基于PROTEUS的硬件仿真PPT课件

1 基于PROTEUS的电路与系统仿真技术 主讲人 廖一鹏单位 福州大学物理与信息工程学院 2 内容提要 第一章PROTEUS基本操作第二章PROTEUS原理图设计与仿真第三章单片机系统的PROTEUS设计与仿真第四章PROTEUS综合应用 3 1 1概述 Proteus是英国Labcenter公司开发的EDA工具软件 它不仅是模拟电路 数字电路 模 数混合电路的设计与仿真平台 更是目前世界上最先进 最完整的多种型号微控制器 P4 系统的设计与仿真平台 具有丰富的元器件模型库 激励源 虚拟仪器和图表仿真 从1989年问世至今 经过了近20年的发展和完善 功能和性能越来越好 已得到广泛应用 4 Proteus结构体系 Proteus是一个完整的嵌入式系统软 硬件设计仿真平台 主要功能 1 电路与微处理器系统设计与仿真 2 PCB设计系统 5 1 2ProteusISIS ProteusVSM所包含的内容都已整合到ISIS中 ISIS实际是ProteusVSM的设计与仿真平台 该软件的特点是 具有强大的原理图绘制功能 具有模拟电路仿真 数字电路仿真 单片机及其外围电路组成的系统的仿真 有各种虚拟仪器 如示波器 逻辑分析仪 信号发生器等 6 支持主流单片机系统的仿真 目前支持的单片机类型有 68000系列 8051系列 AVR系列 PIC12系列 PIC16系列 PIC18系列 Z80系列 HC11系列以及各种外围芯片 提供软件调试功能 在硬件仿真系统中具有全速 单步 设置断点等调试功能 同时可以观察各个变量 寄存器等的当前状态 因此在该软件仿真系统中 也必须具有这些功能 同时支持第三方的软件编译和调试环境 如KeilC51uVision2等软件 7 1 2 1ISIS窗口 8 1 2 2ISIS窗口功能 预览窗口 TheOverviewWindow 它具有两个功能 1 当你在元件列表中选择一个元件时 它会显示该元件的预览图 2 当你的鼠标焦点落在原理图编辑窗口时 即放置元件到原理图编辑窗口后或在原理图编辑窗口中点击鼠标后 它会显示整张原理图的缩略图 并会显示一个绿色的方框 你可用鼠标改变绿色的方框的位置 从而改变原理图的可视范围 9 1 2 2ISIS窗口功能 原理图编辑窗口 TheEditingWindow 顾名思义 它是用来绘制原理图的 蓝色方框内为可编辑区 元件要放到它里面 注意 这个窗口是没有滚动条的 你可用预览窗口来改变原理图的可视范围 10 1 2 2ISIS窗口功能 模型选择工具栏 ModeSelectorToolbar 主要模型 MainModes 1 选择元件 components 默认选择的 2 放置连接点3 放置标签 用总线时会用到 4 放置文本5 用于绘制总线6 用于放置子电路7 用于即时编辑元件参数 先单击该图标再单击要修改的元件 11 1 2 2ISIS窗口功能 配件 Gadgets 1 终端接口 terminals 有VCC 地 输出 输入等接口2 器件引脚 用于绘制各种引脚3 仿真图表 graph 用于各种分析 如NoiseAnalysis4 录音机5 信号发生器 generators 6 电压探针 使用仿真图表时要用到7 电流探针 使用仿真图表时要用到8 虚拟仪表 有示波器等 12 1 2 2ISIS窗口功能 2D图形 2DGraphics 1 画各种直线2 画各种方框3 画各种圆4 画各种圆弧5 画各种多边形6 画各种文本7 画符号8 画原点等 13 1 2 2ISIS窗口功能 元件列表 TheObjectSelector 用于挑选元件 终端接口 信号发生器 仿真图表等 举例 当你选择 元件 components 单击 P 按钮会打开挑选元件对话框 选择了一个元件后 单击了 OK 后 该元件会在元件列表中显示 以后要用到该元件时 只需在元件列表中选择即可 14 1 2 2ISIS窗口功能 方向工具栏 OrientationToolbar 旋转 旋转角度只能是90的整数倍 翻转 完成水平翻转和垂直翻转 使用方法 先右键单击元件 再点击 左击 相应的旋转图标 15 1 2 2ISIS窗口功能 仿真工具栏仿真控制按钮1 运行2 单步运行3 暂停4 停止 16 1 2 2ISIS窗口功能 17 1 2 2ISIS窗口功能 18 1 2 2ISIS窗口功能 19 1 2 3ISIS文件操作 1 开始一个新的设计 StartingaNewDesign 启动ISIS或在ISIS中执行命令新建 NewDesign将出现一张空的A4纸 新设计的缺省名字为UNTITLED DSN 设计文件扩展名为DSN 2 加载一个现有的设计 LoadDesign 在ISIS中执行命令加载 LoadDesign将出现对话框 选择设计文件所在的路径后双击设计文件即可加载该设计到编辑窗口 Proteus在其安装目录下的Samples文件夹下提供了大量设计范例 供我们学习参考 20 1 2 3ISIS文件操作 3 保存设计 SavingtheDesign 保存 SaveDesign 命令保存文件 在保存对话框中选择保存路径和文件名 建议保存在自己文件夹中 并按设计内容取名保存以便以后查阅 比如这里可保存为D MCU AT89C51 DSN 若原先已保存过 原先的旧文件就会在名字前加了前缀Backupof 也可以用另存为 Saveas命令把设计保存到另一个文件中 21 探针 电压探针 Voltageprobes 即可在模拟仿真中使用 也可在数字仿真中使用 在模拟电路中记录真实的电压值 而在数字电路中 记录逻辑电平及其强度 电流探针 Currentprobes 仅可在模拟电路中使用 并可显示电流方向 探针既可用于基于图表的仿真 也可用于交互式仿真中 22 激励源 DC 直流电压源 Sine 幅值 频率 相位可控的正弦波发生器 Pulse 幅值 周期和上升 下降沿时间可控的模拟脉冲发生器 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 DState 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 23 模拟脉冲激励源 用于为仿真分析产生各种周期输入信号 包括方波 锯齿波 三角波及单周期短脉冲 模拟脉冲信号输出 24 指数脉冲激励源 产生与RC充电 放电电路相同的脉冲波 指数信号输出 25 单频率调频波激励源 调频波信号输出 26 Pwlin信号激励源 任意分段线性脉冲 信号发生器 Pwlin信号输出 27 File信号激励源 发生器的数据来源于ASCII文件 BAK文件信号输出 28 音频信号激励源 使用WindowsWAV文件作为输入文件 结合音频分析图表 可以听到电路对音频信号处理后的声音 音频信号输出 29 单周期数字脉冲激励源 数字脉冲信号输出 30 数字时钟信号激励源 数字时钟信号输出 31 数字模式信号激励源 数字模式信号输出 32 虚拟仪器 虚拟示波器 OSCILLOSCOPE 逻辑分析仪 LOGICANALYSER 定时计数器 COUNTERTIMER 虚拟终端 VIRUALTERMINAL SPI调试器 SPIDEBUGGER I2C调试器 I2CDEBUGGER 信号发生器 SIGNALGENERATOR 模式发生器 PATTERNGENERATOR 电压表和电流表 AC DCvoltmeters ammeters 33 模式发生器 模式发生器编码信号 调试端口输出模式信号 34 虚拟终端 35 模式发生器编码信号 虚拟终端输出模式信号 36 信号发生器 调幅 正弦信号参数 37 调幅信号输出 信号发生器参数设置 38 曲线图表 模拟图表 ANALOGUE 数字图表 DIGITAL 混合分析图表 MIXED 频率分析图表 FREQUENCY 转移特性分析图表 TRANSFER 噪声分析图表 NOISE 失真分析图表 DISTORTION 傅立叶分析图表 FOURIER 音频分析图表 AUDIO 交互分析图表 INTERACTIVE 一致性分析图表 CONFORMANCE 直流扫描分析图表 DCSWEEP 交流扫描分析图表 ACSWEEP 39 基于转移特性分析图表的电路分析 40 数字分析图表 用于绘制逻辑电平值随时间变化的曲线 图表中的波形代表单一数据位或总线的二进制电平值 41 混合分析图表 可以在同一图表中同时显示模拟和数字信号的波形 42 直流扫描分析 可以观察电路元件参数值在用户定义范围内发生变化时 对电路工作状态 电压或电流 的影响 如观察电阻值 晶体管放大倍数 电路工作温度等参数变化对电路工作状态的影响 也可以通过扫描激励元件参数值实现直流传输特性的测量 43 交流扫描分析可以建立一组反映元件在参数值发生线性变化时的频率特性曲线 主要用来观测相关元件参数值发生变化时对电路频率特性的影响 44 交互式仿真 741放大电路 交互式电路仿真是电路分析的一个最重要的部分 输入原理图后 通过在期望的观测点放置电流 电压探针 或虚拟仪器 点击运行按钮 即可观测到电路的实时输出 45 基于图表的电路仿真与分