Proteus嵌入式系统仿真开发平台的使用

1、2022/7/11长江大学 龙从玉1 3 Proteus的使用（1） 1、Proteus的基本性能概述1.1、Proteus由两个主要系统构成： 1）ISIS.EXE（电路原理图设计系统） 2）ARES.EXE（印刷电路版设计系统）Proteus是英国Labcenter公司嵌入式系统仿真开发平台。其系统及元器件的数据库更新升级及时。当前的Proteus 7.10版是2012年1月更新升级的。2.2、Proteus ISIS的主要性能特点：1）Proteus的电路原理图设计系统（ISIS）性能特点： Proteus的元件库：有分离元件、集成器件、还有多种带CPU的可编程序器件。既有理想元件模型。

2、还有根据各种不同厂家及时更新的实际元件模型。2022/7/11长江大学 龙从玉22）Proteus的电路原理图设计系统的仿真实验功能：Proteus电路不仅能做电路基础实验、模拟电路实验与数字电路实验，而且能做单片机与接口实验。为课程设计与毕业设计提供综合系统仿真。由于Proteus的实际元件库以真实生产厂家的及时更新的参数建模，所以仿真分析与实验数据真实可信。在Proteus实时仿真中，还能用直观地用颜色表示电压的大小，用箭头表示电流的方向。Proteus是目前在高校的实验教学中应用较多的软件。 3）Proteus的印刷电路版设计系统(ARES)的性能特点： 在Proteus的印刷电路版设计

3、方面同样采用年度更新升级，PCB的功能更加完备。目前有国际的Proteus ARES不同等级认证考试，有利于学生实验实习实践及毕业就业技术储备。 另有Proteus的印刷电路版设计系统(ARES)的讲解。2022/7/11长江大学 龙从玉32.1、Proteus中ISIS的主窗口介绍：1）三大窗口：编辑窗口、器件工具窗口、浏缆窗口。2）两大菜单：主菜单与辅助菜单(通用工具及专用工具)。2.2、主菜单简介 :1）文件菜单： 新建、加载、保存、打印。2）浏览菜单：图纸网络设置，快捷工具选项。3）编辑菜单：取消、剪切、考贝、粘贴。4）库操作菜单：器件封装库、编辑库管理。5）工具菜单： 实时标注自动放

4、线，网络表生成，电气规则检查。6）设计菜单： 设计属性编辑、添加删除图纸、电源配置。7）图形分析菜单: 传输特性/频率特性分析/编辑图形/增加曲线/运行分析 。8）源文件菜单：选择可编程器件的源文件、编辑工具、外部编辑器等。9）调试菜单： 起动调试、复位调试。10）模板菜单：设置模板格式加栽模板。11）系统菜单：设置运行环境、系统信息、文件路径。12）帮助菜单：帮助文件与设计实例。2、Proteus中ISIS的介绍2022/7/11长江大学 龙从玉42.3、Proteus中ISIS的主窗口示意图主菜单通用工具菜单专用工具菜单电路编辑窗口坐标原点浏览窗口器件工具列表窗口实时仿真按键导入ARES电

5、路元件清单电气规则检查2022/7/11长江大学 龙从玉52.4、Proteus的主菜单示意图点击主菜单2022/7/11长江大学 龙从玉6主菜单编辑工具点击鼠标: 点击此键可取消左键的放置功能,但可编辑对象.选择元器件: 在元件表选中器件,在编辑窗中移动鼠标,点击左键放置器件.标注联接点: 当两条连线交叉时,放个接点表示连通.标志网络线标号:电路联线可用网络标号代替,相同标号的线是相同的.放置文本说明: 是对电路的说明,与电路仿真无关! 放置总线: 当多线并行简化联线,用总线标示.放置子电路: 可将部分电路以子电路形式画在另一图纸上.放置器件引脚: 有普通.反相.正时钟.反时钟.短引脚.总线

6、放置图纸内部终端: 有普通.输入.输出.双向.电源.接地.总线.调试工具放置分析图 : 有模拟.数字.混合.频率特性.传输特性.噪声分析等.放置录音机: 可录/放声音文件.放置电源.信号源: 有直流电源,正弦信号源,脉冲信号源等.放置电压探针: 显示网络线上的电压.放置电流探针: 串联在指定的网络线上,显示电流值.放置虚拟仪器: 有示波器.计数器.RS232终端.SPI调试器.I2C调试器.信号发生器. 图形发生器.直流电压表.直流电流表,交流电压表.交流电流表.图形工具放置各种线: 有器件.引脚.端口.图形线.总线等放置矩形框: 移动鼠标到框的一角,按下左键拖动,释放后完成.放置圆形框: 移

7、动鼠标到圆心,按下左键拖动,释放后完成.放置圆弧线: 鼠标移到起点,按下左键拖动,释放后调整弧长,点击鼠标完成.画闭合多边形: 鼠标移到起点,点击产生折点,闭合后完成.放置文字标签: 在编辑框放置说明文本标签.放置特殊图形: 可在库中选择各种图形放置特殊节点: 可有原点.节点.标签引脚名.引脚号.2.5、 Proteus辅助工具菜单示意图通用工具菜单2022/7/11长江大学 龙从玉73.6、Proteus元件库操作示图555元件分类子分类厂商未定义模拟集成电路库电容库CMOS4000库连接器.插头插座库 数据转换ADC.DAC 调试工具库二极管库ECL1000库电机库电感库拉普拉斯变换库存储

8、器库微处理器库混合模型库简单模型库运算放大库光电器件库可编程逻辑器件 电 阻简单模拟器件扬声器.音响器件开关和继电器开关器件库热电子器件库传感器库晶体管库TTL74系列库TTL74ALS系列555型号类型特性元件图形符号预览元件PCB封装预览确认键2022/7/11长江大学 龙从玉8开始新建设计文档设置编辑环境放置元器件原理图布线建立网络表电气检查是否合格调整结束否是3、电路原理图设计操作电路原理图设计流程如右图：3.1 、建立设计文件：打开ISIS系统，选择合适(默认为：Design Files)类型，建立无标题文件，并在存储时命名即可。3.2、在模板菜单下设置：设计默认或修改规则、编辑文本

9、风格、图形风格、图表颜色等模式。2022/7/11长江大学 龙从玉92N222点击在编辑窗口双击左键Q12N2222放置器件Q12N2222对元件双击左键对元件双击右键删除元件编辑元件参数对元件单击左键或右键确定编辑对象3.3、放置元器件与编辑调试工具的操作1）选择并放置元器件（或编辑调试工具）： 先从元件库（调试工具）中确认元器件（调试工具）至预览窗口，再在编辑窗口，点击鼠标左键，放置元器件或工具。2）改变元器件（或调试工具）的放置方向：对象在编辑窗口时，对器件先单击右键，再点击旋转键。-删除元器件（或工具）：在编辑窗口对要删除对象双击右键删除；-拖动元器件（或工具）：对要拖动对象，按住左键

10、将对象拖到目的地。3）编辑元器件（或编辑调试工具）参数：对元件双击左键，编辑元件参数！对元件按住左键可拖动元件2022/7/11长江大学 龙从玉10例1：编辑电阻参数 从元件库中选定的电阻阻值是100欧，可双击左键，在元件参数对话框中将其改为10K! 当然也可选择隐藏器件的部分参数！3.6、对原理图作电气规则检查 在工具菜单下做电气规则检查，根据有错提示修改，直到通过电气规则检查。3.5、放置连线，绘制电路图: 按左键点击第1个对象(元件), 再按左键点击第2个对象(元件),二者间就有自动连线了!3.4 、编辑(修改)元件参数: 按左键（或右键）选中对象， 按左键编辑(修改)元件参数。双击左键

11、:直接确定并编辑参数。标号标称值类型PCB是否隐藏2022/7/11长江大学 龙从玉11 实时仿真是主要用虚拟仪器（函数信号源、示波器、电压电流表等）实时调节、跟踪电路状态变化的仿真模式。1）电子仿真工具的分类：激励信号源：直流电压源、正弦信号源、脉冲信号源、频率调制信号源等（图表仿真也可用）； 常用开关/按键 ； 虚拟仪器有：示波器及各种信号源等，（虚拟仪器子在图表仿真时不可用）。4、Proteus的电路实时（交互式）仿真 电路仿真：就是利用电子器件的数学模型，通过计算分析来表现电路工作状态的一种手段。 按仿真类型分为交互式仿真（实时仿真）与图表分析仿真（非实时仿真）。4.1、Proteus

12、电子仿真工具2022/7/11长江大学 龙从玉122）激励信号源初始电平脉冲电平脉冲源4、Proteus的电路实时仿真选择激励源类型；激励信号源既可实时仿真，也可扫频输出做图表分析仿真。设置信号参数。2022/7/11长江大学 龙从玉13逻辑数据：点击一次改变状态,启动前可设置常态。逻辑脉冲：点击一次输出一脉冲,启动前可设置常态。逻辑数据产生器有BCD码和HEX两种。3）常用的开关/按键/数据拨码开关在实时仿真中，可在系统菜单的动画选项中选择电压电流状态指示：在实时仿真中，有箭头表示电流方向。在默认规则中数字引脚颜色表示电平；线段颜色表示电压; 可在默认规则的动画选项下，修改颜色所代表的电平、

13、电压的含义！利用调试工具菜单中电压探针与电流探针，既可实时仿真时显示电压与电流！也可做图表分析时的电压与电流的取样工具！BUTTONSW-SPSTSW-ROT-31LOGICSTATE0LOGICTOGGLED!D!RTDBREAK-3开关和继电器库复位开关(按键),点击时接通,放开时断开。乒乓开关,点击接通,再点击断开。 多状态开关,点击一次改变一个状态。调试工具库数字逻辑工具4、Proteus的电路仿真2022/7/11长江大学 龙从玉141.示波器2.逻辑分析仪3.定时/计数器4.虚拟终端5.SPI调制器6.I2C调制器7.信号发生器8.模式发生器9.DC电压表10.DC电流表11.AC

14、电压表12.AC电流表信号发生器频率调节电压调节波形选择四通道示波器同步触发Y轴调节X轴调节时间/格电压/格X位移Y位移耦合波形输出4 ）虚拟仪器2022/7/11长江大学 龙从玉15例1：一阶电路实时仿真电容C0.1uABCD虚拟示波器图-5 一阶电路响应测试电路8%可调电阻R10kAMFM+-虚拟函数信号源仿真实验步骤：1）在ISIS下创建仿真实验电路。从元件库调用电路元件；（基本元件参数可以修改）将元件连接组成待测电路。2）从调试工具库中调用仪器（信号源、示波器）组成实时仿真测量电路.3）根据实验要求，在主窗口操作实时仿真按键进行实时仿真。*4）有些参数也可从调试工具库中调用测试探针直接

15、测试。4.2、Proteus实时仿真操作实践2022/7/11长江大学 龙从玉16RE21kRC3kRE133RL3kRB220kC110uCE220uC310uQ1901325%RB1200kuiSW2ABCD示波器AMFM+-信号源例2 ：单管放大器实时仿真测量静态工作点: 调节基极电压（电阻）在放大器输出不失真时, 使输入ui=0(短接)， 测量三极管的工作点电压Ve 、Vb、 Vc及Vce.静态工作点测试VCC=12VVb=2.92VVe=2.27VVc=7.50VVCC =12VVb=2.9vVe=2.27VVc=7.5V单管放大器实时仿真测量静态工作点；测量电压增益；测量输入电阻/

16、输出电阻;* 通过逐点测量做出频率特性曲线。uoc电压增益：Au=uo/ui输出电阻：Ro=RL*(uoc/uo)12022/7/11长江大学 龙从玉175.1、电路图表分析(非实时仿真) 步骤: 建立分析图表 根据需要选择分析图表种类，光标指向编辑窗口，将分析图表添加到原理图； 在电路图中测试点设置相应测量探针，并将探针添加到分析图表中； 在图表分析编辑框，设置相应项目与数据。 进行图标仿真，（如有设置错误，则返回编辑对话框修改）。图表分析项目1 模拟图表分析2 数字图表分析3 混合分析4 频率分析5 传输特性分析6 噪声分析7 失真分析8 傅立叶分析9 音频分析10交互分析11一致性分析1

17、2直流扫描分析13交流扫描分析5.2、图表分析注意事项: 做图表分析时一定要断开实时仿真虚拟仪器与电路的连线！这两种仿真分别运行不同的计算运行程序。虚拟仪器在图表分析运行中会提示错误！5、图表分析-非实时仿真操作说明2022/7/11长江大学 龙从玉185.3、例3：一阶电路响应的图表仿真34电容C0.1uABCD虚拟示波器一阶电路响应测试电路8%可调电阻R10kAMFM+-虚拟函数信号源脉冲源一阶电路图表仿真步骤：1）在电路上添加激励信号源（先除去虚拟仪器）；2）在电路测试点添加测试探针；从图表图标中选取模拟仿真表；3）将测试探针加入图表；也可通过添加对话框加入。4）设置模拟仿真起始与结束时

18、间；5）点击运行框分析运行进行。52022/7/11长江大学 龙从玉19RE21.kRC3kRE133RL3kRB220kVCCVALUE=12USAMP=100mOFFSET=0FREQ=1kPHASE=0THETA=0C110uCE470uC310uQ1901332%RB1200kuiSW2模拟图表分析输入/输出电压波形例4：单管电压放大器图形分析RS3kSW1usuocuo输入电阻：Ri= R*ui/(usui)2022/7/11长江大学 龙从玉20RE21.kRC3kRE133RL3kRB220kVCCVALUE=12USAMP=100mFREQ=1kC110uCE470uC310uu

19、oQ1901332%RB1200kuiSW2例5：单管电压放大器频率分析频率图表分析幅频相频特性交流扫描分析幅频相频特性频率特性分析可选：1.频率分析图表， 如右上图表。2.交流扫频分析表。 如右下图。在图表中X轴：频率；左Y轴：幅频曲线 电压增益单位：dB右Y轴：相频曲线 角度单位：度。5.4、频率特性分析 功能：测量电路的频率响应2022/7/11长江大学 龙从玉21Q2N222VB2VALUE=1VC1VALUE=10ICI=0.1806055.5、传输(转移)特性分析 例6：三极管的输出特性的图表分析电流（IC)为Y轴；在图表中添加IC。变量1电压(Vce)为X轴；变量2基极电压(流)

20、用于生成分立曲线。点击图表中仿真运行图表，产生三极管输出特性曲线。2022/7/11长江大学 龙从玉226.1、在Proteus ISIS的帮助菜单中，对电路原理图设计与仿真系统的各部分均有较详细的说明，可以帮助你进行电路原理图的设计。6.2、在Proteus ISIS的帮助菜单中，对各种不同电路原理图都有正确的设计图例可供参考。6.3、只有加强练习，才能掌握电路原理图设计的步骤与方法，学好Proteus的电路原理图设计与仿真，才能进一步学习并掌握印刷电路版的设计。说明：若取消菜单汉化，可恢复英文菜单！6、运用Proteus的帮助菜单辅导自学2022/7/11长江大学 龙从玉237.1、Pro

21、teus软件的来源与升级更新： 长大电工电子实验中心较早购买安装的是proteus7.1的网络版。其压缩文件约50M，安装后的文件约290M。目前安装的是 2012年2月升级的proteus7.10 PC版，其压缩文件大约99.8M 。完成安装的文件约395M。 7.2、Proteus的安装步骤：1）选择安装项目； 2）安装序列号（密码）；3）升级许可（补丁破解）； *4）汉化。（最好不选择！）7.3 、安装注意事项：1）解压Proteus安装文件包前，要关闭杀毒软件。（因其中的破解文件可能被误认为木马被删除）。2）在汉化菜单前应备份英文菜单，必要时可还原英文菜单。（因汉化菜单后可能使某些对话框的编辑功能丧失）。