生器单稳态逻辑电平发
21、生器。单稳态逻辑电平发生器。单边沿信号发生器。单边沿信号发生器。单周期数字脉冲发生器。单周期数字脉冲发生器。数字时钟信号发生器。数字时钟信号发生器。模式信号发生器。模式信号发生器。4）、图表仿真）、图表仿真模拟波形分析模拟波形分析数字波形分析数字波形分析混合波形分析混合波形分析频率分析频率分析噪声分析噪声分析失真分析失真分析傅立叶分析傅立叶分析音频分析音频分析直流扫描分析直流扫描分析交流扫描分析交流扫描分析5）电流方向及高低电压的显示）电流方向及高低电压的显示n 系统可以时时显示电路中电流流动的方向及电压的高系统可以时时显示电路中电流流动的方向及电压的高低，具体实现命令：低，具体实现命令：n
22、“系统系统-设置动画选项设置动画选项”n 我们先从最简单的电路入手，来设计一个电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。大家跟我做，一步一步来，一会儿和灯的亮灭。大家跟我做，一步一步来，一会儿你会找到一种成就感。你会找到一种成就感。 三、三、 简单电路设计（电容充放电电路）简单电路设计（电容充放电电路）n图1-28 电容充电过程的仿真n本例所用到的元件清单如表1-1所示。n第一步第一步:拾取元件拾取元件n 用鼠标左键单击界面左侧预览窗口下面的“P”按钮，弹出“Pick Devices”(元件拾取)对话
23、框。图1-15 元件拾取对话框n 依次把五个元件拾取到编辑界面的对象选择器中，然后关闭元件拾取对话框。元件拾取后的界面如图1-18所示。n图1-18 元件拾取后的界面n第二步第二步:把元件从对象选择器中放置到图形编辑区中把元件从对象选择器中放置到图形编辑区中 用鼠标单击对象选择区中的某一元件名，把鼠标指针移动到图形编辑区，双击鼠标左键，元件即被放置到编辑区中。图1-19 元件放置后的界面n 按图所示元件位置布置好元件。使用界面左下方的四个图标 、 、 、 可改变元件的方向及对称性。把两位开关调整成图示的方位。n图1-20 元件布置第三步第三步:保存并修改元件属性保存并修改元件属性 n 1、先存
24、盘。建立一个名为Proteus的目录，选主菜单FileSave Design As，在打开的对话框中把文件保存为Proteus目录下的“Cap1.DSN”，只用输入“Cap1”，扩展名系统自动添加。n2、改变元件参数。 左键双击原理图编辑区中的电阻R1，弹出“Edit Component”(元件属性设置)对话框，把R1的Resistance(阻值)由10k改为1k，把R2的阻值由10k改为100(缺省单位为)。nEdit Component(元件属性设置)对话框如图1-21所示。n图1-21 元件属性设置对话框第四步：电路连线第四步：电路连线n电路连线采用按格点捕捉和自动连线的形式，所以首先确
25、定编辑窗口上方的自动连线图标 和自动捕捉图标 为按下状态。Proteus的连线是非常智能的，它会判断你下一步的操作是否想连线从而自动连线，而不需要选择连线的操作，只需用鼠标左键单击编辑区元件的一个端点拖动到要连接的另外一个元件的端点，先松开左键后再单击鼠标左键，即完成一根连线。如果要删除一根连线，右键双击连线即可。按图标 取消背景格点显示，如图1-25所示。n连线完成后，如果再想回到拾取元件状态，按下左侧工具栏中的“元件拾取”图标 即可，如图1-26所示。记住按一下存盘图标。图1-25 连接好的电路原理图 图1-26 重新回到元件拾取界面 n第五步：设计电路的动态仿真第五步：设计电路的动态仿真
26、n 前面我们已经完成了电路原理图的设计和连接，下面来看看电路的仿真效果。n 首先在主菜单“系统 System”“设置动画选项 Set Animation Options”中设置仿真时电压及电流的颜色及方向。 在打开的对话框中，选择在打开的对话框中，选择Show Wire Voltage by Colour（导线以红、蓝两色来表示电压（导线以红、蓝两色来表示电压的高低）和的高低）和Show Wire Current with Arrows（以箭头标示来表示电流的流（以箭头标示来表示电流的流向）。向）。n 单击Proteus ISIS环境中左下方的仿真控制按钮 中的运行按钮，开始仿真。运行运行暂停
27、暂停单步单步运行运行停止停止n 仿真开始后，用鼠标单击图中的开关，使其先仿真开始后，用鼠标单击图中的开关，使其先把电容与电源接通，把电容与电源接通，能清楚地看到电容充电的效能清楚地看到电容充电的效果。接着单击开关，使其把电容与灯连通。在运果。接着单击开关，使其把电容与灯连通。在运行时，可以来回拨动开关，反复观察充放电过程。行时，可以来回拨动开关，反复观察充放电过程。单击仿真控制按钮中的停止按钮，仿真结束。单击仿真控制按钮中的停止按钮，仿真结束。n图1-28 电容充电过程的仿真n图1-29 电容放电过程的仿真 课堂练习n 通过电容充放电的电路设计来熟悉通过电容充放电的电路设计来熟悉proteus的菜单。的菜单。n 元件清单如下：元件清单如下：电容充放电电路图电容充放电电路图 如果要实时显示经过如果要实时显示经过R1R1和和R2R2的电流及它们的电压，又应的电流及它们的电压，又应该怎么做呢？该怎么做呢？
