实验指导书附录1__Proteus单片机仿真器系统概述

单片机原理与应用实验指导书附录1 Proteus 单片机仿真器系统概述1 PROTEUS简介●PROTEUS是英国LABCENTER公司研发的一款EDA软件。

●PROTEUS不仅可以做模拟电路、数字电路及数模混合电路的仿真，也可以做51、A VR、PIC、ARM等多种MCU的仿真。

●在PROTEUS中，可以实现从原理图设计、单片机编程、系统仿真到PCB的设计的一系列过程。

Proteus 是一个基于ProSPICE混合模型仿真器的，完整的嵌入式系统软、硬件设计仿真平台。

•ISIS——智能原理图输入系统，系统设计与仿真的基本平台。

•ARES ——高级PCB布线编辑软件。

•VSM------处理器仿真模型，提供交互式仿真系统——从概念到完成在Proteus中, 可以实现从原理图设计、单片机编程、系统仿真到PCB设计一系列过程。

真正实现了从概念到产品的完整设计。

ISIS原理图设计与仿真ARES线路板设计产品2 ISIS的基本操作及原理图的设计2.1 ISIS的界面Proteus ISIS的工作界面是一种标准的Windows界面，如图1-2所示。

包括：标题栏、主菜单、标准工具栏、绘图工具栏、状态栏、对象选择按钮、预览对象方位控制按钮、仿真进程控制按钮、预览窗口、对象选择器窗口、图形编辑窗口。

2.2 ISIS的菜单PROTEUS的菜单符合WINDOWS的操作风格。

File菜单：包括常用的功能，如打开新的文件、加载设计、保存设计、导入/导出文件、打印等。

View菜单：包括是否显示网格、设置格点间距、缩放电路图能显示与隐藏各种工具等。

Edit菜单：包括撤消/恢复操作、查找、编辑、剪切、复制、粘贴器件等。

Library菜单：包括添加、创建元器件/图标及调用库管理。

Tool菜单：包括实时标注、实时捕捉及自动布线等。

Design菜单：包括编辑设计属性、编辑图纸属性、进行设计注释等。

Graph菜单：包括编辑图形、仿真图形和分析一致性等。

Source菜单：包括添加/删除源文件、定义代码生成工具调用外部文本编辑器等。

Debug菜单：包括启动调试、执行仿真、单步执行和重新排布弹出窗口等。

Template菜单:包括设置图形格式、文本格式、设计颜色、线条连接点大小等。

System菜单：包括自动设置保存时间间隔、图纸大小和标注字体等。

Help菜单：包括版权信息、和示例等。

2.3 ISIS的按钮2.4 原理图的输入2.4.1 器件的搜索方法——模糊搜索和通过器件库搜索。

选中component Pick Devices”页面，进入了元器件库。

在“Keywords”输入AT89C51，系统在对象库中进行搜索查找，并将搜索结果显示在“Results”中。

2.4.2器件的操作（1）放置：在编辑窗鼠标左键单击放置器件。

在对象选择器窗口中，选中A T89C51，将鼠标置于图形编辑窗口该对象的欲放位置，此时器件呈高亮状态，单击鼠标左键，该对象被完成放置。

（注意到在绘图工具栏中的元器件按钮处于选中状态）（2）器件的选中、移动、复制、旋转、删除和替换。

i、选中：用鼠标指向对象并点击左键可以选中该对象。

该操作选中对象并使其高亮显示，然后可以进行编辑。

选中对象时该对象上的所有连线同时被选中。

要选中一组对象，可以通过依次在每个对象右击选中每个对象的方式。

也可以通过右键拖出一个选择框的方式，但只有完全位于选择框内的对象才可以被选中。

ii、移动：用鼠标指向选中的对象并用左键拖曳可以拖动该对象。

该方式不仅对整个对象有效，而且对对象中单独的labels也有效。

iii、复制：用鼠标选中的对象后菜单Edit—copy to clipboard或用鼠标左键点击Copy图标。

iv, 270，360或通过x轴y轴镜象。

Rotation and Mirror”图标会从蓝色变为红色，然后就可以来改变对象的朝向；或者使用右键菜单中的旋转命令完成器件旋转。

v、删除：用鼠标指向选中的对象并点击右键可以删除该对象，同时删除该对象的所有连线。

vi、在旧器件上放置新器件，确认至少有一个引脚重叠。

（3）元器件块操作：右键选中所需操作的块，就可以用块的相关命令对它操作。

Ⅰ、整体移动：选中需要的一组对象（参照1.4.i）；用鼠标左键点击Move图标；把轮廓拖到需要的位置，点击鼠标左键放置。

或直接使用鼠标左键拖拽选中一组对象，在左键移动。

Ⅱ、整体复制：选中需要的一组对象；点击右键，在右键菜单中选择copu图标；把轮廓拖到需要的位置，点击鼠标左键放置。

Ⅲ、选中需要的一组对象；用鼠标左键点击copu图标。

（4）属性编辑：双击左键即可进入器件属性的编辑；通过PAT （属性分配工具）编辑。

2.4.3 器件的连线（1）器件的连线你一定发现没有画线的图标按钮。

这是因为ISIS的智能化足以在你想要画线的时候进行自动检测。

这就省去了选择画线模式的麻烦。

当鼠标的指针靠近一个对象的连接点时，跟着鼠标的指针就会出现一个“×”号，鼠标左键点击元器件的连接点，移动鼠标(不用一直按着左键)就出现了粉红色的连接线变成了深绿色。

步骤：vii、左击第一个对象连接点。

viii、如果你想让ISIS自动定出走线路径，只需左击另一个连接点。

另一方面，如果你想自己决定走线路径，只需在想要拐点处点击鼠标左键。

ix、一般连线：ctrl键的作用是画斜线。

x、当要连接的一组线相似时，先连上一条，然后在新的连接点上双击左键，可复制上一布线线段。

xi、连线的删除：右键双击完成线路的删除。

xii、左键拖曳选中的连线，可以移动连线。

xiii、网络标号：左键点击LBL按钮，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（2）总线的应用为了简化原理图，我们可以用一条导线代表数条并行的导线，这就是所谓的总线。

点击工具箱的总线按钮，即可在编辑窗口画总线。

放置总线将各总线分支连接起来，方法是单击放置工具条中图标，这时工作平面上将出现十字形光标，将十字光标移至要连接的总线分支处单击鼠标左键，系统弹出十字形光标并拖着一条较粗的线，然后将十字光标移至另一个总线分支处，单击鼠标的左键，一条总线就画好了。

2.4.4 层次化设计方法(1)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。

(2)子电路设计是自顶而下的过程：–点击子电路按钮，绘制子电路并添加端口;–点击进入子电路内层设计电路原理图；–为内电路加上与上层同名的信号端口；–点击返回上层。

2.5 原理图的输出2.5.1 文稿的输出通过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。

2.5.2 网表输出通过Tools－Netlist Compiler，可以输出多种格式的网表，其中包括支持Protel的Tango格式网表。

2.5.3 元器件表的输出通过Tool-Bill of Materials,可以以多种格式输出元器件清单，便于采购。

3 PROTEUS VSM仿真PROTEUS VSM有两种不同的仿真方式：交互式仿真和基于图表的仿真。

交互式仿真－实时直观地反映电路设计的仿真结果；基于图表的仿真－用来精确分析电路的各种性能，如频率特性、噪声特性等。

3.1 仿真工具的介绍PROTEUS VSM中的整个电路分析是在ISIS原理图设计模块下延续下来的，原理图中可以包含以下仿真工具：探针－直接布置在线路上，用于采集和测量电压/电流信号；电路激励－多种激励信号源；虚拟仪器－如数字示波器等；曲线图表－高级分析工具。

3.1.1探针（Probe）测量电压/电流信号；可以结合图表的仿真使用。

•电压探针（V oltage probes）－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（Current probes）－仅在模拟电路仿真中使用，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，也可用于交互式仿真中。

3.1.2 激励源共13种系统的激励信号源，对象选择器显示如下图：•DC：直流电压源；•Sine：正弦波发生器。

•Pulse：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。

• Audio ：音频信号发生器。

数据来源于wav 文件。

• 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。

• SCRIPTALBE:可脚本化波形发生器3.1.3 虚拟仪器用于定性分析电路的运行状况：共13种系统的虚拟仪器。

对象选• 虚拟示波器(OSCILLOSCOPE) • 逻辑分析仪(LOGIC ANAL YSER) • 计数/定时器(COUNTER TIMER) • 虚拟终端(VIRUAL TERMINAL) • 信号发生器(SIGNAL GENERATOR) • 模式发生器(PATTERN GENERA TOR)• 交直流电压表和电流表（AC/DC voltmeters/ammeters ） • SPI 调试器(SPI DEBUGGER) •I2C 调试器(I2C DEBUGGER)3.1.4曲线图表13种图表。

对象选择器显示如下图：I2C 总线 调试窗•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(DC SWEEP)•交流扫描分析图表(AC SWEEP)3.1.4 接地和5V电源：3.2 高级图表仿真3.2.1 图表放置与设置1.点击图表按钮，选择图表，在编辑窗空余处画出图表；2.点击图表标题使图表最大化，通过Graph－Edit Graph，设置图表显示区间、参考信号等参数。

3.2.2 加入探针信号选中探针（信号源），左键拖曳入图表。

频率分析图表有两个Y轴，左边表示频率，右为相位，所以选择电压探针后，要在左右两边都添加才能同时显示出幅相特性曲线。

3.3 运行仿真点击图表中运行按钮或按空格键，运行仿真。

3.4 图表分析1.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2.图表缩放。