关闭

关闭

关闭

封号提示

内容

首页 Proteus教程.ppt

Proteus教程.ppt

Proteus教程.ppt

上传者: jayrainet 2012-07-05 评分 0 0 0 0 0 0 暂无简介 简介 举报

简介:本文档为《Proteus教程ppt》,可适用于IT/计算机领域,主题内容包含ProteusVSM仿真与分析ProteusVSM仿真与分析Proteus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)。符等。

ProteusVSM仿真与分析ProteusVSM仿真与分析Proteus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。ProteusVSM有两种不同的仿真方式:交互式仿真和基于图表的仿真。交互式仿真实时直观地反映电路设计的仿真结果基于图表的仿真(ASF)用来精确分析电路的各种性能如频率特性、噪声特性等。ProteusVSM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:探针直接布置在线路上用于采集和测量电压电流信号电路激励系统的多种激励信号源虚拟仪器用于观测电路的运行状况曲线图表用于分析电路的参数指标。仿真工具激励源DC:直流电压源。Sine:正弦波发生器。Pulse:脉冲发生器。Exp:指数脉冲发生器。SFFM:单频率调频波信号发生器。Pwlin:任意分段线性脉冲信号发生器。File:File信号发生器数据来源于ASCII文件。Audio:音频信号发生器数据来源于wav文件。DState:单稳态逻辑电平发生器。DEdge:单边沿信号发生器。DPulse:单周期数字脉冲发生器。DClock:数字时钟信号发生器。DPattern:模式信号发生器。Proteus激励源的可编辑格式示例如图所示。图Proteus激励源的可编辑格式示例仿真工具虚拟仪器虚拟示波器(OSCILLOSCOPE)。逻辑分析仪(LOGICANALYSER)。计数器、定时器(COUNTERTIMER)。虚拟终端(VIRUALTERMINAL)。信号发生器(SIGNALGENERATOR)。模式发生器(PATTERNGENERATOR)。交直流电压表和电流表(ACDCvoltmetersammeters)。SPI调试器(SPIDEBUGGER)。IC调试器(ICDEBUGGER)。Proteus的部分虚拟仪器(虚拟终端显示器、四通道示波器和SPI、IC调试器)Proteus激励源的可编辑格式示例如图所示。图Proteus激励源的可编辑格式示例交互式仿真实例(放大电路)高级仿真(ASF)实例(放大电路分析)如图所示。图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清单。放大电路的噪声分析如图所示。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。放大电路的失真分析如图所示。图放大电路的噪声分析图放大电路的失真分析Proteus微处理器系统仿真Proteus微处理器系统仿真单片机系统的仿真是ProteusVSM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。CPU模型有ARM(LPCxx)、PIC、AtmelAVR、MotorolaHCXX以及系列。同时模型库中包含了LEDLCD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。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所示。图微处理器交互仿真实例原理图中的P为虚拟串口通过适当设置和引用可以直接实现模拟与实际电路一样的串行通信效果避免了涉及外围及与PC之间的通信无法实现的情况。在Proteus中虚拟元件及虚拟仪器的种类很多我们不必担心单片机与上位机之间的通信如何来仿真的问题。图虚拟仿真电路与外部实际电路的双向通信Proteus与Keil联调Proteus与汇编程序调试软件Keil可实现联调在微处理器运行中如果发现程序有问题可直接在Proteus的菜单中打开Keil对程序进行修改如图所示。图Proteus与Keil的联调ProteusARES的应用预览功能ProteusARES的应用预览功能Proteus的ARES软件具有PCB(印刷电路板)设计的强大功能。新的Proteus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所示。图Proteus的PCB三维预览Proteus跟我做Proteus软件的安装与运行Proteus跟我做Proteus软件的安装与运行Proteus软件目前的最新版本为先按要求把软件安装到计算机上安装结束后在桌面的“开始”程序菜单中单击运行原理图(ISISProfessional)或PCB(AREProfessional)设计界面。ISISProfessional在程序中的位置如图所示。图ISISProfessional在程序中的位置图为ISISProfessional运行时的界面。图ISISProfessional运行时的界面一阶动态电路的设计与仿真一阶动态电路的设计与仿真我们都知道学习软件的最大困惑是想一下子能够上手但看到层层叠叠的英文菜单和详而又细的教程却望而生畏最后会因没有足够的耐心而失去兴趣半途而废。其实对于初学者我们不必了解软件的全部功能只要能够把握它的核心和宗旨的东西拿来就能用能快速玩转是最开心不过的了。至于内部的详细功能在有了兴趣和信心之后再具体学习即可。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。元件的拾取在桌面上选择【开始】【程序】“ProteusProfessional”单击蓝色图标“ISISProfessional”打开应用程序。ISISProfessional的编辑界面如图所示。图ISISProfessional的编辑界面在弹出的对话框中选择“No”选中“以后不再显示此对话框”关闭弹出提示。本例所用到的元件清单如表所示。表例的元件清单用鼠标左键单击界面左侧预览窗口下面的“P”按钮如图所示弹出“PickDevices”(元件拾取)对话框如图所示。图元件拾取对话框ISISProfessional的元件拾取就是把元件从元件拾取对话框中拾取到图形编辑界面的对象选择器中。元件拾取共有两种办法。()按类别查找和拾取元件元件通常以其英文名称或器件代号在库中存放。我们在取一个元件时首先要清楚它属于哪一大类然后还要知道它归属哪一子类这样就缩小了查找范围然后在子类所列出的元件中逐个查找根据显示的元件符号、参数来判断是否找到了所需要的元件。双击找到的元件名该元件便拾取到编辑界面中了。拾取元件对话框共分四部分左侧从上到下分别为直接查找时的名称输入、分类查找时的大类列表、子类列表和生产厂家列表。中间为查到的元件。列表。右侧自上而下分别为元件图形和元件封装图中的元件没有显示封装。图分类拾取元件示意图()直接查找和拾取元件把元件名的全称或部分输入到PickDevices(元件拾取)对话框中的“Keywords”栏在中间的查找结果“Results”中显示所有电容元件列表用鼠标拖动右边的滚动条出现灰色标示的元件即为找到的匹配元件如图所示。这种方法主要用于对元件名熟悉之后为节约时间而直接查找。对于初学者来说还是分类查找比较好一是不用记太多的元件名二是对元件的分类有一个清楚的概念利于以后对大量元件的拾取。图直接拾取元件示意图按照电容的拾取方法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所示。图元件拾取后的界面下面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。电阻要放置两次因为本例中用到两个电阻。放置后的界面如图所示。图元件放置后的界面编辑窗口视野控制学会合理控制编辑区的视野是元件编辑和电路连接进行前的首要工作。编辑窗口的视野平移可用以下方法:在原理图编辑区的蓝色方框内把鼠标指针放置在一个地方后按下“F”则以鼠标指针为中心显示图形。当图形不能全部显示出来时按住“Shift”键移动鼠标指针到上、下、左、右边界则图形自动平移。快速显示想要显示的图形部分时把鼠标指向左上预览窗口中某处并单击鼠标左键则编辑窗口内图形自动移动到指定位置。另外还有两个图标用于显示整个图形以鼠标所选窗口为中心显示图形。编辑窗口的视野缩放用以下方法:先把鼠标指针放置到原理图编辑区内的蓝色框内上下滚动鼠标滚轮即可缩放视野。如果没有鼠标滚轮可使用图标和来放大和缩小编辑窗口内的图形。放置鼠标指针到编辑窗口内想要放大或缩小的地方按“F”(放大)或“F”(缩小)放大或缩小图形按“F”显示整个图形。按住“Shift”键在编辑窗口内单击鼠标左键拖出一个欲显示的窗口。元件位置的调整和参数的修改在编辑区的元件上单击鼠标左键选中元件(为红色)在选中的元件上再次单击鼠标右键则删除该元件而在元件以外的区域内单击右键则取消选择。元件误删除后可用图标找回。单个元件选中后单击鼠标左键不松可以拖动该元件。群选使用鼠标左键拖出一个选择区域使用图标来整体移动。使用图标可整体复制图标用来刷新图面。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。图元件布置先存一下盘。建立一个名为Proteus的目录选主菜单FileSaveDesignAs在打开的对话框中把文件保存为Proteus目录下的“CapDSN”只用输入“Cap”扩展名系统自动添加。下面改变元件参数。左键双击原理图编辑区中的电阻R弹出“EditComponent”(元件属性设置)对话框把R的Resistance(阻值)由kΩ改为kΩ把R的阻值由kΩ改为Ω(缺省单位为Ω)。EditComponent(元件属性设置)对话框如图所示。图元件属性设置对话框注意到每个元件的旁边显示灰色的“<TEXT>”为了使电路图清晰可以取消此文字显示。双击此文字打开一个对话框如图所示。在该对话框中选择“Style”先取消选择“Visible”右边的“FollowGlobal”选项再取消选择“Visible”选项单击“OK”即可。图“TEXT”属性设置对话框也可在元件调用前直接选择主菜单中的【Template】【SetDesignDefaults…】打开画图模板设置选项如图所示。图打开模板设计对话框接着出现EditDesignDefaults(编辑模板设计)对话框如图所示。在“Showhiddentext”选项中把对勾去掉然后单击“OK”即可。每个元件的旁边不再显示灰色的“<TEXT>”。图编辑模板设计对话框电路连线电路连线采用按格点捕捉和自动连线的形式所以首先确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所示。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”图标即可如图所示。记住按一下存盘图标。图连接好的电路原理图图重新回到元件拾取界面电路的动态仿真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。首先在主菜单“System”“SetAnimationOptions”中设置仿真时电压及电流的颜色及方向如图所示。图AnimatedCircuitsConfiguration对话框在随后打开的对话框中选择“ShowWireVoltagebyColour”和“ShowWireCurrentwithArrows”两项即选择导线以红、蓝两色来表示电压的高低以箭头标示来表示电流的流向。单击ProteusISIS环境中左下方的仿真控制按钮中的运行按钮开始仿真。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如图所示。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。看到灯闪了一下如图所示。由于充电时间常数为秒放电时间常数小一些瞬间放电所以灯亮的时间很短。如果放电时间常数再大则不易观察到灯亮的效果。在运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。图电容充电过程的仿真图电容放电过程的仿真文件的保存在设计过程中要养成不断存盘的好习惯以免突发事件而造成事倍功半的效果影响学习情绪。最好先建立一个存放“*DSN”文件的专用文件夹你会发现在这个文件夹中除了刚刚设计完成的“CapDSN”文件外还有很多其他扩展名的文件可以统统删除。下次打开时可直接双击“CapDSN”文件或先运行Proteus再打开“CapDSN”文件。变式演练下面来尝试自己动手设计一个电容充放电电路如图所示。与刚才的电路不同的是这个电路选用了两个一位开关代替原来的一个两位开关在充放电回路中分别串入了直流数字电流表在电容两端并接了一个电压表用于观察充放电过程中的电流及电压的变化另外放电回路中取消了放电电阻充电电阻值和电容值也都有变化图变式演练电路图所用元件名称及所属的库文件如表所示可采取直接查询法来拾取表中元件。表变式演练的元件清单选取虚拟仪器图标来获取直流电压表和电流表如图所示。由上而下的仪器分别为示波器(OSCILLOSCOPE)、逻辑分析仪(LOGICANALYSER)、计数定时器(COUNTERTIMER)、虚拟终端(VIRTUALTERMINAL)、信号发生器(SIGNALGENERATOR)、模式发生器(PATTERNGENERATOR)、直流电压表(DCVOLTMETER)、直流电流表(DCAMMETER)、交流电压表(ACVOLTMETER)和交流电流表(ACAMMETER)。图虚拟仪器菜单两个电流表设置为毫安表分别取名为AM和AM电压表取名为VM。双击电流表出现如图所示的EditComponent(属性设置)对话框照图完成设置。图毫安表的设置把此文件保存为“CAPDSN”。在仿真时注意观察电流表和电压表数值的变化。异步四位二进制计数器的设计及仿真异步四位二进制计数器的设计及仿真从上一节一阶动态电路的例子我们已经对Proteus的基本功能有了初步的认识和了解但是还有一些疑问和不解没有解决。比如怎么知道哪些元件存放在哪些库里怎么知道所用元件的名称等。通过下面这个数字电路的设计实例大家会有进一步的体会。如果已经具备了数字电子技术的知识就会知道这是一个异步时序逻辑电路由四个触发器构成这里选用JK触发器把它们的JK端全接高电平前一级的输出作为后一级的时钟信号。观察四个触发器输出端所组成的二进制数的变化是否为~F(即~)。元件的拾取如果不知道所用元件的确切名字及所在的库可以用查询的方法在所有库里海选。选择主菜单“Library”“PickDeviceSymbol”或直接单击左侧工具箱中的图标后再单击“P”按钮打开如图所示的对话框。采用部分查找法在所查找的元件名关键词中填写“JK”所有“JK”触发器元件都被找出列在图的中间部分查询结果中。选中“JKFF(ACTIVE)”即选中仿真库中的元件单击“OK”元件拾取到对象选择器中。图元件拾取对话框按表所示采用直接查询法把所有元件都拾取到编辑区的元件列表中。表元件清单列表元件连线先放置一个JK触发器。选中左侧电源和接地图标单击“POWER”一个箭头形状的标准数字直流电源(即高电平)出现在元件预览区拖出后与触发器的JK端接上如图所示。图与触发器的JK端连接因为四个触发器的JK端接法都一样故采取复制法画其他三个触发器。用左键选中刚才所画的图形选取上方的复制按钮连续单击鼠标三次得到如图所示的图形。图复制后的四个触发器接下来把前一个触发器的输出端连接到下一个触发器的时钟CLK端上。再把时钟“CLOCK”拖出连在第一个触发器的CLK输入端上如图所示。如果是下降沿触发的触发器则把前一个触发器的Q端连到下一个触发器的时钟CLK端上。把该电路保存为“CounterDSN”。图连接好的异步四位二进制计数器电路的动态仿真为了观察计数器计数的动态过程我们在每个触发器的输出端Q连接一个逻辑电平探测器能够显示和。把LOGICPROBE(BIG)元件拖到图形编辑区内连续双击鼠标三次得到四个逻辑探测器。分别接到每个JK触发器的输出端Q上。最后一个触发器为最高位(MSB)。同时把七段数码显示拖入编辑区。数码管的最左端是高位分别和各触发器的输出端Q相连如图所示。图加上逻辑电平探测器和七段数码管后的电路按下仿真运行按钮四个逻辑探测器组成的四位二进制数从~变化而七段数码管则显示~F。另外我们还观察到每个器件的连线端都有红蓝两色小方块来显示该端的电平变化红色为高电平蓝色为低电平。如图所示十六进制计数器计到显示“E”。图连接好的异步四位二进制计数器电路波形的生成有时为了方便分析我们还会在已绘制好的图中加上波形图。在一个波形图中可以插入多个观测点的波形它们既可以是数字波形也可以是模拟波形或是其他形式的波形。现在我们想把上图中四个触发器的输出端Q的波形分别显示出来。首先要把一个电压探针接在被测点左侧图标和分别为电压和电流探针。四个电压探针分别命名为Q、Q、Q和Q。单击左侧图标选择插入波形的种类。如图所示选择数字波形(DIGITAL)或数字模拟混合波形(MIXED)。图加上逻辑探针后的图形接下来放置波形。选择主菜单【Graph】【EditGraph】在图形编辑区的下方单击鼠标左键拖出一个长方形波形区域再次单击左键确定。选择【Graph】【AddTrace】添加轨迹在弹出的对话框中选择右侧的数字(Digital)波形选中ProbeP中的Q(电压探针加上后所有探针的名称自动出现在这里)单击“OK”(如图所示)Q的坐标出现在波形图中。继续选择【Graph】【AddTrace】选中Q重复上一步骤直到四点波形坐标都加到图形中为止。选择主菜单【Graph】【EditGraph】把波形标题更改为“DIGITALANALYSIS”(数字波形分析)把停止时间改为如图所示。图加入Q的轨迹图修改波形标题横坐标单位选择“Graph”“SimulateGraph”或按空格键生成波形。不需要运行仿真只要执行此命令四个探测点的波形就自动生成了如图所示。这种波形不同于示波器显示的波形它能够静态地保留在原理图中供读者分析或随图形一起输出打印。当按下空格键后它可以再次刷新生成。图计数器的波形图左击波形图的绿色标题栏部分可全屏显示波形并可根据全屏显示的菜单更改波形及背景的颜色拉动竖线在左侧查看各时刻各观测点电平的高低等。变式演练设计一个多谐振荡器输出一个Hz的方波。根据计算公式取C为(μF)设R与R相等则R=R=kΩ。元件清单如表所示。表多谐振荡器元件清单在电容C一端和的输出端分别放置电压探针以生成这两点的波形。其中Vc选择为模拟波形(Analog)Vo为数字波形(Digital)。波形的停止时间不要选得太大以免生成时间太长因为周期为ms停止时间选为ms即可。另外把这两点的波形接到示波器上观察。从虚拟仪器中拖出示波器按图接好。单击仿真运行开始按钮自动弹出示波器界面。通过选择和调整相应按钮和旋钮把电容的充放电波形和输出方波显示出来如图所示。单击仿真停止按钮示波器自动关闭最好不要在示波器界面上关闭示波器否则下次仿真运行时示波器将不会再出现需要从主菜单的“Debug”“DigitalOscilloscope”中调出。图多谐振荡器图示波器界面C与接口电路的调试及仿真C与接口电路的调试及仿真以上两个例子是基于电工电子技术的电路设计与仿真。其实Proteus真正超群之处在于它对单片机电路的设计与仿真。它与单片机的程序设计软件Keil兼容能够把Keil编译好的“*Hex”文件置入Proteus的单片机硬件中从而实现软硬件一体的电路仿真。首先要确定计算机中已经安装了Keil软件当然也可以在ProteusISIS提供的源代码编辑器中来进行具体参看第章。在Keil中新建一个“Testuv”工程文件在其下的“testasm”文件中的汇编程序如图所示。图Keil软件下的汇编程序这段程序首先设IO的控制地址为FFFH接下来的三句是写的控制字H到的FFFCH设的PA口为输出口最后两句把一个字节数FH通过数据指针送到的PA口。编译后生成“Testhex”文件。这段程序首先设IO的控制地址为FFFH接下来的三句是写的控制字H到的FFFCH设的PA口为输出口最后两句把一个字节数FH通过数据指针送到的PA口。编译后生成“Testhex”文件。在Proteus中照图拾取元件并连接电路。元件清单为ATC、LS、A、LOGICPROBE其中LS为地址锁存器。图仿真运行中的电路电路连接好后双击ATC芯片出现如图所示的对话框。在“ProgramFile”一项中查找“testhex”文件的路径并加上该文件即可。开始仿真则的PA口输出如图所示的数值即FH。这和在Keil中的汇编语言程序相吻合。图Keil的“testhex”文件载入单片机ATC中以上三个例子分别为电路分析、电子技术和单片机技术中的三个电路可以照顾到初学者的不同知识层次。这里我们只介绍了Proteus的部分功能即电路设计与仿真因为仿真效果的展示可以增加初学者学习的兴趣使初学者对此软件有一个总体的把握。其实Proteus软件还有与Protel软件同样的电子线路设计与制版功能。其闪光之处还在于其对单片机电路的仿真正如最后一个例子所介绍的它能把单片机的程序嵌入到硬件中实现其他仿真软件所不能实现的仿真效果。

用户评论(0)

0/200

精彩专题

上传我的资料

每篇奖励 +2积分

资料评价:

/88
1下载券 下载 加入VIP, 送下载券

意见
反馈

立即扫码关注

爱问共享资料微信公众号

返回
顶部