電路仿真軟件在電路設(shè)計中的應(yīng)用

1、Proteus電路仿真軟件在電路設(shè)計中的應(yīng)用摘要：隨著現(xiàn)代計算機技術(shù)的迅速發(fā)展,使用EDA軟件進行的電路設(shè)計與仿真已經(jīng)成為現(xiàn)代電子技術(shù)系統(tǒng)設(shè)計的必然趨勢,在實際電路設(shè)計中引入EDA技術(shù)能有效提高設(shè)計效率,該文介紹了Proteus軟件的功能和特點,并結(jié)合了具體的例子說明了如何用Proteus實現(xiàn)EDA輔助設(shè)計與仿真。關(guān)鍵詞：EDA PROTEUS 計算機輔助設(shè)計 仿真0引言測井五公司技術(shù)研究室目前承擔(dān)分公司各項科研項目和技術(shù)革新，在實際運行中涉及相關(guān)電路設(shè)計，電路的真實性需要成品驗證，這種傳統(tǒng)方法成本高風(fēng)險大，實驗周期長，根據(jù)實際需要和適用性，研究室引入了易用的小規(guī)模Proteus軟件對設(shè)計電路

2、進行仿真，提前對所設(shè)計電路進行仿真測試和評估，電路成品有很高的符合率，有效降低了設(shè)計成本和實驗周期，以下簡述Proteus電路仿真軟件在實際電路設(shè)計中的應(yīng)用，并以實例加以講解。1 Proteus簡介Proteus軟件是英國Labcenter electronics公司的EDA工具軟件，是一個電子設(shè)計的教學(xué)平臺、實驗平臺和創(chuàng)新平臺，涵蓋了電工電子實驗室、電子技術(shù)實驗室、單片機應(yīng)用實驗室等的全部功能。它運行于Windows操作系統(tǒng)上，可以仿真、分析(SPICE)各種模擬器件和集成電路。該軟件的特點是：實現(xiàn)了單片機仿真和SPICE電路仿真相結(jié)合。具有模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真、單片機及其外圍電路組成

3、的系統(tǒng)的仿真、RS232動態(tài)仿真、I2C調(diào)試器、SPI調(diào)試器、鍵盤和LCD系統(tǒng)仿真的功能；有各種虛擬儀器，如示波器、邏輯分析儀、信號發(fā)生器等。支持主流單片機系統(tǒng)的仿真。目前支持的單片機類型有：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Phil-lips公司的ARM(LPC系列)等。提供軟件調(diào)試功能。在硬件仿真系統(tǒng)中具有全速、單步、設(shè)置斷點等調(diào)試功能，同時可以觀察各個變量、寄存器等的當(dāng)前狀態(tài)，因此在該軟件仿真系統(tǒng)中，也必須具有這些功能；同時支持第三方的軟件編譯和調(diào)試環(huán)境，如Keil、ADS等軟件。具有原理圖繪制功能。能夠

4、進行SCH(原理圖)和PCB(印刷板)電路的設(shè)計。2 使用Proteus軟件進行簡單電路的仿真Proteus軟件仿真簡單的橋式整流二極管穩(wěn)壓電路，軟件提供的虛擬測量儀器，能夠簡單方便的仿真測量電路各處的波形和電壓。下圖是橋式整流二極管穩(wěn)壓電路的仿真圖。變壓器TR1初級放置兩個正弦波信號源，信號幅值設(shè)置為110V，相位分別設(shè)置為0度和180度，用來模擬220V正弦波交流電。變壓器TR1的初次級變比為10:1，次級兩端在虛擬示波器的顯示窗口可以看到幅值為20V左右的正弦波交流波形。經(jīng)過D1-D4組成的橋式整流電路以后，正弦波交流電的負半周被整流橋翻轉(zhuǎn)，變成脈動直流，但是此時的直流分量非常低，直流電

5、壓表指示接近0V（理想情況下仿真）。橋式整流波形圖加入濾波電容后，脈動的直流電在電容兩端建立了直流電壓，大部分的交流分量被濾波電容濾除。加入濾波電容后的波形加入12V穩(wěn)壓二極管后，限流電阻后部的負載兩端電壓被穩(wěn)定在12V左右，電壓更加的穩(wěn)定平直。加入穩(wěn)壓二極管后的波形使用Proteus進行簡單電路的仿真，能夠直觀方便的看到電路的運行狀態(tài)，各點的電壓波形，有助于增強對各類基本電路的理解，為設(shè)計復(fù)雜電路打好基礎(chǔ)。3 使用Proteus軟件進行單片機的仿真Proteus軟件對常用的主流單片機仿真都有很好的支持，把電路調(diào)試和單片機仿真結(jié)合在一起，單片機的軟件可以直接加載到Proteus電路圖中的單片機

6、中運行和仿真。下面是爬行器項目中主控單片機的通訊仿真。仿真電路中放置兩片AT89C52單片機，一片用來運行爬行器主控程序，另一片用來模擬地面接收和指令發(fā)送。測量儀表使用了四路虛擬示波器和虛擬串口窗口。在四路虛擬示波器中，我們能夠監(jiān)視關(guān)鍵點的波形。虛擬串行窗口中，能夠顯示線路上傳輸?shù)拇行蛄写a，以16進制方式分字顯示。在電路圖中的單片機器件U1上雙擊，打開編輯元件窗口，選擇需要加載的單片機程序文件（MCU程序.hex），該文件是編譯好的十六進制HEX文件；設(shè)定單片機的時鐘頻率（12Mhz）；確定即可。在單片機U2上雙擊，打開編輯元件窗口，選擇需要加載的單片機程序文件（SENDTEST程序.hex

7、），該文件是編譯好的十六進制HEX文件；設(shè)定單片機的時鐘頻率（12Mhz）；確定即可。點擊左下角的運行按鈕，電路開始仿真。仿真情況如下圖所示：單片機的各個端口，用藍色、紅色和灰色三種色塊表示當(dāng)前的端口電平，藍色代表低電平，紅色代表高電平，灰色代表電平不定，一般為高阻或者高頻變化。電路仿真中，根據(jù)程序的執(zhí)行情況，端口電平會不斷閃動。示波器窗口中顯示了關(guān)鍵點的波形，圖中分別顯示了收發(fā)邏輯、上傳編碼、模擬速度脈沖、溫度電平四個波形。能夠通過示波器的刻度，讀出300毫秒的發(fā)送、200毫秒接收的收發(fā)邏輯周期；選擇示波器上的時間旋鈕，還能夠清晰的展開上傳數(shù)據(jù)的每一位，非常直觀方便。串行端口不斷閃動的16進制編碼，表示數(shù)據(jù)總線上接收到的串行序列數(shù)值，能夠直觀的判斷單片機發(fā)送數(shù)據(jù)的正確性。4 總結(jié)Proteus電路仿真軟件功能非常強大，在電路設(shè)計中，能夠直觀有效的觀察電路的運行狀態(tài)，工作點和電路參數(shù)，利用仿真來調(diào)整電路參數(shù)達到設(shè)計目的，有事半功倍的效果，尤其在單片機程序調(diào)試過程中，無需搭建實驗電路板，能夠跟Keil C單片機程序開發(fā)軟件直接聯(lián)調(diào)，方便快捷的調(diào)試單片機的程序