Proteus電子設(shè)計與仿真平臺課件

電子設(shè)計開發(fā)與仿真平臺廣州市風標電子技術(shù)有限公司PROTEUS電子設(shè)計開發(fā)與仿真平臺廣州市風標電子技術(shù)有限公司PROTEU1主要內(nèi)容Proteus概述ProteusISIS的特點ProteusProSPICE仿真與虛擬儀器Proteus虛擬系統(tǒng)模型(VSM)ProteusPCB設(shè)計實例演示Proteus教學實驗系統(tǒng)演示主要內(nèi)容Proteus概述2——從概念到完成Proteus是英國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、單片機編程、系統(tǒng)仿真到PCB設(shè)計一氣呵成。真正實現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計。ISIS原理圖設(shè)計與仿真ARES線路板設(shè)計實物——從概念到完成Proteus是英國LabcenterIS3ProSPICEISIS混合模式仿真

設(shè)計仿真平臺

ASF高級圖表仿真VSMARESPCB設(shè)計ProteusDesignSuite8051/52PICAVRARMHC118086……ProteusVSMDesignSuiteProteusPCBDesignSuiteProteus的構(gòu)成Proteus是一個基于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)計平臺。ProSPICEISIS4主要內(nèi)容Proteus概述ProteusISIS的特點ProteusProSPICE仿真與虛擬儀器微處理器系統(tǒng)仿真(VSM)ProteusPCB設(shè)計實例演示Proteus教學實驗系統(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Proteus智能原理圖輸入系統(tǒng)（ISIS）是原理圖設(shè)計和電路仿真的基本平臺。ISIS繪圖簡單快捷，特別是新的7.1版以后，鼠標功能大大加強，并新增了設(shè)計瀏覽器用于原理圖與PCB的交叉檢查。個性化的編輯環(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。并且可以實況預覽和選擇器件的PCB封裝。層次化設(shè)計：支持多頁或子電路設(shè)計仿真日志：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6ISIS（智能原理圖輸入系統(tǒng)）的特點原理圖自動連線,自動標號：自動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)計輸出

：原理圖（包括仿真時的畫面）以多種格式圖片輸出以便發(fā)表與存檔；設(shè)計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7主要內(nèi)容Proteus概述ProteusISIS的特點ProteusProSPICE仿真與虛擬儀器微處理器系統(tǒng)仿真(VSM)ProteusPCB設(shè)計實例演示Proteus教學實驗系統(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－實時直觀地反映電路設(shè)計的仿真結(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的整個電路分析是ISIS原理圖設(shè)計模塊的延續(xù)，它提供了大量的虛擬儀器、曲線圖表、激勵源和探針等仿真工具：探針－電壓探針、電流探針；電路激勵－14種激勵信號源；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，用于實時采集和測量電壓/電流信號。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的電壓值，而在數(shù)字電路中，記錄邏輯電平及其強度。

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：單頻率調(diào)頻波信號發(fā)生器Pwlin：任意分段線性脈沖信號發(fā)生器File：File信號發(fā)生器，數(shù)據(jù)來源于ASCII文件Audio：音頻信號發(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：單邊沿信號發(fā)生器DPulse：單周期數(shù)字脈沖發(fā)生器DClock：數(shù)字時鐘信號發(fā)生器DPattern：模式信號發(fā)生器Scriptable：腳本化波形發(fā)生器仿真工具－激勵源(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)計數(shù)/定時器(COUNTERTIMER)虛擬終端(VIRUALTERMINAL)信號發(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電壓箭頭顯示電流方向

探針實時顯示電壓/電流值仿真暫停時顯示元件引腳信息

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運行程序交互式仿真不同顏色電路連線顯示相應電壓探針實時顯示仿真暫停時15主要內(nèi)容Proteus概述ProteusISIS的特點ProteusProSPICE仿真與虛擬儀器微處理器系統(tǒng)仿真(VSM)ProteusPCB設(shè)計實例演示Proteus教學實驗系統(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，完成單片機系統(tǒng)的設(shè)計。Proteus目前的仿真模型達到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。同時模型庫中包含了LED/LCD顯示、鍵盤、按鈕、開關(guān)、常用電機等大量通用外圍設(shè)備。VSM能仿真多個CPU，它能便利處理含兩個或以上微控制器的系統(tǒng)設(shè)計。

Proteus微處理器系統(tǒng)仿真(VSM)17內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器窗口在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)試斷點處理器程序計數(shù)器的當前位置

SFR存儲器窗口CPU寄存器窗口觀測窗口內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器窗口在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，仿真時就能直接在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中只集成了單片機的匯編編譯器。當使用高級語言（如C語言）進行程序設(shè)計時，需要應用第三方的集成開發(fā)環(huán)境（IDE），例如：IAR’sEmbeddedWorkbenchKeilMicrochip’sMP-LABAtmel’sAVRstudio

對于特定的集成開發(fā)環(huán)境，還可以進行與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處于運行狀態(tài)Proteus同時進入運行狀態(tài)Proteus與Keil聯(lián)調(diào)Keil處于運行狀態(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模型實際溫度測量板Proteus仿真電路

通過串口物理接口（COMPIM）模型，可以實現(xiàn)虛擬仿真電路與外部實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)其他計算機的雙向網(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ProteusProSPICE仿真與虛擬儀器微處理器系統(tǒng)仿真(VSM)ProteusPCB設(shè)計實例演示Proteus教學實驗系統(tǒng)演示主要內(nèi)容Proteus概述25ProteusPCB設(shè)計

Proteus不僅能完成電路的仿真與分析，它的另一個強大功能是運用ARES來完成PCB設(shè)計?？梢哉fARES這個高性能的，集成了真正世界級的基于形狀的布線器的PCB設(shè)計工具是對ProteusISIS的完美補充。支持16個銅箔層、2個絲印層、4個機械層加板邊、禁止布線區(qū)、阻焊區(qū)及錫膏覆蓋區(qū)。ProteusPCB設(shè)計Proteus不僅能26ARES的封裝庫包括標準的SMT封裝、IPC7351封裝和雙列直插封裝，共四千多個（7.5sp2）。ProteusPCB設(shè)計豐富的器件封裝ARES的封裝庫包括標準的SMT封裝、IPC7327PROTEUSPCB設(shè)計增強的設(shè)計規(guī)則管理器用戶可以通過設(shè)計管理器配置設(shè)計規(guī)則對特定的層，特定的網(wǎng)絡(luò)或一組網(wǎng)絡(luò)進行管理,還可以創(chuàng)建任意數(shù)量的設(shè)計規(guī)則。

網(wǎng)絡(luò)選擇導線和過孔定義板層設(shè)定飛線顯示PROTEUSPCB設(shè)計增強的設(shè)計規(guī)則管理器28器件布局（自動＋手工）自動布線PROTEUSPCB設(shè)計自動布局與布線ARES支持手工布與自動布局布線。在布局時可以以任意角度擺放器件，在布線時我們可以選擇4種布線方式：全局基于形狀的自動布線，交互式布線，用戶腳本化布線，外部自動布線器布線。器件布局（自動＋手工）自動布線PROTEUSPCB設(shè)計自29Proteus基于形狀的自動布線器在BGA器件引腳周圍布線前后PROTEUSPCB設(shè)計基于形狀的布線器ARES包含了一個世界級的集成的基于形狀的自動布線器，使用了高級的、被證實了的、基于代價沖突的優(yōu)化算法以最大化布通率。Proteus基于形狀的自動布線器在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，還增加了對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，因布線密度過高導致自動布線無法完成經(jīng)過門交換優(yōu)化后，降低了布線密度，可輕松完成自動布線ProteusPCB設(shè)計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32ProteusPCB設(shè)計支持器件和PCB的3D預覽ProteusPCB設(shè)計支持器件和PCB的3D預覽33主要內(nèi)容Proteus概述ProteusISIS的特點ProteusProSPICE仿真與虛擬儀器微處理器系統(tǒng)仿真(VSM)ProteusPCB設(shè)計實例演示Proteus教學實驗系統(tǒng)演示主要內(nèi)容Proteus概述34模擬電路動態(tài)電路仿真

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

單片機協(xié)同外圍器件仿真

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

鍵盤顯示模塊AD及DA模塊電機模塊8255的PA口和PB口用于擴展串轉(zhuǎn)并芯片74LS1648路LED指示燈并轉(zhuǎn)串芯片74LS1658路獨立式輸入按鍵字符型液晶屏LCD1602時鐘芯片DS1302四聯(lián)體數(shù)碼管單個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直流電機步進電機

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教學實驗系統(tǒng)-單片機：實驗箱功能結(jié)構(gòu)實驗箱供39教學實驗系統(tǒng)-單片機：實驗箱基本實驗

在實驗箱上，利用核心模塊和八個外圍模塊，可完成25個的硬件實驗。由于實驗箱采用的是模塊化設(shè)計，所以還可以完成其它的擴展實驗，給學生以充分的發(fā)揮空間。1、I/O口輸出實驗—LED流水燈實驗2、I/O口輸入/輸出實驗—模擬開關(guān)燈3、8255I/O擴展實驗4、無譯碼的七段數(shù)碼管顯示實驗5、BCD碼譯碼的多位數(shù)碼管掃描顯示實驗6、獨立式鍵盤實驗7、計數(shù)器實驗8、定時器實驗9、單個外部中斷實驗10、多個中斷同時存在實驗11、矩陣鍵盤掃描實驗12、串行端口輸出擴充實驗13、串行端口輸入擴充實驗14、單片機與PC之間串行通信實驗15、雙機通信實驗16、I2C總線——AT24Cxx存儲器讀寫17、溫度傳感器DS18B20實驗18、實時時鐘DS1302實驗19、A/D轉(zhuǎn)換實驗20、D/A轉(zhuǎn)換實驗21、液晶顯示的控制1（44780）22、液晶顯示的控制2（KS010823、直流電機控制實驗24、步進電機控制實驗25、16X16陣列LED顯示實驗教學實驗系統(tǒng)-單片機：實驗箱基本實驗在實驗箱上，利用核心模40Proteus電子設(shè)計與仿真平臺課件41適合于嵌入式系統(tǒng)課程的入門學習由一塊綜合實驗板和附屬外設(shè)部件組成Proteus設(shè)計工程文件和指導書，授課課件12個實驗可以幫助學生平穩(wěn)地從單片機過渡到ARM結(jié)構(gòu)體系教學實驗系統(tǒng)-ARM適合于嵌入式系統(tǒng)課程的入門學習由一塊綜合實驗板和附屬外設(shè)部件42實驗流程PROTEUS軟件實驗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驗系統(tǒng)硬