protues和DXP的使用Microsoft Word 文档.docx
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任务二Proteus仿真软件的使用
任务导航
Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真软件),从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真,一键切换到PCB设计,真正实现了从概念到产品的完整设计。
是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台,其处理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等,2010年又增加了Cortex和DSP系列处理器,并持续增加其他系列处理器模型。
在编译方面,它也支持IAR、Keil和MPLAB等多种编译器。
任务目标
◆了解Proteus软件的功能特点
◆了解Proteus软件的库文件、工具栏、电源及晶振
◆熟悉Proteus软件的总线绘制及标号使用方法
◆能安装Proteus软件
◆会Proteus软件的相关操作
任务实施
一、Proteus仿真软件简介
1.功能特点
Proteus软件具有其它EDA工具软件(例:
multisim)的功能。
这些功能是:
(1)原理布图
(2)PCB自动或人工布线
(3)SPICE电路仿真
2.功能模块
(1)智能原理图设计
丰富的器件库:
超过27000种元器件,可方便地创建新元件;
智能的器件搜索:
通过模糊搜索可以快速定位所需要的器件;
智能化的连线功能:
自动连线功能使连接导线简单快捷,大大缩短绘图时间;
支持总线结构:
使用总线器件和总线布线使电路设计简明清晰;
可输出高质量图纸:
通过个性化设置,可以生成印刷质量的BMP图纸,可以方便地供WORD、POWERPOINT等多种文档使用。
(2)完善的电路仿真功能
ProSPICE混合仿真:
基于工业标准SPICE3F5,实现数字/模拟电路的混合仿真;
超过27000个仿真器件:
可以通过内部原型或使用厂家的SPICE文件自行设计仿真器件,Labcenter也在不断地发布新的仿真器件,还可导入第三方发布的仿真器件;
多样的激励源:
包括直流、正弦、脉冲、分段线性脉冲、音频、指数信号、单频FM、数字时钟和码流,还支持文件形式的信号输入;
丰富的虚拟仪器:
13种虚拟仪器,面板操作逼真,如示波器、逻辑分析仪、信号发生器、直流电压/电流表、交流电压/电流表、数字图案发生器、频率计/计数器、逻辑探头、虚拟终端、SPI调试器、I2C调试器等;
生动的仿真显示:
用色点显示引脚的数字电平,导线以不同颜色表示其对地电压大小,结合动态器件(如电机、显示器件、按钮)的使用可以使仿真更加直观、生动;
高级图形仿真功能(ASF):
基于图标的分析可以精确分析电路的多项指标,包括工作点、瞬态特性、频率特性、传输特性、噪声、失真、傅立叶频谱分析等,还可以进行一致性分析;
(3)单片机协同仿真功能
支持主流的CPU类型:
如ARM7、8051/52、AVR、PIC10/12、PIC16、PIC18、PIC24、dsPIC33、HC11、BasicStamp、8086、MSP430等,CPU类型随着版本升级还在继续增加,如即将支持CORTEX、DSP处理器;
支持通用外设模型:
如字符LCD模块、图形LCD模块、LED点阵、LED七段显示模块、键盘/按键、直流/步进/伺服电机、RS232虚拟终端、电子温度计等等,其COMPIM(COM口物理接口模型)还可以使仿真电路通过PC机串口和外部电路实现双向异步串行通信;
实时仿真:
支持UART/USART/EUSARTs仿真、中断仿真、SPI/I2C仿真、MSSP仿真、PSP仿真、RTC仿真、ADC仿真、CCP/ECCP仿真;
编译及调试:
支持单片机汇编语言的编辑/编译/源码级仿真,内带8051、AVR、PIC的汇编编译器,也可以与第三方集成编译环境(如IAR、Keil和Hitech)结合,进行高级语言的源码级仿真和调试;
(4)实用的PCB设计平台
原理图到PCB的快速通道:
原理图设计完成后,一键便可进入ARES的PCB设计环境,实现从概念到产品的完整设计;
先进的自动布局/布线功能:
支持器件的自动/人工布局;支持无网格自动布线或人工布线;支持引脚交换/门交换功能使PCB设计更为合理;
完整的PCB设计功能:
最多可设计16个铜箔层,2个丝印层,4个机械层(含板边),灵活的布线策略供用户设置,自动设计规则检查,3D可视化预览;
多种输出格式的支持:
可以输出多种格式文件,包括Gerber文件的导入或导出,便利与其它PCB设计工具的互转(如protel)和PCB板的设计和加工。
3.资源丰富
(1)Proteus可提供的仿真元器件资源:
仿真数字和模拟、交流和直流等数千种元器件,有30多个元件库。
(2)Proteus可提供的仿真仪表资源:
示波器、逻辑分析仪、虚拟终端、SPI调试器、I2C调试器、信号发生器、模式发生器、交直流电压表、交直流电流表。
理论上同一种仪器可以在一个电路中随意的调用。
(3)除了现实存在的仪器外,Proteus还提供了一个图形显示功能,可以将线路上变化的信号,以图形的方式实时地显示出来,其作用与示波器相似,但功能更多。
这些虚拟仪器仪表具有理想的参数指标,例如极高的输入阻抗、极低的输出阻抗。
这些都尽可能减少了仪器对测量结果的影响。
(4)Proteus可提供的调试手段Proteus提供了比较丰富的测试信号用于电路的测试。
这些测试信号包括模拟信号和数字信号。
4.应用领域
(1)教学
Proteus是一个巨大的教学资源,可以用于:
模拟电路与数字电路的教学与实验;
单片机与嵌入系统软件的教学与实验;
微控制器系统的综合实验;
创新实验与毕业设计;
项目设计与产品开发
(2)技能考评
Proteus能提供考试所需所有资源;
Proteus能直观评估硬件电路的设计正确性;
Proteus能硬件原理图直观调试软件;
Proteus能验证整个设计的功能;
测试可控、易评估、易实施;
(3)产品开发
ProteusDesignSuite集成了原理图捕获、SPICE电路仿真和PCB设计,形成一个完整的电子设计系统。
对于通用微处理器,还可以运行实际固件程序进行仿真。
与传统的嵌入式设计过程相比,这个软件包能极大地缩短开发时间。
从产品概念到设计完成的完整仿真与开发平台;
预研设计与项目评估,减少开发风险;
ODM的虚拟样机;强大的分析与调试功能克服新手的经验不足;
软硬件的交互仿真与测试大大减少后期测试工作量;
便利项目管理与团队开发。
二、Proteus仿真软件的安装
以Proteus目前常用版7.5SP3为例进行说明(下载可以通过迅雷搜索并下载)
1.安装文件
安装需要四部分文件,如图3-7所示。
(1)程序安装文件
(2)破解文件
(目前最新破解文件为7.5SP3V2.1.2)
(3)钥匙认证文件
(4)汉化文件
(可根据使用习惯选用)
图3-7安装文件图示
2.安装过程
双击程序安装文件
之后按默认情况一路继续下去即可,安装目录最好采用默认目录,如果想更改目录,需全部为英文目录名。
双击破解文件
出现如图3-8所示的界面
图3-8安装界面图
如果安装程序文件时用的默认目录,此处,只点击Update即可,左下角进度条走完,破解完毕。
如果程序文件安装在自定义目录下,需点击Browse按钮,找到安装后Proteus所在目录,即:
\LabcenterElectronics\Proteus7Professional处于此层目录即可,如图3-9所示。
图3-9浏览文件夹
点击确定,Update即可
双击钥匙认证文件
出现如图3-10所示界面
图3-10认证文件注册图
点击左下角按钮
,在弹出对话框中选择钥匙认证文件后点击
,注册完毕
汉化过程(根据个人使用习惯可选)将俩个汉化所需动态库文件
拷贝至Proteus程序目录下的BIN目录下覆盖原有文件即可(目录为:
…\LabcenterElectronics\Proteus7Professional\BIN)
需要注意的是:
如果是从旧版本升级到新版本,先将原版本卸载,之后将原来安装后的程序目录删除,再重新安装新版本,否则残留旧的元件库文件会与新版本元件库文件冲突
Proteus与Keil联调安装
首先下载联调驱动,文件名:
vdmagdi.exe.网上搜索下载为:
Proteus与Keil联调驱动。
双击vdmagdi.exe,出现如下界面:
图3-11联调驱动图
此处在左面选择框里选择你所使用的Keil对应版本,点Next,选择Keil安装目录,如果Keil安装目录为默认,此处继续Next至结束。
联调驱动安装完毕接下来进行软件设置,Proteus中,调试菜单下的-使用远程调试监控,此处勾上勾即可,如图3-12所示。
图3-12调试菜单
Keil中点击菜单工程-OptionsforTarget‘Target1’或是右击Keil左侧的ProjectWorkspace,在弹出对话框中选择-OptionsforTarget‘Target1’两种选择方式效果一样,在弹出的OptionsforTarget‘Target1’对话框中选择-调试,如图3-13所示。
图3-13调试界面图
在右上则的
U使用前的单选框点上之后点击下拉选择按钮,如3-14图所示。
图3-14U使用下拉菜单
选择最后一项:
ProteusVSMSimulator,点击确定,退出对话框,设置完毕。
联调时,Keil工程及程序文件和Proteus电路图文件要放置在一个文件夹下,打开Proteus电路图,再打开电路图对应的Keil工程文件,点击Keil菜单调试-Star/StopDebugSessionCtrl+F5,如图3-15所示。
图3-15Keil调试
再点击它下面的运行即可,此时Proteus中的电路图会自动运行,联调成功。
需要注意的是,计算机必须要有串口,否则会联调失败,若没有串口,可以使用虚拟串口软件虚拟出一个串口。
三、Proteus库文件、工具栏、电源地及晶振简介
1.Proteus库文件
Proteus中共有36种大的类别元件库,及超过8000种以上的具体元件
(1)库文件添加
Proteus中的元件并不是很全,有时需要添加第三方库文件才可进行仿真,可以通过以下俩种方式进行添加
1)将第三方库文件拷贝至Proteus程序目录下的LIBRARY目录下,相应的元件模型文件也要拷贝到MODELS目录下
2)将第三方库文件统一放至一个文件夹中,同时元件模型文件也要统一放至一个文件夹中,打开Proteus菜单SYSTEM下的SETPATH…在弹出的PathConfiguration对话框的Libraryfolders中添加库文件目录,在Simulationandfolders中添加元件模型文件目录,元件库说明图如图3-16所示。
图3-16元件库说明
(2)元件查找及添加
点击Proteus左侧工具栏按钮
,进入元件模式,再次点
按钮,即可调出元件库。
在搜索关键词部分,键入所需元件的关键字,如果库中有相应元件,会在元件区域列出所选元件,双击它,将元件添加到电路图的DEVICES,如图3-17所示。
图3-17元器件的查找调用
单击DEVICES区所选元件,在电路图合适的空白区域,单击,即可放置相应元件。
(3)元件库中英文对照,见表3-4。
表3-4元件库中英文对照
英文
中文
英文
中文
Resistors
电阻库
TTL74
TTL74系列库
Capacitors
电容库
CMOS4000series
CMOS4000库
Inductors
电感库
AnalogIcs
模拟电路集成库
Diodes
二极管库
MicroprocessorICs
CPU库
Transducers
晶体管库
OperationalAmplifiers
运放库
Transistors
晶体管库
DataConvertersADC、DAC
数/模、模/数库
ThermionicValves
热电子元件库
SimulatorPrimitives
简单类模拟元件库
MemoryICs
存储元件库
ECL10000SeriesECL
10000库
Miscellaneous
元件混合类型库
LaplacePrimitives
拉普拉斯变换库
Speakers&Sounders
扬声器、蜂鸣器库
ModelingPrimitives
简单模式库
SwitchingDevices
开关类元件库
PLDs&FPGAs
可编程逻辑器件
Switches&Relays
开关及继电器库
DebuggingTools
调试工具
Electromechanical
电机库
Connectors
插座,插针,等电路接口连接库
Optoelectronics
光电元件库
(4)常用元件对应搜索关键字列表
表3-5常用元件对应搜索关键字
名称
关键字
名称
关键字
名称
关键字
电阻
RES
排阻
RESPACK
数码管
7SEG
电容
CAP
开关
SWITCH
或与非门
ORANDNOT
可变电阻器
POT-LIN
按键开关
BUTTON
液晶
LCD
二极管
LED
拨码开关
DIPSW
马达电机
MOTOR
晶振
CRYSTAL
电池
BATTERY
扬声/蜂鸣器
SPEAKERS
2.Proteus工具栏按钮简介
如3-18图所示。
图3-18Proteus工具栏按钮简介
3.Proteus中的电源、地以及晶振
(1)Proteus中电源和地的放置
点击按钮
(终端模式下)中的POWER和GROUND,单击POWER或GROUND即可在电路图中放置电源和地。
也可以在电路中空白处右击,弹出菜单下的放置-终端也可以放置电源
和地
。
Proteus中电源值修改
Proteus中电源放置后默认为+5V,电源单位为V。
如果需要修改,假设15V,双击需修改电源符号,在弹出对话框标号(STRING)内输入:
+15,此处一定要有“+”号,如图3-19所示。
图3-19电源值修改
在Proteus中,为了使用者方便,很多元件,隐藏了电源和地的引脚,Proteus默认已加载此类元件引脚对应的电源和地,仿真时,即使不人为添加电源和地,也会正确运行。
比如89C52、74138等,但如果元件未隐藏电源和地引脚,则需要添加相应电源和地,比如共阳数码管共阳端,共阴数码管共地端,否则不能正确仿真运行。
Proteus中交流电需要在元件库里查找添加至电路图。
DEVICES区常用有两种,ALTERNATOR、VSINE。
VSINE的设置项较多,ALTERNATOR只有电压和频率设置项,如图3-20所示。
图3-20交流电源设置
设置好后,我们用Proteus中的交流电压表测试,如图2-21所示。
图3-21交流电压测试
需要注意的是:
Proteus中设置的交流电压值都是幅值,电压表测的是有效值。
(2)Proteus晶振
Proteus晶振需从元件库中添加,名称为:
CRYSTAL,双击晶振图标弹出的属性对话框可设置晶振值,如图3-22所示。
图3-22晶振属性对话框
但实际上这个值并不起作用,也就是晶振在Proteus电路图仿真中是不起任何作用的,要改变单片机的晶振频率,需要双击相应元件,在属性对话框的ClockFrequency处更改,如图3-23所示。
还
图3-23晶振频率的更改
有的元件,比如时钟芯片DS1302也是需要晶振的,但仿真电路中添加的晶振不起作用,DS1302元件属性中也没有晶振设置项,我们来如何仿真它呢?
实际Proteus已经为此类元件设置默认为固定晶振频率32.768MHz,目的就是为了方便我们使用。
另外,在特定仿真电路图中,我们需要一定频率的时钟时,可以采用Proteus中提供的激励源
,中的DCLOCK,电路图中放置并连接好DCLOCK,双击后在其属性对话框里设置,如图3-24所示。
图3-24时钟频率的设置
设置好后,即可使用.
四、Proteus总线绘制及标号使用方法
1.使用总线的目的:
(1)在画数字电路时,需要对大量导线类型相同的数据和地址进行连线,这时就需要使用总线用以简单化电路图的连线.
(2)在复杂的电路图中使用总线,可以清晰快速的理解多连线元件间的关系
因为即使是自己设计绘制的电路图,时间间隔较长时,也会忘记。
在读别人的电路图时也会因为总线的使用而加快理解速度.
2.进入总线绘制模式有俩种方法:
(1)点击Proteus左侧工具栏按钮
(2)在Proteus绘制电路图空白区域右击鼠标,在弹出菜单中选择:
放置-总线。
3.绘制方法:
进入总线绘制模式后,在适当位置单击后为总线起始点,在终点处双击,结束此段总线绘制,此种方式可以绘制直及多段式总线,如图3-25所示。
图3-25总线绘制
在使用总线时,为了美观,拐角处都采用45度偏转方式绘制如图3-26所示。
图3-26总线拐角设置
图中的总线及电路连接线都采用了45度偏转方式进行绘制的,方法是在需要偏转处,按住键盘Ctrl键后,总线及电路连线会按你鼠标移动方向进行偏转,单击鼠标,松开Ctrl键后结束偏转方式绘制。
4.总线意义:
如图3-27所示,使用总线代表将两个元件,相同标号引脚进行电气连接
图3-27总线意义
5.绘制过程
在绘制总线时,先在合适的位置绘制好总线后,再将元件相应引脚的电路连线以45度偏转方式连接到总线上
6.Proteus标号使用方法
此处讲两种添加标号方法
(1)点击
按钮,在其右侧选择点击DEFAULT,鼠标挪至电路图区会出现
单击放至相应元件引脚旁即可,然后用导线将其和引脚连接,如图3-28所示。
图3-28AT89C52元件引脚标号添加
图3-29元器件引脚标号对话框
双击某引脚标号,出现其属性对话框,如图3-29所示。
在标号里添上相应标号,即完成,如图3-30所示。
图3-30添加标号
若需调整方向,可右击相应标号选择调整方向,进行调整
若需放置标号前进行方向调整,可单击Proteus左侧快捷按钮
进行标号方向进行预设置(此四个按钮也可以调整其它元件).
这种标号方式常用于元件间引脚连线较少,但距离比较远,连导线不方便时使用
(2)点击
按钮后,按下键盘上的A字母键,会弹出对话框,如图3-31所示。
图3-31字符串对话框
在字符串后输入命令格式为:
NET=XX#(NET代表网络,在此使用为固定模式,XX代表我们需要命名标号的名字,#代表从0开始的计数)
如我们输入:
NET=B#,如图3-32所示。
图3-32字符串添加标号
在需要添加标号的电路线上合适位置单击,即可放置标号B0,下个电路线同样操作,即可放置标号B1,能够方便的快速放置多个标号,如图3-33所示。
图3-33连续放置标号
在放置时,按下字母A键,弹出对话框,计数即可归零,同样可以在对话框里设置,当前计数值,及计数增量。
在放置标号误操作时,可按CTRL+Z(撤消操作快捷键)及此种方法配合可进行快速调整。
此种添加标号方法常用于标记与总线连接的电路线。
图3-34窗口界面说明
五、Proteus的操作
1.ProteusProfessional界面介绍
安装完Proteus后,运行ISIS6Professional,会出现如图3-34所示的窗口界面。
(1)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,你可以用预览窗口来改变原理图的可视范围。
(2)预览窗口(TheOverviewWindow)
它可以显示两个内容。
一个是:
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;另一个是:
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,绿色方框里面的内容就是当前原理图窗口中显示的内容,因此你可用鼠标在它上面点击来改变绿色方框的位置,从而改变原理图的可视范围。
图3-35预览窗口
(3)模型选择元件栏(ModeSelectorToolbar)
主要模型(MainModes)
由左向右功能分别为:
选择元件(components)(默认选择的)
放置连接点
放置标签(用总线时会用到)
放置文本
用于绘制总线
用于放置子电路
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)
配件(Gadgets)
由左向右功能分别为:
终端接口(terminala):
有VCC、地、输出、输入等接口
器件引脚:
用于绘制各种引脚
仿真图表(graph):
用于各种分析,如NoiseAnalysis
录音机
信号发生器(generators)
电压探针:
使用仿真图表时要用到
电流探针:
使用仿真图表时要用到
虚拟仪表:
有示波器等
2D图形(2DGraphics):
由左向右功能分别为:
画各种直线、画各种方框、画各种圆、画各种圆弧、画各种多边形、画各种文本、画符号、画原点等
(4)元件列表(TheObjectSelector)
用于挑选元件(components)、终端接口(terminals)、信号发生器(generators)、仿真图表(graph)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。
(5)方向工具栏(OrientationToolbar)
旋转:
旋转角度只能是90的整倍数。
翻转:
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。
(6)仿真工具栏
仿真控制按钮
由左向右功能分别为:
运行、单步运行、暂停、停止。
2.操作简介
(1)绘制原理图
绘制原理图要在原理图编辑窗口中的蓝色方框内完成。
原理图编辑窗口的操作是不同于常用的Windows应用程序的,正确的操作是:
用左键放置元件;右键选择元件;双击右键删除元件;右键拖选多个元件;先右键后左键编辑元件属性;先右键后左键拖动元件;连线用左键,删除用右键;改连接线:
先右击连线,再左键拖动;中键放缩原理图。
(2)定制自己的元件
有三个实现途径,一是用PROTEUSVSMSDK开发仿真模型,并制作元件;另一个是在已有的元件基础上进行改造,比如把元件改为bus接口的;还有一个是利用已制作好(别人的)的元件,我们可以到网上下载一些新元件并把它们添加到自己的元件库里面。
(3)Sub-Circuits应用
用一个子电路可以
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