Proteus電子設(shè)計(jì)與仿真平臺(tái)課件

電子設(shè)計(jì)開發(fā)與仿真平臺(tái)廣州市風(fēng)標(biāo)電子技術(shù)有限公司PROTEUS電子設(shè)計(jì)開發(fā)與仿真平臺(tái)廣州市風(fēng)標(biāo)電子技術(shù)有限公司PROTEU1主要內(nèi)容Proteus概述ProteusISIS的特點(diǎn)ProteusProSPICE仿真與虛擬儀器Proteus虛擬系統(tǒng)模型(VSM)ProteusPCB設(shè)計(jì)實(shí)例演示Proteus教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)演示主要內(nèi)容Proteus概述2——從概念到完成Proteus是英國(guó)Labcenter公司研發(fā)的嵌入式系統(tǒng)仿真開發(fā)軟件。在Proteus中,從原理圖設(shè)計(jì)、單片機(jī)編程、系統(tǒng)仿真到PCB設(shè)計(jì)一氣呵成。真正實(shí)現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì)。ISIS原理圖設(shè)計(jì)與仿真ARES線路板設(shè)計(jì)實(shí)物——從概念到完成Proteus是英國(guó)LabcenterIS3ProSPICEISIS混合模式仿真

設(shè)計(jì)仿真平臺(tái)

ASF高級(jí)圖表仿真VSMARESPCB設(shè)計(jì)ProteusDesignSuite8051/52PICAVRARMHC118086……ProteusVSMDesignSuiteProteusPCBDesignSuiteProteus的構(gòu)成Proteus是一個(gè)基于ProSPICE混合模型仿真器的，完整的嵌入式系統(tǒng)軟、硬件仿真設(shè)計(jì)平臺(tái)。ProSPICEISIS4主要內(nèi)容Proteus概述ProteusISIS的特點(diǎn)ProteusProSPICE仿真與虛擬儀器微處理器系統(tǒng)仿真(VSM)ProteusPCB設(shè)計(jì)實(shí)例演示Proteus教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)演示主要內(nèi)容Proteus概述5ISIS（智能原理圖輸入系統(tǒng)）的特點(diǎn)Proteus智能原理圖輸入系統(tǒng)（ISIS）是原理圖設(shè)計(jì)和電路仿真的基本平臺(tái)。ISIS繪圖簡(jiǎn)單快捷，特別是新的7.1版以后，鼠標(biāo)功能大大加強(qiáng)，并新增了設(shè)計(jì)瀏覽器用于原理圖與PCB的交叉檢查。個(gè)性化的編輯環(huán)境：用戶可自定義原理圖外觀，包括線寬、線型、填充類型、字符等。還可以使用風(fēng)格模板。用戶可以自己設(shè)置快捷鍵定義。快捷選取/放置器件：通過模糊搜索可快速從器件庫中選取器件。并且可以實(shí)況預(yù)覽和選擇器件的PCB封裝。層次化設(shè)計(jì)：支持多頁或子電路設(shè)計(jì)仿真日志：用于仿真的監(jiān)控和故障診斷。ISIS（智能原理圖輸入系統(tǒng)）的特點(diǎn)6ISIS（智能原理圖輸入系統(tǒng)）的特點(diǎn)原理圖自動(dòng)連線,自動(dòng)標(biāo)號(hào)：自動(dòng)連線功能使得連線輕松快捷。新版本采用非模態(tài)（modeless）的選擇與連線，軟件操作更加智能化。靈活多樣的設(shè)計(jì)輸出

：原理圖（包括仿真時(shí)的畫面）以多種格式圖片輸出以便發(fā)表與存檔；設(shè)計(jì)完成還可以輸出多種格式的網(wǎng)絡(luò)表。ISIS（智能原理圖輸入系統(tǒng)）的特點(diǎn)7主要內(nèi)容Proteus概述ProteusISIS的特點(diǎn)ProteusProSPICE仿真與虛擬儀器微處理器系統(tǒng)仿真(VSM)ProteusPCB設(shè)計(jì)實(shí)例演示Proteus教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)演示主要內(nèi)容Proteus概述8ProteusProSPICE仿真與虛擬儀器ProteusProSPICE仿真有兩類不同的仿真方式：交互式仿真和基于圖表的仿真。交互式仿真－實(shí)時(shí)直觀地反映電路設(shè)計(jì)的仿真結(jié)果；基于圖表的仿真(ASF)－用來精確分析電路的各種性能，如頻率特性、噪聲特性等。ProteusProSPICE的整個(gè)電路分析是ISIS原理圖設(shè)計(jì)模塊的延續(xù)，它提供了大量的虛擬儀器、曲線圖表、激勵(lì)源和探針等仿真工具：探針－電壓探針、電流探針；電路激勵(lì)－14種激勵(lì)信號(hào)源；曲線圖表－13種曲線圖表。虛擬儀器－13種虛擬儀器如示波器等；ProteusProSPICE仿真與虛擬儀器Proteus9仿真工具－探針（Probe）探針可以直接布置在線路上，用于實(shí)時(shí)采集和測(cè)量電壓/電流信號(hào)。電壓探針（Voltageprobes）－即可在模擬仿真中使用，也可在數(shù)字仿真中使用。在模擬電路中記錄真實(shí)的電壓值，而在數(shù)字電路中，記錄邏輯電平及其強(qiáng)度。

電流探針（Currentprobes）

－僅在模擬電路仿真中使用，可顯示電流方向和電流瞬時(shí)值。

探針即可用于基于圖表的仿真，也可用于交互式仿真中。電壓探針電流探針仿真工具－探針（Probe）探針可以直接布置在線路上，10仿真工具－激勵(lì)源(14種)DC：直流電壓源Sine：正弦波發(fā)生器Pulse：脈沖發(fā)生器Exp：指數(shù)脈沖發(fā)生器SFFM：?jiǎn)晤l率調(diào)頻波信號(hào)發(fā)生器Pwlin：任意分段線性脈沖信號(hào)發(fā)生器File：File信號(hào)發(fā)生器，數(shù)據(jù)來源于ASCII文件Audio：音頻信號(hào)發(fā)生器。數(shù)據(jù)來源于wav文件DState：穩(wěn)態(tài)邏輯電平發(fā)生器DEdge：?jiǎn)芜呇匦盘?hào)發(fā)生器DPulse：?jiǎn)沃芷跀?shù)字脈沖發(fā)生器DClock：數(shù)字時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生器DPattern：模式信號(hào)發(fā)生器Scriptable：腳本化波形發(fā)生器仿真工具－激勵(lì)源(14種)DC：直流電壓源11仿真工具－曲線圖表(13種)模擬圖表（ANALOGUE）數(shù)字圖表(DIGITAL)混合分析圖表(MIXED)頻率分析圖表(FREQUENCY)轉(zhuǎn)移特性分析圖表(TRANSFER)噪聲分析圖表(NOISE)失真分析圖表(DISTORTION)傅立葉分析圖表(FOURIER)音頻分析圖表(AUDIO)交互分析圖表(INTERACTIVE)一致性分析圖表(CONFORMANCE)直流掃描分析圖表(DCSWEEP)交流掃描分析圖表(ACSWEEP)

仿真工具－曲線圖表(13種)模擬圖表（ANALOGUE）12仿真工具－虛擬儀器(13種)虛擬示波器(OSCILLOSCOPE)邏輯分析儀(LOGICANALYSER)計(jì)數(shù)/定時(shí)器(COUNTERTIMER)虛擬終端(VIRUALTERMINAL)信號(hào)發(fā)生器(SIGNALGENERATOR)模式發(fā)生器(PATTERNGENERATOR)交直流電壓表和電流表（AC/DCvoltmeters/ammeters）SPI調(diào)試器(SPIDEBUGGER)I2C調(diào)試器(I2CDEBUGGER)

USB調(diào)試器(USBDEBUGGER)

I2C總線調(diào)試窗口仿真工具－虛擬儀器(13種)虛擬示波器(OSCILLOSCO13高級(jí)仿真（ASF）頻率分析失真分析噪聲分析瞬態(tài)分析虛擬示波器高級(jí)仿真（ASF）頻率分析失真分析噪聲分析瞬態(tài)分析虛擬示波器14交互式仿真不同顏色電路連線顯示相應(yīng)電壓箭頭顯示電流方向

探針實(shí)時(shí)顯示電壓/電流值仿真暫停時(shí)顯示元件引腳信息

顯示屏（LCD）引腳邏輯狀態(tài)顯示游戲手柄（可映射到PC鍵盤上）CPU運(yùn)行程序交互式仿真不同顏色電路連線顯示相應(yīng)電壓探針實(shí)時(shí)顯示仿真暫停時(shí)15主要內(nèi)容Proteus概述ProteusISIS的特點(diǎn)ProteusProSPICE仿真與虛擬儀器微處理器系統(tǒng)仿真(VSM)ProteusPCB設(shè)計(jì)實(shí)例演示Proteus教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)演示主要內(nèi)容Proteus概述16Proteus微處理器系統(tǒng)仿真(VSM)單片機(jī)系統(tǒng)的仿真是ProteusVSM(虛擬系統(tǒng)模型)的主要特色。用戶可在Proteus中繪制原理圖，編輯、編譯、調(diào)試代碼，并直觀地看到仿真結(jié)果，完成單片機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。Proteus目前的仿真模型達(dá)到27000多種，Labcenter公司還在持續(xù)不斷的添加。其中CPU模型有ARM7（LPC21xx）、AtmelAVR、MotorolaHC11、8051/8052、PIC系列（PIC10/12/16/18/24/33），在7.5版本中增加了8086，即將在7.6版將增加MSP430。同時(shí)模型庫中包含了LED/LCD顯示、鍵盤、按鈕、開關(guān)、常用電機(jī)等大量通用外圍設(shè)備。VSM能仿真多個(gè)CPU，它能便利處理含兩個(gè)或以上微控制器的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

Proteus微處理器系統(tǒng)仿真(VSM)17內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器窗口在Proteus中程序調(diào)試源代碼窗口：提供了四種程序執(zhí)行命令按鈕

程序調(diào)試斷點(diǎn)處理器程序計(jì)數(shù)器的當(dāng)前位置

SFR存儲(chǔ)器窗口CPU寄存器窗口觀測(cè)窗口內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器窗口在Proteus中程序調(diào)試源代碼窗口：提供18Proteus下的C源碼調(diào)試

如果設(shè)置編譯環(huán)境，使其輸出含有調(diào)試信息的代碼文件，下載到單片機(jī)，仿真時(shí)就能直接在Proteus下觀察、調(diào)試C源代碼。CPU加載OMF文件C源碼調(diào)試窗口Proteus下的C源碼調(diào)試如果設(shè)置編譯環(huán)境，19與第三方IDE的協(xié)同仿真Proteus中只集成了單片機(jī)的匯編編譯器。當(dāng)使用高級(jí)語言（如C語言）進(jìn)行程序設(shè)計(jì)時(shí)，需要應(yīng)用第三方的集成開發(fā)環(huán)境（IDE），例如：IAR’sEmbeddedWorkbenchKeilMicrochip’sMP-LABAtmel’sAVRstudio

對(duì)于特定的集成開發(fā)環(huán)境，還可以進(jìn)行與Proteus的聯(lián)調(diào)。

與第三方IDE的協(xié)同仿真Proteus20Proteus與Keil聯(lián)調(diào)Keil處于運(yùn)行狀態(tài)Proteus同時(shí)進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)Proteus與Keil聯(lián)調(diào)Keil處于運(yùn)行狀態(tài)Proteu21VSM的物理接口模型

物理接口模型（PhysicalInterfaceModel）是虛擬電路與外部建立通信的橋梁。目前最新的ProteusVSM中有以下物理接口模型：COMPIM——串口物理接口模型仿真電路通過本機(jī)的RS232接口與外部通信。EPIM——以太網(wǎng)物理接口模型仿真電路通過本機(jī)的網(wǎng)絡(luò)接口與外部通信，目前有RTL8019AS和ENC28J60兩種控制器模型。VSM的物理接口模型22VSM物理接口模型之一：COMPIM模型PC串行口COMPIM模型實(shí)際溫度測(cè)量板Proteus仿真電路

通過串口物理接口（COMPIM）模型，可以實(shí)現(xiàn)虛擬仿真電路與外部實(shí)際電路的雙向串行通信串行電纜VSM物理接口模型之一：COMPIM模型PC串行口COMPI23VSM物理接口模型之二：EPIM模型使用以太網(wǎng)物理接口模型（EPIM），可以實(shí)現(xiàn)虛擬仿真電路通過本地網(wǎng)卡與局域網(wǎng)內(nèi)其他計(jì)算機(jī)的雙向網(wǎng)絡(luò)通信LAN電腦＃1電腦＃2ENC28J60模型VSM物理接口模型之二：EPIM模型使用以太網(wǎng)24主要內(nèi)容Proteus概述ProteusISIS的特點(diǎn)ProteusProSPICE仿真與虛擬儀器微處理器系統(tǒng)仿真(VSM)ProteusPCB設(shè)計(jì)實(shí)例演示Proteus教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)演示主要內(nèi)容Proteus概述25ProteusPCB設(shè)計(jì)

Proteus不僅能完成電路的仿真與分析，它的另一個(gè)強(qiáng)大功能是運(yùn)用ARES來完成PCB設(shè)計(jì)?？梢哉fARES這個(gè)高性能的，集成了真正世界級(jí)的基于形狀的布線器的PCB設(shè)計(jì)工具是對(duì)ProteusISIS的完美補(bǔ)充。支持16個(gè)銅箔層、2個(gè)絲印層、4個(gè)機(jī)械層加板邊、禁止布線區(qū)、阻焊區(qū)及錫膏覆蓋區(qū)。ProteusPCB設(shè)計(jì)Proteus不僅能26ARES的封裝庫包括標(biāo)準(zhǔn)的SMT封裝、IPC7351封裝和雙列直插封裝，共四千多個(gè)（7.5sp2）。ProteusPCB設(shè)計(jì)豐富的器件封裝ARES的封裝庫包括標(biāo)準(zhǔn)的SMT封裝、IPC7327PROTEUSPCB設(shè)計(jì)增強(qiáng)的設(shè)計(jì)規(guī)則管理器用戶可以通過設(shè)計(jì)管理器配置設(shè)計(jì)規(guī)則對(duì)特定的層，特定的網(wǎng)絡(luò)或一組網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行管理,還可以創(chuàng)建任意數(shù)量的設(shè)計(jì)規(guī)則。

網(wǎng)絡(luò)選擇導(dǎo)線和過孔定義板層設(shè)定飛線顯示PROTEUSPCB設(shè)計(jì)增強(qiáng)的設(shè)計(jì)規(guī)則管理器28器件布局（自動(dòng)＋手工）自動(dòng)布線PROTEUSPCB設(shè)計(jì)自動(dòng)布局與布線ARES支持手工布與自動(dòng)布局布線。在布局時(shí)可以以任意角度擺放器件，在布線時(shí)我們可以選擇4種布線方式：全局基于形狀的自動(dòng)布線，交互式布線，用戶腳本化布線，外部自動(dòng)布線器布線。器件布局（自動(dòng)＋手工）自動(dòng)布線PROTEUSPCB設(shè)計(jì)自29Proteus基于形狀的自動(dòng)布線器在BGA器件引腳周圍布線前后PROTEUSPCB設(shè)計(jì)基于形狀的布線器ARES包含了一個(gè)世界級(jí)的集成的基于形狀的自動(dòng)布線器，使用了高級(jí)的、被證實(shí)了的、基于代價(jià)沖突的優(yōu)化算法以最大化布通率。Proteus基于形狀的自動(dòng)布線器在BGA器件引腳周圍布線前30ARES在支持RS274D及新的RS274X格式的GERBER輸出的同時(shí)，還增加了對(duì)目前世界上智能水平最高的CAD/CAM數(shù)據(jù)交換格式—ODB＋＋的輸出支持。輸出層設(shè)置Gerber格式PROTEUSPCB設(shè)計(jì)CAD/CAM輸出ARES在支持RS274D及新輸出層設(shè)置Gerber格式PR31原始布局，因布線密度過高導(dǎo)致自動(dòng)布線無法完成經(jīng)過門交換優(yōu)化后，降低了布線密度，可輕松完成自動(dòng)布線ProteusPCB設(shè)計(jì)支持引腳交換和門交換優(yōu)化原始布局，因布線密經(jīng)過門交換優(yōu)化ProteusPCB設(shè)計(jì)32ProteusPCB設(shè)計(jì)支持器件和PCB的3D預(yù)覽ProteusPCB設(shè)計(jì)支持器件和PCB的3D預(yù)覽33主要內(nèi)容Proteus概述ProteusISIS的特點(diǎn)ProteusProSPICE仿真與虛擬儀器微處理器系統(tǒng)仿真(VSM)ProteusPCB設(shè)計(jì)實(shí)例演示Proteus教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)演示主要內(nèi)容Proteus概述34模擬電路動(dòng)態(tài)電路仿真

負(fù)反饋電路分析數(shù)字電路組合邏輯電路仿真時(shí)序邏輯電路仿真單片機(jī)仿真光電耦合及繼電器仿真

單片機(jī)協(xié)同外圍器件仿真

Proteus仿真開發(fā)過程演示實(shí)例演示模擬電路實(shí)例演示35主要內(nèi)容Proteus概述ProteusISIS的特點(diǎn)ProteusProSPICE仿真與虛擬儀器微處理器系統(tǒng)仿真(VSM)ProteusPCB設(shè)計(jì)實(shí)例演示Proteus教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)主要內(nèi)容Proteus概述36Proteus電子設(shè)計(jì)與仿真平臺(tái)課件37Proteus電子設(shè)計(jì)與仿真平臺(tái)課件38教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)-單片機(jī)：實(shí)驗(yàn)箱功能結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)箱供電系統(tǒng)點(diǎn)陣屏模塊由4個(gè)8*8LED點(diǎn)陣屏一起組成了一個(gè)16×16的大點(diǎn)陣屏8255模塊串口擴(kuò)充模塊時(shí)鐘顯示模塊數(shù)碼管模塊

鍵盤顯示模塊AD及DA模塊電機(jī)模塊8255的PA口和PB口用于擴(kuò)展串轉(zhuǎn)并芯片74LS1648路LED指示燈并轉(zhuǎn)串芯片74LS1658路獨(dú)立式輸入按鍵字符型液晶屏LCD1602時(shí)鐘芯片DS1302四聯(lián)體數(shù)碼管單個(gè)LED段數(shù)碼管數(shù)字溫度傳感器DS18B20EEPROM24C02圖符型液晶屏LCD128644×4矩陣鍵盤數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片DAC0832模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片ADC0809直流電機(jī)步進(jìn)電機(jī)

MCU模塊IO口引線插座RS232接口ISP下載接口

MCS-51-AT89S52并口下載模塊ICD2下載接口RS232接口IO口引線插座

PIC-16F877AIO口引線插座RS232接口ISP下載接口

AVR-TMEGA16L教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)-單片機(jī)：實(shí)驗(yàn)箱功能結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)箱供39教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)-單片機(jī)：實(shí)驗(yàn)箱基本實(shí)驗(yàn)

在實(shí)驗(yàn)箱上，利用核心模塊和八個(gè)外圍模塊，可完成25個(gè)的硬件實(shí)驗(yàn)。由于實(shí)驗(yàn)箱采用的是模塊化設(shè)計(jì)，所以還可以完成其它的擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)，給學(xué)生以充分的發(fā)揮空間。1、I/O口輸出實(shí)驗(yàn)—LED流水燈實(shí)驗(yàn)2、I/O口輸入/輸出實(shí)驗(yàn)—模擬開關(guān)燈3、8255I/O擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)4、無譯碼的七段數(shù)碼管顯示實(shí)驗(yàn)5、BCD碼譯碼的多位數(shù)碼管掃描顯示實(shí)驗(yàn)6、獨(dú)立式鍵盤實(shí)驗(yàn)7、計(jì)數(shù)器實(shí)驗(yàn)8、定時(shí)器實(shí)驗(yàn)9、單個(gè)外部中斷實(shí)驗(yàn)10、多個(gè)中斷同時(shí)存在實(shí)驗(yàn)11、矩陣鍵盤掃描實(shí)驗(yàn)12、串行端口輸出擴(kuò)充實(shí)驗(yàn)13、串行端口輸入擴(kuò)充實(shí)驗(yàn)14、單片機(jī)與PC之間串行通信實(shí)驗(yàn)15、雙機(jī)通信實(shí)驗(yàn)16、I2C總線——AT24Cxx存儲(chǔ)器讀寫17、溫度傳感器DS18B20實(shí)驗(yàn)18、實(shí)時(shí)時(shí)鐘DS1302實(shí)驗(yàn)19、A/D轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)20、D/A轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)21、液晶顯示的控制1（44780）22、液晶顯示的控制2（KS010823、直流電機(jī)控制實(shí)驗(yàn)24、步進(jìn)電機(jī)控制實(shí)驗(yàn)25、16X16陣列LED顯示實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)-單片機(jī)：實(shí)驗(yàn)箱基本實(shí)驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)箱上，利用核心模40Proteus電子設(shè)計(jì)與仿真平臺(tái)課件41適合于嵌入式系統(tǒng)課程的入門學(xué)習(xí)由一塊綜合實(shí)驗(yàn)板和附屬外設(shè)部件組成Proteus設(shè)計(jì)工程文件和指導(dǎo)書，授課課件12個(gè)實(shí)驗(yàn)可以幫助學(xué)生平穩(wěn)地從單片機(jī)過渡到ARM結(jié)構(gòu)體系教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)-ARM適合于嵌入式系統(tǒng)課程的入門學(xué)習(xí)由一塊綜合實(shí)驗(yàn)板和附屬外設(shè)部件42實(shí)驗(yàn)流程PROTEUS軟件實(shí)驗(yàn)原理圖繪制程序編寫、編譯裝載HEX代碼調(diào)試得到正確仿真效果實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)硬