《roteus中文讲义》word版

Proteus 中文讲义
培训目的：通过培训，掌握Proteus ISIS的作图方法，MCS51和AVR单片机的VSM仿真方法.
参考书籍：《基于Proteus的电路及单片机系统与设计仿真》《基于Proteus的电路及单片机系统与设计仿真》
第一部分 Proteus ISIS的界面及基本操作方法
一、ISIS 的界面
介绍ISIS界面的基本构成。

二、ISIS的菜单项
介绍主要菜单项的作用，结合实例讲解应用方法。

三、ISIS的按钮
*粘滞性按钮和非粘滞性按钮的概念
1、文件和打印命令及显示命令：
2、主模式图标、部件图标、2D图形工具
3、设计工具图标
4、编辑命令、旋转和镜像图标
四、对象选择及鼠标使用规则
1、对象的选择
在Proteus ISIS中，对象（如器件、仪表等）的选择首先需左键点击对应的对象按钮，然后从对象选择窗中选择对象。

（举例）
2、鼠标操作方法
Proteus的鼠标操作与传统的方式不同，右键选取、左键编辑或移动:
右（左）键单击——选中（tag）对象，此时对象变红色；右键单击还会弹出文本菜单，可以进行对象的操作。

右键拖曳——框选一个块的对象；
左键单击——放置对象或对选中的对象编辑对象属性；
左键拖曳——移动已被选中的单个对象或块。

滚轮单击——移动整个工作页面
滚轮滑动——缩放工作页面
第二部分原理图设计
一、器件的选择
1、器件库介绍
库的功能分类，仿真器件与非仿真器件。

2、器件的搜索方法
模糊搜索示例
3、自定义器件
2D工具绘制器件，Make Device生成器件，器件入库
二、器件的放置
1、放置器件
选择器件，在编辑窗鼠标左键单击放置器件
2、移动单个器件
选中——移动，鼠标操作方法，撤销操作
3、器件的替换
在旧器件上放置新器件，确认至少有一个引脚重叠，对于个别器件，需要使用PAT完成替换：
PAT＝>Device=新器件名
4、删除器件
双击右键可删除器件及其连线，撤销操作
5、块操作方法
块选取方法，块处理按钮，直接左键移动
三、器件的连线
1、一般连线
real time snap的作用，ctrl键在画斜线时的作用（举例）
2、连线复制、删除和移动
在新的连接点上双击左键，可复制上一布线线段；
右键双击完成线路的删除；
左键拖曳选中的连线，可以移动连线。

3、总线应用
总线连线，总线入口，总线标注方法X[0..7]
4、网络标号
左键点击LBL按钮（粘滞），然后左键点击连线，可以在连线上放置网络标号，代表线路的物理连接（示例）
总线的网络标号采用数组的表示方法，如X[0..7]表示8位总线，可以用X0，X1，…，X7表示其中每条连线。

四、器件属性编辑
1、单个器件属性
右键单击选中器件，左键单击该器件，便打开器件编辑窗口（Edit Component）各部分的含义（举例）
2、Search & Tag 搜索并选中对象
按键盘“T”进入，可以选中指定属性内容的对象（举例）
3、全局属性编辑工具PAT的应用
按键盘“A”进入，可进行全局属性编辑（举例）
五、层次化设计方法
1、多页设计
对于较为复杂的原理图，可以采用多页设计，线路的电气连接由网络标号决定。

工具：
添加页、删除页、转到..页
2、子电路
子电路设计是自顶而下的过程：
a.点击子电路按钮，绘制子电路并添加端口;
b.点击，进入子电路内层设计电路原理图；
c.为内电路加上与上层同名的信号端口；
d.点击返回上层。

六、原理图的输出
1、文稿输出
通过File－Export Graphics，可以输出多种形式的文稿，例如输出bmp位图用于文档发表。

输出时可以一并输出仿真状态。

（举例）
2、网表输出
通过Tools－Netlist Compiler，可以输出多种格式的网表。

如果使用ARES排版，点击便可直接进入PCB设计页面，并载入网表。

（举
例）
练习一基本绘图练习——熟悉基本工具和操作
练习二元件替换与名称、参数修改练习
练习三层次化设计练习
第三部分Proteus VSM仿真
一、仿真工具介绍
1、探针
电压及电流探针，使用方法。

2、虚拟仪器
a．双踪示波器
b．逻辑分析仪
c．计数/定时器
d．虚拟终端
e．SPI调试器
f．I2C调试器
g．信号发生器
h．图案发生器
i．交、直流电压/电流表
3、仿真图表
a.模拟信号分析
b.数字信号分析
c.混和信号分析
d.传输特性分析
e.噪声分析
f.失真分析
g.音频分析
h.交互分析
i.一致性分析
j.直流扫描分析
k.交流扫描分析
二、电路交互仿真方法
1.虚拟仪器的使用
各仪器功能介绍（见“虚拟仪器”文档）
2.动画选项设置
3、仿真选项设置
三、高级仿真功能的应用
1、图表放置与设置
点击图标按钮，选择图表，在编辑窗空余处画出图表；
点击图标标题使图标最大化，Graph－Edit Graph，设置图表显示区间、参考信号等参数。

2、加入探针信号
选中探针（信号源），左键拖曳入图表。

对于频率特性探针的加入方法（左，右区域）
3、运行仿真
点击图表中运行按钮，运行仿真。

4、图表分析
a.标尺线
左键拖出第一条标尺线，按住Ctrl再用左键拖出第二条标尺线
b.图表缩放
使用图表中的工具，可进行平移和缩放。

高级仿真练习（选）
练习一放大器的频率特性
练习二直流扫描分析
练习三噪声分析
四、微处理器系统仿真
1、原理图输入
设计仿真电原理图，对于特殊的电源电压，可以编辑电源（POWER）端子的属性设置电压值，正电源须标“＋”号。

CPU的运行时钟是在属性中设定的，与外接晶体无关，
2、代码编辑与编译
对于汇编语言程序，Proteus提供了51、PIC、AVR、68HC11的汇编编译器，并自带源代码编辑器。

因此直接在Proteus环境下完成程序的设计、编译与调试。

a、编译器选择
b、创建源程序
要注意文件路径不能太长（超过16字符），并不含中文。

文件名中不能出现空格，逗号等字符，只支持数字及字母，不宜过长。

c、编译源程序
3、程序载入CPU
设置CPU属性，Program File设置为前面编译出的目标文件（如hex文件）。

4、运行仿真
设置动画选项，运行仿真，通过交互器件（按钮、电机、液晶等）可以直观看到系统运行结果。

5、程序调试
运行时点击单步按钮，可以进入源代码调试状态，调试时可以设置断点，并观察内外存储器状态以及CPU和外设（如LCD）的寄存器内容。

单步、断点、跳跃调试举例。

寄存器窗口、观测窗口、内部RAM窗口举例。

6、与第三方IDE的联合仿真
Proteus和MPLAB、Keil、IAR等集成开发环境结合，可以进行联合仿真，仿真前需安装相应的“驱动程序”（新版本的MPLAB不需要），如对于Keil，需先运行vdmagdi.exe,对于IAR，需先运行vdmcspy.exe.这些文件可以从安装光盘的utility目录下得到，也可以从Labcenter官方网站下载。

以下以Keil为例加以说明。

a、运行驱动程序vdmagdi.exe
b、在Proteus中设计电路原理图，并选中Debug－use remote debug monitor；
c、在Keil环境下创建项目，编辑源程序（C或ASM）并编译为hex文件；
d、在Keil中，设置Target－target option-debug,选用Proteus VSM Simulator；
e、在Proteus中将Keil生成的hex文件加载给CPU；
f、在Keil中运行、调试程序，同时在Proteus中观察运行结果。

说明：如果联调失败，尝试关闭防火墙。

7、在Proteus中的C源代码调试
如果设置编译环境，使其输出含有调试信息的代码文件，下载到单片机，仿真时就能直
接在Proteus下观察、调试C源代码。

(举例)
a、PIC单片机——使用MPLAB、Hitech、CCS，输出.cof文件。

使用IAR，输出ubrof8文件；
b、AVR单片机——使用cof、ubrof8或elf/dwarf2格式输出文件；
c、ARM7——使用elf/dwarf2文件；
d、8051系列——使用omf（Keil）或ubrof8（IAR）文件；
e、HC11系列——使用ubrof8文件。

练习一、单片机基本仿真练习
练习二、Keil＋Proteus练习
第四部分基于PROTEUS 的AVR单片机开发
一、PROTEUS VSM FOR AVR
1. 支持处理器种类：
2．支持的特点：
⏹完整的指令系统。

⏹支持所有的端口及I/O引脚操作。

⏹支持所有的计数/定时器包括独立的分频、捕捉比较及PWM模块。

⏹支持看门狗定时器。

⏹支持 UART。

⏹支持主/从SPI串行接口。

⏹支持AD转换模块。

⏹支持ATMEL 两线式接口（TWI）。

⏹支持所有的内部及外部中断。

⏹支持内部代码及数据E2PROM存储器。

支持代码及数据保持。

三、使用PROTEUS仿真一个AVR单片机系统（CVAVR+PROTEUS）
1．绘制原理图
使用PROTEUS 中的ISIS（智能原理图输入系统）原理图：
拾取器件，摆放器件，连线。

2．使用CVAVR建立一个工程
可以选择使用向导生成代码格式，再进行填充。

CVAVR生成两种代码格式文件HEX及COF。

3．在PROTEUS中进行仿真
将IDE生成的目标代码装载到处理器模型当中，进行系统仿真。

装载代码
A．HEX代码方式
这种代码格式不带调试信息，使用者通过它可以了解系统的仿真效果，不能进行源码级的调试。

B．COF代码方式
COF格式代码带调试信息，装载这种格式代码，使用者可以在PROTEUS中进行源码级调试，使用各种调试手段调试（断点、全速、单步等等），并能查看AVR内部寄存器、特殊功能存储器、E2PROM、内部RAM、变量等等状态变化。

四、PROTEUS支持的IDE介绍
格式
AVRGCC ELF/DWARF
CVAVR COF
ICCAVR COFF
IAR UBROF8
第五部分 ARES使用方法
一、ARES的界面
1、工具按钮
放置/布线工具
焊盘风格图标
2D绘图工具
编辑命令按钮
文件和打印图标
显示命令按钮
布线工具按钮
旋转和镜像图标
2、菜单及快捷键
a、菜单
简要说明菜单功能
b、快捷键
菜单下给出多种快捷键，某些功能只能用快捷键，如重置原点，只能按“O”键设置。

此外，Sytem-Set keyboard Mapping可以自定义快捷键：
选择需要设定的菜单项，再点击“Key sequence for select command”栏，此时按下想设置的快捷键，如“U”，然后点击Assign按钮，便完成此项设置。

二、PCB布局
a、自动布局
调入器件网络表后，首先在板边层（Board Edge）用2D工具画PCB的外框，然后运行Tools —Auto Placer进行自动布局。

ISIS中器件添加GROUP属性，可以实现器件集合，便于相关器件集中布局。

目前，自动布局仅限于在单面进行，如需双边放置器件，须手工完成。

ARES中，要选中器件，需右键单击器件的焊盘，移动时也要左键点焊盘拖曳。

手工调整时，可以参考黄色的力向量线条。

可以使用旋转、镜像按钮放置器件。

三、PCB布线
a、设置布线策略
运行System-Edit Strategies,设置布线策略：
注意：Proteus中英制单位为th，1th＝1/1000inch＝0.0254mm
此外，还可以运行System-Set Default rules设置默认布线规则，两者要一致才不至于出现DRC错误：
选择导线对象，根据绿色预拉线的提示进行布线，如果选择了Auto Track Necking，在线路穿过焊盘时，会按照设定的绝缘间距自动收窄，形成一个
“颈”（neck）。

按住Ctrl键，可以布放弧线导线。

布好的导线，可以在右键选中后，当鼠标在线路中央（此时光标呈x状），点击左键拖曳，可以调整走线。

导线的删除，首先右键选中线路，也可以拖曳方框选中一批导线，然后按Delete键。

c、自动布线
运行Tools－Auto Router,可以进行自动布线：
布线前需设置布线网格、范围以及一些布线选项。

并可以重新调整布线策略。

如果想人为中断自动布线过程，可以按ESC键强制停止。

自动布线完毕，运行Edit－Mitre，可以修整导线拐角，如果需要手工修改导线，可以选中导线，然后手工布线，这样可以自动替换掉原来自动布的导线，画线时注意光标变成“x”状表明位于导线中点，此时画线才有效。

d、门交换优化
门交换和引脚交换是ARES一个非常有用的功能，ISIS中有些器件含有pinswap或gateswap属性，这样在ARES中就可以利用这些属性来优化走线路径，从而降低布线密度。

手工pinswap操作：在布局完成后，选择图标进入预拉线编辑状态，选中欲编辑的预拉线，在准备交换的焊盘上按下鼠标左键，此时，可以进行交换的焊盘会高亮显示，拖动预拉线到目标焊盘，释放左键，便完成交换。

自动gateswap操作：在布局完成后，运行Tools－Gateswap Optimizer，ARES会自动进行门交换优化。

引脚交换和门交换后，电路的改变会直接反馈到ISIS的原理图上。

四、敷铜
点击敷铜图标，然后用鼠标左键在某区域拖曳一个方框，便可以进行该区域敷铜。

Boundary——敷铜线宽
Relief——浮刻（敷铜与焊盘的连线）线宽
*Relief必须不大于Boundary
Type——敷铜类型：实心、网格、边框
Step——敷铜线间距（网格时有效）
Clearance——绝缘间距
五、规则检查
1、CRC检查
运行Tools－Connectivity Checker可进行连接关系检查，如果有未连接网络，将显示CRC错误，并显示未连接网络。

双击网络名，PCB上将高亮显示其位置。

2、DRC检查
运行Tools-Design Rule Checker进行设计规则检查，用来检查布线和布局是否符合设定的策略。

如出现错误，会出现提示，点击该提示可观察出错位置。

六、PCB输出
1、打印输出
在Output菜单项下面，可以本地分层打印PCB图，也可以输出为多种格式（包括bmp）图片。

打印选项：
bmp输出选项：
2、CADCAM输出
CADCAM输出Gerber文件，可用于出光绘图和钻孔文件，还可生成自动贴片机的拾取文件（Pick and Place File）。

根据这些文件，PCB厂家便可以制造PCB，安装厂家也可以用于自动生产线。

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