第1章 基礎(chǔ)知識課件

第１章PROTEUS概述1.1PROTEUS簡介1.2PROTEUS的安裝1.3PROTEUS7.8編輯環(huán)境1.4PROTEUS7.8系統(tǒng)環(huán)境1.1PROTEUS簡介

PROTEUS提供了智能原理圖設(shè)計(jì)平臺(ISIS)、混合模式電路仿真器(ProSPICE)、嵌入式仿真器(VSM)及PCB設(shè)計(jì)平臺(ARES)等功能。它不僅可以仿真?zhèn)鹘y(tǒng)的模擬電路、數(shù)字電路、單片機(jī)，而且可以仿真嵌入式系統(tǒng)(暫時(shí)不高于ARM7)，這也是其它仿真軟件無法匹敵的。

PROTEUS可以仿真8051/8052、AVR、PIC、HC11、MSP430、ARM7等常用的MCU，并提供周邊設(shè)備的仿真，如LCD、LED、示波器等，同時(shí)PROTEUS提供了大量的元件庫，如RAM、ROM、鍵盤、電機(jī)、LED、LCD、A/D轉(zhuǎn)換器、D/A轉(zhuǎn)換器、部分SPI器件、部分I2C器件等。在編譯方面，它也支持KEIL和MPLAB等多種編譯器。PROTEUS的結(jié)構(gòu)框圖如圖1.1.1所示。圖1.1.1PROTEUS結(jié)構(gòu)框圖2．混合模式電路仿真器(ProSPICE)

(1)?ProSPICE混合仿真：基于工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SPICE3F5，可實(shí)現(xiàn)數(shù)字及模擬電路的混合仿真。

(2)超過46000個(gè)仿真器件：可以通過內(nèi)部原型或使用廠家的SPICE文件自行設(shè)計(jì)仿真器件，Labcenter公司也在不斷地發(fā)布和添加新的仿真器件，還可導(dǎo)入第三方發(fā)布的仿真

器件。(3)多樣的激勵(lì)源：包括直流、正弦波、脈沖、分段線性脈沖、音頻、指數(shù)信號、數(shù)字時(shí)鐘等，還支持文件形式的信號輸入。

(4)豐富的虛擬儀器：12種虛擬儀器，如示波器、邏輯分析儀、頻率計(jì)/計(jì)數(shù)器、虛擬終端、SPI調(diào)試器、I2C調(diào)試器、信號發(fā)生器、直流電壓/電流表、交流電壓/電流表等。(5)生動(dòng)的仿真顯示：用不同顏色顯示引腳的數(shù)字電平，導(dǎo)線以不同顏色表示其對地電壓大小，箭頭顯示電流的流向，結(jié)合活性元件(如電機(jī)、顯示器件、按鈕)的使用可以使仿真更加直觀、生動(dòng)。

(6)高級圖形仿真功能(ASF)：基于圖表分析可以精確分析電路的多項(xiàng)指標(biāo)，包括工作點(diǎn)、瞬態(tài)特性、頻率特性、傳輸特性、噪聲、失真、傅立葉頻譜分析等，還可以進(jìn)行一致性分析。3．嵌入式仿真器(VSM)

(1)支持主流的MCU類型，如8051/8052、AVR、PIC、HC11、8086、MSP430、ARM7等，CPU類型隨著版本升級還在繼續(xù)增加。

(2)支持通用外設(shè)模型，如LCD模塊、LED點(diǎn)陣、LED七段顯示模塊、鍵盤/按鍵、直流/步進(jìn)/伺服電機(jī)、RS232虛擬終端、電子溫度計(jì)等，其COMPIM(COM口物理接口模型)還可以使仿真電路通過PC串口和外部電路實(shí)現(xiàn)雙向異步串行通信。(3)實(shí)時(shí)仿真支持UART/USART/EUSARTs仿真、中斷仿真、SPI/I2C仿真、MSSP仿真、DSP仿真、RTC仿真、ADC仿真、CCP/ECCP仿真。

(4)支持單片機(jī)匯編語言及C語言的編輯/編譯/源碼級仿真，內(nèi)帶8051、AVR、PIC的匯編編譯器，也可以與第三方集成編譯環(huán)境(如IAR、Keil和MPLAB)結(jié)合，進(jìn)行高級語言的源碼級仿真和調(diào)試。4．PCB設(shè)計(jì)平臺(ARES)

(1)原理圖到PCB的快速通道：原理圖設(shè)計(jì)完成后，一鍵便可進(jìn)入ARES的PCB設(shè)計(jì)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì)。

(2)先進(jìn)的自動(dòng)布局/布線功能：支持器件的自動(dòng)/人工布局，支持無網(wǎng)格自動(dòng)布線或人工布線，支持引腳交換/門交換功能，使PCB設(shè)計(jì)更為合理。(3)完整的PCB設(shè)計(jì)功能：最多可設(shè)計(jì)16個(gè)銅箔層，2個(gè)絲印層，4個(gè)機(jī)械層加板邊，1個(gè)禁止布線區(qū)，2個(gè)阻焊區(qū)和2個(gè)錫膏覆蓋區(qū)，同時(shí)具有3D

可視化預(yù)覽功能。

(4)支持多種輸出格式：可以輸出多種格式文件，包括Gerber文件的導(dǎo)入或?qū)С?，與其它PCB設(shè)計(jì)工具的互轉(zhuǎn)(如PROTEL)以及PCB的設(shè)計(jì)和加工。1.2PROTEUS的安裝

1.2.1安裝環(huán)境

PROTEUS可運(yùn)行在Windows2000、Windows2003Server、WindowsXP、Windows7之上。以下介紹在WindowsXP系統(tǒng)下進(jìn)行安裝的過程。1.2.2安裝步驟

(1)插入安裝光盤，出現(xiàn)光盤自動(dòng)運(yùn)行界面，如圖1.2.1所示。注意：安裝時(shí)請勿插入軟件加密狗，直到安裝完畢后再插入加密狗。圖1.2.1PROTEUS安裝界面圖●?AbouttheCD：介紹光盤內(nèi)容。

●?InstallProteus：安裝PROTEUS。

●?ViewDocuments：查看光盤中的說明文檔。

●?LabcenterWebsite：訪問Labcenter公司網(wǎng)站。(2)點(diǎn)擊第二項(xiàng)InstallProteus，安裝軟件。

(3)進(jìn)行安裝類型的選擇，如圖1.2.2所示，用戶可選擇安裝單機(jī)版還是網(wǎng)絡(luò)版。

●?UsealocallyinstalledLicenceKey：單機(jī)版安裝選項(xiàng)。

●?Usealicencekeyinstalledonaserver：網(wǎng)絡(luò)版安裝選項(xiàng)。圖1.2.2PROTEUS安裝類型選擇下面介紹單機(jī)版的安裝。

(1)進(jìn)入ProductLicenceKey設(shè)置窗口，如果以前沒有安裝過LicenceKey，則出現(xiàn)的界面如圖1.2.3所示。圖1.2.3無LicenceKey的PROTEUS安裝界面圖(2)點(diǎn)擊Next進(jìn)入LabcenterLicenceManager1.5窗口進(jìn)行LicenceKey的安裝，如圖1.2.4所示。點(diǎn)擊BrowseForKeyFile尋找LicenceKey(此LicenceKey位于光盤對應(yīng)的LicenceKey文件夾下)，選中對應(yīng)的LicenceKey，單擊Install，若LicenceKey顯示于右邊視窗中，表示LicenceKey安裝完畢。點(diǎn)擊Close，系統(tǒng)彈出如圖1.2.5所示的對話框，顯示該LicenceKey的相關(guān)信息。圖1.2.4PROTEUS的LicenceKey安裝圖1.2.5LicenceKey安裝完成后界面圖(3)按照提示，選擇安裝路徑，進(jìn)行PROTEUS的安裝。

(4)安裝過程中，會出現(xiàn)USB硬件加密狗驅(qū)動(dòng)安裝的提示，如圖1.2.6所示。此時(shí)一定要確保加密狗未插在電腦的USB接口上。圖1.2.6硬件加密狗驅(qū)動(dòng)安裝(5)顯示加密狗驅(qū)動(dòng)安裝完成后，提示現(xiàn)在可以將加密狗插入到電腦的USB接口上，如圖1.2.7所示。插入加密狗后，紅色指示燈亮，表明安裝已經(jīng)完成。圖1.2.7提示插入加密狗界面圖1.2.3產(chǎn)品升級

PROTEUS安裝完成后，打開PROTEUS軟件，發(fā)現(xiàn)其版本為7.4SP3版本，如圖1.2.8所示?，F(xiàn)在最新版本為7.8版本，因此可對軟件進(jìn)行升級處理。點(diǎn)擊開始→所有程序→Proteus7Professional→UpdateManager，打開升級管理器，如圖1.2.9所示。圖1.2.8PROTEUS7.4SP3版本圖1.2.9PROTEUS升級管理器目前可升級的最高版本為7.8SP2，選中最新版本所在行，點(diǎn)擊Install，便可升級到7.8SP2最新版本。升級后的界面如圖1.2.10所示，顯示版本為7.8SP2。圖1.2.10PROTEUS7.8SP2版本1.3PROTEUS7.8編輯環(huán)境

1.3.1PROTEUS編輯環(huán)境簡介

PROTEUSISIS的工作界面是一種標(biāo)準(zhǔn)的Windows界面，如圖1.3.1所示。該界面包括標(biāo)題欄、主菜單、標(biāo)準(zhǔn)工具欄、繪圖工具欄、狀態(tài)欄、對象選擇按鈕、預(yù)覽對象方位控制按鈕、仿真進(jìn)程控制按鈕、預(yù)覽窗口、對象選擇器窗口和圖形編輯窗口。圖1.3.1PROTEUSISIS工作界面其中，標(biāo)題欄用于指定當(dāng)前設(shè)計(jì)的文件名，狀態(tài)欄用于顯示當(dāng)前鼠標(biāo)的坐標(biāo)值，圖形編輯窗口用于進(jìn)行元件、連線、原理圖等的繪制，預(yù)覽窗口用來顯示全部原理圖。對象選擇按鈕用于元件的選取。1.3.2PROTEUS編輯環(huán)境設(shè)置

1.模板設(shè)置

選擇主菜單中的Template→SetDesignDefaults，將彈出如圖1.3.2所示的對話框。可通過對話框設(shè)置編輯環(huán)境背景色、格點(diǎn)顏色、工作區(qū)邊框顏色等，同時(shí)可設(shè)置仿真時(shí)電路系統(tǒng)中正極、負(fù)極、邏輯高電平、邏輯低電平等的顏色，還可設(shè)置隱藏對象的顯示和編輯環(huán)境的字體。圖1.3.2模板設(shè)置2.圖表顏色設(shè)置

選擇主菜單中的Template→SetGraphColours，將彈出如圖1.3.3所示的對話框。通過此對話框可對電路中所使用的圖表的輪廓線顏色(GraphOutline)、背景顏色(Background)、圖表標(biāo)題色(GraphTitle)、圖表文本顏色(GraphText)等進(jìn)行設(shè)置，還可以對模擬圖表和數(shù)字圖表中多個(gè)圖形進(jìn)行不同顏色的設(shè)置。圖1.3.3圖表顏色設(shè)置3.元件圖形設(shè)置

選擇主菜單中的Template→SetGraphicsStyles，將

彈出如圖1.3.4所示的對話框。通過此對話框可設(shè)置元

件(COMPONENT)、引腳(PIN)、端口(PORT)、終端(TERMINAL)等的顏色。圖1.3.4元件圖形設(shè)置以設(shè)置元件(COMPONENT)的顏色為例，點(diǎn)擊如圖1.3.4所示的對話框中的Style下拉菜單選中“COMPONENT”，在Colour選項(xiàng)中選擇“黑色”，在Fillstyle中選擇“NONE”，則修改后元件圖形顏色由默認(rèn)色變?yōu)楝F(xiàn)在的黑色，且內(nèi)部無填充色。用戶可根據(jù)自己的喜好分別設(shè)置引腳、終端、連線等的顏色。4.節(jié)點(diǎn)設(shè)置

主菜單中的Template→SetJunctionDots，將彈出如圖1.3.5所示的對話框。通過此對話框可設(shè)置節(jié)點(diǎn)的大小及形狀，其中形狀分為方形(Square)、圓形(Round)和鉆石形(Diamond)三種。圖1.3.5節(jié)點(diǎn)設(shè)置編輯環(huán)境的設(shè)置還包括圖形文本的設(shè)置(SetGraphicsText)等。如果設(shè)置完畢后，想要回到PROTEUS的初始設(shè)置，則可選擇主菜單中的Template→ApplyDefaultTemplate，在出現(xiàn)的對話框中點(diǎn)擊“OK”，即可恢復(fù)到PROTEUS默認(rèn)的編輯環(huán)境。1.4PROTEUS7.8系統(tǒng)環(huán)境

1.4.1環(huán)境設(shè)置

選擇主菜單中的System→SetEnvironment，將彈出如圖1.4.1所示的對話框。通過此對話框可設(shè)置系統(tǒng)自動(dòng)保存時(shí)間(AutosaveTime)、撤銷次數(shù)(NumberofUndoLevels)、工具注釋延時(shí)時(shí)間(TooltipDelay)等，用戶可根據(jù)自己的需求設(shè)置不同的參數(shù)。圖1.4.1環(huán)境設(shè)置1.4.2快捷鍵設(shè)置

選擇主菜單中的System→SetKeyboardMapping，將彈出如圖1.4.2所示的對話框。通過此對話框可設(shè)置各個(gè)不同命令的快捷鍵。現(xiàn)以設(shè)置順時(shí)針旋轉(zhuǎn)(RotateClockwise)為例說明如何快速設(shè)置讀者熟悉的快捷鍵。圖1.4.2快捷鍵設(shè)置順時(shí)針旋轉(zhuǎn)默認(rèn)的快捷鍵為Num--，讀者對此快捷鍵不熟悉，操作不便，因此想將其改為字母Z作為快捷鍵。具體做法是：在“KeySequenceforselectedcommand”空格處填寫相應(yīng)的快捷鍵“Z”，點(diǎn)擊右邊的“Assign”，這樣就為順時(shí)針旋轉(zhuǎn)分配了新的快捷鍵Z。設(shè)置完成后如圖1.4.3所示。圖1.4.3設(shè)置新快捷鍵1.4.3路徑設(shè)置

選擇主菜單中的System→SetPaths，將彈出如圖1.4.4所示的對話框。通過此對話框可設(shè)置文件保存的路徑，同時(shí)還可設(shè)置模板、庫、仿真模型等的路徑，讀者可根據(jù)自身要求更改這些路徑。圖1.4.4路徑設(shè)置比如，要更改文件保存的路徑，點(diǎn)擊“InitialFolderForDesigns”的第三個(gè)復(fù)選框，再點(diǎn)擊路徑名最右邊的“+”號，選擇保存的路徑，如圖1.4.4所示，則路徑更改為D:\samples。其它如模板、庫、仿真模型的路徑修改基本類似，讀者可以作相應(yīng)修改，如不修改，則默認(rèn)為安裝PROTEUS時(shí)生成的路徑。1.4.4圖紙大小設(shè)置

選擇主菜單中的System→SetSheetSizes，將彈出如圖1.4.5所示的對話框。通過此對話框可進(jìn)行圖紙的設(shè)置。系統(tǒng)提供的是美制圖紙A0～A4，系統(tǒng)默認(rèn)圖紙為A4，用戶也可自行設(shè)置圖紙的大小。圖1.4.5圖紙尺寸設(shè)置1.4.5動(dòng)畫選項(xiàng)設(shè)置

選擇主菜單中的System→SetAnimationOptions，將彈出如圖1.4.6所示的對話框。通過此對話框可設(shè)置仿真速度，包括每秒幀數(shù)(FramesperSecond)、每幀步長(TimestepperFrame)、單步執(zhí)行時(shí)間(SingleStepTi