PROTEUS概述PPT课件.ppt

PROTEUSPROTEUS仿真开发软件仿真开发软件在电子在电子工程工程实践教学中的应用实践教学中的应用PROTEUSPROTEUS仿真开发软件仿真开发软件在电子工程实践教学中的应用在电子工程实践教学中的应用1.1.PROTEUSPROTEUS简介简介2.2.PROTEUS ISISPROTEUS ISIS的特点的特点3.3.PROTEUS VSMPROTEUS VSM仿真与分析仿真与分析4.4.微处理器系统仿真微处理器系统仿真5.5.电路设计与仿真实例电路设计与仿真实例6.6.PROTEUS ARESPROTEUS ARES应用介绍应用介绍 7.7.从概念到产品的设计实例从概念到产品的设计实例PROTEUS简介简介 Proteus 是一个基是一个基于于ProSPICE混合模型混合模型仿真器的，完整的嵌仿真器的，完整的嵌入式系统软、硬件设入式系统软、硬件设计仿真平台计仿真平台 nISIS——智能原理图智能原理图输入系统，系统设计输入系统，系统设计与仿真的基本平台与仿真的基本平台nARES ——高级高级PCB布线编辑软件布线编辑软件PROTEUS简介简介 在在Proteus中中, 从原理图从原理图设计、单片机编程、系统仿设计、单片机编程、系统仿真到真到PCB设计一气呵成。

真设计一气呵成真正实现了从概念到产品的完正实现了从概念到产品的完整设计ISIS （智能原理图输入系统）的特点（智能原理图输入系统）的特点Ø个性化的编辑环境个性化的编辑环境：：用户可自定义图形外观，包括线宽、线型、填充类用户可自定义图形外观，包括线宽、线型、填充类型、字符等还可以使用模板型、字符等还可以使用模板; 用户可以自己设置快捷键定义用户可以自己设置快捷键定义Ø快捷选取快捷选取/放置器件放置器件：：通过模糊搜索可以快速从器件库中选取器件通过模糊搜索可以快速从器件库中选取器件Ø原理图自动连线原理图自动连线：：ISIS自动连线功能使得连线轻松快捷自动连线功能使得连线轻松快捷Ø灵活多样的设计输出灵活多样的设计输出 ：：原理图（可以包括仿真画面）可以原理图（可以包括仿真画面）可以bmp格式输格式输出以便发表与存档；设计完成还可以输出多种格式的网络表出以便发表与存档；设计完成还可以输出多种格式的网络表原理图示例原理图示例1：：PWM电机控制电机控制混合显示仿真图表混合显示仿真图表动态器件使仿真直观生动动态器件使仿真直观生动CPU可加载程序运行可加载程序运行原理图示例原理图示例2：锁相环电路：锁相环电路——层次设计层次设计子电路子电路模块电路模块电路PROTEUS VSM仿真与分析仿真与分析ØPROTEUS VSMPROTEUS VSM有两种不同的有两种不同的仿真方式仿真方式：交互式仿真和基于图：交互式仿真和基于图表的仿真。

表的仿真Ø交互式仿真交互式仿真－－ 实时直观地反映电路设计的仿真结果；实时直观地反映电路设计的仿真结果；Ø基于图表的仿真基于图表的仿真(ASF)(ASF)－用来精确分析电路的各种性能，－用来精确分析电路的各种性能，如频率特性、噪声特性等如频率特性、噪声特性等ØPROTEUS VSMPROTEUS VSM中的整个电路分析是在中的整个电路分析是在ISISISIS原理图设计模块下原理图设计模块下延续下来的，原理图中可以包含以下延续下来的，原理图中可以包含以下仿真工具仿真工具：：Ø探针探针－－直接布置路上直接布置路上，，用于采集用于采集和测量和测量电压电压/ /电流电流信号；信号；Ø电路激励电路激励－系统的多种激励信号源；－系统的多种激励信号源；Ø虚拟仪器虚拟仪器－用于观测电路的运行状况；－用于观测电路的运行状况；Ø曲线图表曲线图表－用于分析电路的参数指标－用于分析电路的参数指标直观的仿真结果显示直观的仿真结果显示不同颜色电路连线显示相应电压不同颜色电路连线显示相应电压箭头显示电流方向箭头显示电流方向 探针实时显示探针实时显示电压电压/电流值电流值仿真暂停时仿真暂停时显示元件引脚信息显示元件引脚信息 仿真工具－探针（仿真工具－探针（Probe））n电压探针电压探针（（Voltage probes）－）－即即 可在模拟仿真中使用，也可在数字仿真中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，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而在数字电路中，记录逻辑电平及其强度 n电流探针电流探针（（Current probes）） －－ 仅在模拟电路仿真仅在模拟电路仿真 中使用，可显示电流方向和电流瞬时值中使用，可显示电流方向和电流瞬时值 探针即可用于基于图表的仿真，也可探针即可用于基于图表的仿真，也可用于交互式仿真中用于交互式仿真中 仿真工具－激励源仿真工具－激励源nDCDC：直流电压源；：直流电压源；nSineSine：正弦波发生器正弦波发生器nPulsePulse：脉冲发生器脉冲发生器nExpExp：指数脉冲发生器指数脉冲发生器nSFFMSFFM：单频率调频波信号发生器单频率调频波信号发生器nPwlinPwlin：任意分段线性脉冲信号发生器任意分段线性脉冲信号发生器nFileFile：：FileFile信号发生器数据来源于信号发生器数据来源于ASCIIASCII文件nAudioAudio：音频信号发生器数据来源于：音频信号发生器数据来源于wavwav文件。

文件nDStateDState：稳态逻辑电平发生器稳态逻辑电平发生器nDEdgeDEdge：单边沿信号发生器单边沿信号发生器nDPulseDPulse：单周期数字脉冲发生器单周期数字脉冲发生器nDClockDClock：数字时钟信号发生器数字时钟信号发生器nDPatternDPattern：模式信号发生器模式信号发生器仿真工具－虚拟仪器仿真工具－虚拟仪器n虚拟示波器虚拟示波器(OSCILLOSCOPE)(OSCILLOSCOPE)n逻辑分析仪逻辑分析仪(LOGIC ANALYSER)(LOGIC ANALYSER)n计数计数/ /定时器定时器(COUNTER TIMER)(COUNTER TIMER)n虚拟终端虚拟终端(VIRUAL TERMINAL)(VIRUAL TERMINAL)n信号发生器信号发生器(SIGNAL GENERATOR)(SIGNAL GENERATOR)n模式发生器模式发生器(PATTERN GENERATOR)(PATTERN GENERATOR)n交直流电压表和电流表（交直流电压表和电流表（AC/DC AC/DC voltmeters/ammetersvoltmeters/ammeters）） nSPISPI调试器调试器(SPI DEBUGGER)(SPI DEBUGGER)nI2CI2C调试器调试器(I2C DEBUGGER)(I2C DEBUGGER) I2C总线总线调试窗口调试窗口仿真工具－曲线图表仿真工具－曲线图表n模拟图表（模拟图表（ANALOGUEANALOGUE））n数字图表数字图表 (DIGITAL)(DIGITAL)n混合分析图表混合分析图表 (MIXED)(MIXED)n频率分析图表频率分析图表 (FREQUENCY)(FREQUENCY)n转移特性分析图表转移特性分析图表 (TRANSFER)(TRANSFER)n噪声分析图表噪声分析图表 (NOISE)(NOISE)n失真分析图表失真分析图表 (DISTORTION)(DISTORTION)n傅立叶分析图表傅立叶分析图表 (FOURIER)(FOURIER)n音频分析图表音频分析图表 (AUDIO)(AUDIO)n交互分析图表交互分析图表 (INTERACTIVE)(INTERACTIVE)n一致性分析图表一致性分析图表 (CONFORMANCE)(CONFORMANCE)n直流扫描分析图表直流扫描分析图表 (DC SWEEP)(DC SWEEP)n交流扫描分析图表交流扫描分析图表 (AC SWEEP)(AC SWEEP) 交互式仿真实例一（模拟电路）交互式仿真实例一（模拟电路）仿真时的示波器窗口仿真时的示波器窗口虚拟示波器虚拟示波器激励源激励源电压探针电压探针交互式仿真实例二（单片机电路）交互式仿真实例二（单片机电路）游戏手柄游戏手柄（可映射到（可映射到PC键盘上）键盘上）游戏显示屏（游戏显示屏（LCD））引脚逻辑状态显示引脚逻辑状态显示CPU运行游戏程序运行游戏程序高级仿真（高级仿真（ASF）实例（放大电路分析））实例（放大电路分析）频率分析：频率分析：用于分析电路的频率特性用于分析电路的频率特性(幅频特性和相频特性幅频特性和相频特性)。

模拟分析模拟分析:用于绘制一条或多条电压或电流用于绘制一条或多条电压或电流随时间变化的曲线随时间变化的曲线高级仿真（高级仿真（ASF）实例（放大电路分析））实例（放大电路分析）失真分析：失真分析：用于确定由测试电路所引起的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随频率变化的二次和三次谐波失真电平 噪声分析噪声分析：： 显示随频率变化的输出噪声和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生的噪声电压清单 PROTEUS微处理器系统仿真微处理器系统仿真n单片机系统的仿真是单片机系统的仿真是PROTEUS VSMPROTEUS VSM的主要特色用户可在的主要特色用户可在ProteusProteus中直接编辑、编译、调试代码，并直观地看到仿中直接编辑、编译、调试代码，并直观地看到仿真结果nCPUCPU模型有模型有ARM7ARM7（（LPC21xxLPC21xx）、）、PICPIC、、Atmel AVRAtmel AVR、、Motorola Motorola HCXXHCXX以及以及8051/80528051/8052系列。

同时模型库中包含了系列同时模型库中包含了LED/LCDLED/LCD显显示、键盘、按钮、开关、常用电机等通用外围设备示、键盘、按钮、开关、常用电机等通用外围设备nVSMVSM甚至能仿真多个甚至能仿真多个CPUCPU，它能便利处理含两个或以上微控，它能便利处理含两个或以上微控制器的系统设计制器的系统设计 微处理器系统仿真与分析微处理器系统仿真与分析——1——1、原理图输入、原理图输入微处理器系统仿真与分微处理器系统仿真与分析析——2——2、建立源代码、建立源代码文件文件1、选择代码生成工具、选择代码生成工具2、建立新的源代码文件、建立新的源代码文件3、、源文件命源文件命名名微处理器系统仿真与分析微处理器系统仿真与分析—— —— 3 3、源代码文件与单片机的链接、源代码文件与单片机的链接4、源代码编辑、源代码编辑5、源代码编译、链接、源代码编译、链接6、程序加载到、程序加载到CPU微处理器系统仿真与分析微处理器系统仿真与分析——4——4、交互式仿真、交互式仿真实时显示系统输出结果实时显示系统输出结果 实时显示元器件实时显示元器件 引脚电平引脚电平微处理器系统仿真与分析微处理器系统仿真与分析——4——4、交互式仿真（续）、交互式仿真（续）PC串行口串行口COMPIM模型模型实际温度测量板实际温度测量板PROTEUS仿真电路仿真电路 通过通过COMPIM模型，模型，可以实现虚拟仿真电路与可以实现虚拟仿真电路与外部实际电路的双向通信外部实际电路的双向通信串行电缆串行电缆内部数据存储器窗口内部数据存储器窗口微处理器系统仿真与分析微处理器系统仿真与分析————完善的调试功能完善的调试功能源代码窗口：提供了四种程序执行命令按钮源代码窗口：提供了四种程序执行命令按钮 程序调试断点程序调试断点处理器程序计数器的当前位置处理器程序计数器的当前位置 SFR存储器窗口存储器窗口CPU寄存器窗口寄存器窗口观测窗口观测窗口部分显示单元部分显示单元ARMARM处理器的仿真处理器的仿真 Proteus支持支持PHILIPS的以下的以下ARM7芯片的仿真：芯片的仿真：LPC2101~2106LPC2114LPC2124LPC2131LPC2132LPC2134LPC2136LPC2138 此外还有此外还有ARM7TDMI仿仿真模型真模型第三方工具的应用第三方工具的应用n第三方代码生成工具第三方代码生成工具(汇编编译器汇编编译器) : Proteus许多共享汇编软件或编译器可从系统许多共享汇编软件或编译器可从系统CD上安装到上安装到Proteus 的的TOOLS目录下，并且会被自动作为目录下，并且会被自动作为Proteus的代码生成工具。

的代码生成工具 n第三方源代码编辑器（文本编辑器）第三方源代码编辑器（文本编辑器） :PROTEUS VSM 提供了一个简提供了一个简明的源代码文本编辑器明的源代码文本编辑器SRCEDIT ,用户还可使用第三方源代码编辑器，用户还可使用第三方源代码编辑器，如如UltraEdit n第三方第三方IDE ：用户可使用第三方：用户可使用第三方IDE，如，如IAR‘s Embedded Workbench、、 Keil 、、Microchip‘s MP-LAB和和Atmel’s AVR studio开发源代码，并进行编辑，生成可执行文件（如开发源代码，并进行编辑，生成可执行文件（如HEX或或COD文件）在文件）在Proteus VSM 中，将可执行文件下载到中，将可执行文件下载到MCU，然后进行仿真，然后进行仿真 PROTEUS与与Keil联调联调Keil处于运行状态处于运行状态PROTEUS同时同时进入运行状态进入运行状态PROTEUS下的下的C源码调试源码调试按按单单步步键键，，可可直直接接观观察察、、调调试试C 代代码码5.5.电路设计与仿真实例电路设计与仿真实例实例实例1:1:单单片机双机通信片机双机通信1)1)电路设计电路设计2)程序设计n ORG 0000Hn LJMP MAINn ORG 0023Hn LJMP INSn ORG 0030HnMAIN:MOV SP,#60Hn MOV SCON,#50Hn MOV PCON,#00Hn MOV TMOD,#20Hn MOV TL1,#0E6Hn MOV TH1,#0E6Hn SETB EAn SETB ESn SETB TR1n MOV P1,#0FFHn LP0:MOV A,P1n MOV SBUF,An LP:JNB TI,LPn CLR TIn LJMP LP0nINS: CLR EAn JNB TI,LP1n CLR TIn LJMP EXITn LP1:CLR RIn MOV A,SBUFn MOV P2,AnEXIT:SETB EAn RETIn END3)仿真效果实例2:单片机中断应用1)电路设计2)程序设计n ORG 0000Hn LJMP STARTn ORG 0003Hn SJMP INT0Sn ORG 0013Hn SJMP INT1Sn ORG 0030Hn START：MOV IE，#85Hn MOV TCON，#5n MOV A，#0FEHn MOV P3，#0FFHn SETB PX1n MOV DPTR，#TABHn ST0：MOV A，#1n ST1：PUSH ACCn ACALL SEG7n MOV P0，A n ACALL DELAYn POP ACC n INC An CJNE A，#9，ST1n SJMP ST0nINT0S：PUSH ACC n MOV A，#0nLOOP：INC An PUSH ACCn ACALL SEG7n MOV P2，An ACALL DELAYn POP ACCn CJNE A，#8，LOOPn POP ACCn MOV P2，#0FFHn RETIn INT1S：PUSH ACCn MOV A，#0n LOOP1：INC An PUSH ACCn ACALL SEG7 n MOV P1，An POP ACCn ACALL DELAYn CJNE A，#8，LOOP1 n POP ACCn MOV P1，#0FFHn RETInDELAY：MOV R7，#250n D1：MOV R6，#250n D2：NOPn DJNZ R6，D2n DJNZ R7，D1n RETn ORG TABHnSEG7：MOVC A，@A+DPTRn RET DB 0c0h,0f9h,0a4h,0b0h,99h,92h,82h,0f8h,80hn END实例3:12864与单片机接口电路设计1.电路设计系统仿真系统仿真PROTEUS ARES应用简介应用简介一、一、 ARES (Advanced Routing and Editing Software)的基本特点的基本特点:1.支持支持16个铜箔层个铜箔层,2个丝印层个丝印层,4个机械层个机械层;2.自动回注自动回注,支持引脚交换和门交换支持引脚交换和门交换;3.丰富的器件库丰富的器件库(包括包括SM782标准的标准的SMT封装库封装库);5.输出格式适合多数的打印机或绘图仪以及用于制板的输出格式适合多数的打印机或绘图仪以及用于制板的Gerber文件文件.PROTEUS ARES应用简介应用简介二、从二、从ISIS到到ARES 在在ISIS中设计好的原理图，确认器件封装正确后，点击中设计好的原理图，确认器件封装正确后，点击工具栏的工具栏的“ARES”命令按钮命令按钮 就可以直接导出网络表并就可以直接导出网络表并自动打开自动打开ARES。

三、三、PCB的布局布线的布局布线p用用2D工具在工具在Board Edge（板边）层设计（板边）层设计PCB外框外框p设置布线策略（设置布线策略（Set Strategies））p自动或人工器件布局（自动或人工器件布局（Place））p进行布线（进行布线（Route）） PROTEUS ARES应用应用——布线策略布线策略网络选择网络选择导线和过孔定义导线和过孔定义板层设定板层设定安全间距设定安全间距设定PROTEUS ARES应用应用——布局布线布局布线器件布局（自动＋手工）器件布局（自动＋手工）自动布线自动布线PROTEUS ARES应用简介应用简介四、规则检查四、规则检查pDRC（设计规则检查）（设计规则检查）pERC（电气规则检查）（电气规则检查）五、设计输出五、设计输出 可分层输出可分层输出Gerber文文件用以件用以PCB制板输出层设置输出层设置Gerber格式格式PROTEUS ARES应用应用——预览功能预览功能Proteus7支持支持PCB板的三维预览，便于观察器件布局和展示板的三维预览，便于观察器件布局和展示设计结果，用户还可以自建设计结果，用户还可以自建3ds格式的格式的3D显示模型显示模型PCB三维预览三维预览元件三维预览元件三维预览7.从概念到产品设计实例直流稳压电源设计n从概念到产品设计设计流程1)传统传统的的产产品开品开发发流程流程存在的问题：n没有物理原型就无法对系统进行测试；n没有系统硬件就很难对软件进行调试；n一旦出现问题,又得从重新做板.2)2)基于基于PROTEUSPROTEUS的电子产品开放流程的电子产品开放流程n优点：n 只要完成原理图设计就可用于系统的测试了；nProteus的交互仿真特性使软件的调试和测试在布板之前完成；n硬件设计的改动容易得如软件设计改动一样n稳压电源电路电路仿真PCB板设计稳压电源产品结语结语nProteusVSM的仿真内核ProSPICE是基于SPICE3F5的混合模型仿真器，可以实现模拟和数字电路的交互仿真或基于图表的仿真n丰富的处理器及外设模型，结合ProSPICE混合仿真内核以及各种仿真工具，可实现完整的嵌入式系统设计与验证n开放的模型设计接口，可以让用户方便地添加个性化的器件模型nProteus独特的仿真功能使其特别适合应用在教学和科研开发等领域。