单片机原理及接口技术第九章
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460
Proteus ISIS原理图编辑
• （5）删除元件 • 用鼠标选中元件后，可以按Delete键删除元件；
或者在要删除的对象上单击鼠标右键，在弹出的 下拉式菜单中选择Delete Object选项；或者在元 件上连续双击右键即可删除元件。 • （6）调整元件方向 • 根据电路设计的要求，元件的方向往往需要进行 旋转设置。旋转元件可选择在元件放置到图形编 辑窗口前进行，也可以在放置到图形编辑窗口后 再进行。
461
Proteus ISIS原理图编辑
• （7）编辑元件 • 用鼠标双击对象，弹出编辑对话框，可以通过对
话框对对象属性进行编辑。在元器件比较集中的 地方，可以将鼠标移至对象上方，然后按Ctrl+E 快捷键，打开Edit Component对话框，或者将 鼠标移到对象上方，单击右键，在弹出的下拉菜 单中选择Edit Properties选项。
462
Proteus ISIS原理图编辑
• （8）编辑网络标签 • 元件、端点和连线都可以像元件一样进行编辑操
作。使用网络标号，对应的网络标号之间是相互 连接的。原理图中的导线具有电气连接意义。在 产生网络表时，Proteus是根据导线或网络标号 的连接完成的。原理图中的总线不具有电气特性 ，总线的作用在于提示、指引用户快速找到导线 中相应网络标号的位置。
第9章 Proteus虚拟仿真设计
• 9.1 Proteus简介 • Proteus是英国Labcenter electronics公司开发
的EDA工具软件，它实现了从原理图设计、代码 调试到单片机与外围电路的协同仿真，可一键切 换到PCB设计，实现了从概念到产品的完整设计 。 • Proteus软件包括两部分，第一部分为Proteus VSM（Virtual System Modelling）;第二部分为 Proteus PCB Design Package，即Proteus印 刷电路板设计包。
446
电路仿真 ( ProSPICE )
• Proteus VSM 的核心为ProSPICE，这是一个组合了 SPICE3f5模拟仿真内核及基于快速事件驱动的数字仿真 器以提供无缝混合仿真的产品。基于SPICE 内核可以使 用户使用数目众多的制造厂家提供的SPICE 模型，目前 该软件包已包含约35000个仿真器件。
边形。 • 2D Graphics Text Mode：绘制各种文本。 • 2D Graphics Symbols Mode:绘制符号。 • 2D Graphics Markers Mode:绘制坐标原点。
455
• 方向工具： • Rotate Clockwise:顺时针旋转90o。 • Rotate Anti-Clockwise:逆时针旋转90o。 • X-Mirror:水平翻转。 • Y-Mirror:垂直翻转。
448
Proteus印刷电路板设计
• 所有的Proteus PCB 设计包包括了一个集成的基 于形状的自动布线器及一个基础的SPICE仿真器 作为标配，更高级的布线模式包含在Proteus PCB Design Level 2/2+/3里，产品以不同的级 别方式提供，它们提供了不同级别的功能设计能 力。在Proteus原理图设计完成后，一键便可进 入ARES（高级布线编辑软件）的PCB设计环境 ，实现从概念到产品的完整设计。
码文件（*.hex）。
• （3）在ISIS平台上将目标代码文件加载 加载目标代码
到单片机系统中，并实现单片机系统的实
时交互、协同仿真。ISIS仿真在相当程度 Proteus仿真
上反映了实际单片机系统的运行情况。
465
Proteus与Keil联合调试
• 软硬件联合仿真系统由一个硬件执行环境和一个 软件执行环境组成，通常软件环境和硬件环境都 有自己的除错和控制界面，Keil与Proteus的整合 调试可以实现系统的总调，在该系统中，Keil作 为软件调试界面，Proteus作为硬件仿真和调试 界面，在keil中调用Proteus进行MCU外围器件 的仿真步骤如下：
• Proteus可实现电路仿真设计、PCB设计和虚拟模型仿真 的三合一设计平台，其处理器模型支持8051，68000， Z80，HC11，PIC10／12／16／18／24／DSPIC33， AVR，ARM，8086，MSP430，TMS320等，可编译汇 编语言，同时支持IAR，Keil和MPLAB等多种编译器。
449
Proteus印刷电路板特点
• 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；
• 最多可设计16个铜箔层，2个丝印层，4个机械层（含板 边），禁止布线区，阻焊区及锡膏覆盖区；
• 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； • 可以输出多种格式文件，包括Gerber文件的导入或导出
463
Proteus ISIS原理图编辑
• （9）电气规则检查 • 当电路原理图绘制完成，需要进行电气规则检查
，选择Tools菜单-->Electrical Rule Check， Proteus会对原理图进行电气规则检查并给出检 查报告，包括设计文件名称、存放路径、版本号 、作者、创建时间、修改时间、电气规则错误提 示信息等，设计人员应该根据提示信息对电路原 理图进行修改，直至无错误信息。
452
Proteus ISIS绘图工具栏
• 模式选择工具： • Selection Mode:普通光标选择模式。 • Component Mode:元件选取模式。 • Junction Dot Mode:放置连接点。 • Wire Label Mode:网络标号放置模式。 • Text Script Mode:脚本放置模式。 • Buses Mode:绘制总线模式。 • Subcircuit Mode:子电路绘制模式。
443
传统开发过程
原理图设计
PCB设计
2～3 周
物理样机
软件设计
系统测试
修改完善
使用Proteus VSM开发过程
原理图设计
软件设计
系统仿真
PCB设计
物理样机
修改完善
444
9.2 智能原理图输入系统ISIS
• ISIS（Intelligent Schematic Input System,智 能原理图输入系统）
456
• 仿真工具栏： • Play:运行。 • Step:单步运行。 • Pause:暂停。 • Stop:停止。
457
Proteus ISIS原理图编辑
• （1）新建设计并存储文件 • 打开Proteus ISIS界面，选择File->New Design或者单击
标准工具栏上的 图标新建一个设计文件，然后按照自行 定义名称及路径将文件存储到磁盘上。Proteus软件存储 的文件后缀是DSN。 • （2）选取元件 • 单击元件列表上的按钮 或者直接按键盘P键，就会弹出元 件选择窗口（Pick Devices）。另外的一种选择元器件的 方法是在Kewords编辑框中输入所需元件的型号等关键 内容，Proteus会自动在元件库中搜索，并在Results窗 口中显示与关键词相匹配的元件名称及相关参数描述信息 。
464
Proteus ISIS单片机系统仿真过程
•
（1）在ISIS平台上进行单片机系统电路 设计、选择元器件、接插件、连接电路并
Proteus电路设计
进行电气规则检查等。 • （2）利用第三方开发工具或ISIS提供的
系统程序设计
编辑环境进行单片机应用系统源程序设计 生成目标代码
、编辑、编译、代码级调试并生成目标代 文件
447
• Proteus软件资源丰富，除上文提到的一系列的 微控制器外，库中还有成千上万的无源的、 TTL/CMOS、存储器等标准器件模型，包含有30 多个元件库。仪表资源有：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、数字图案发生器、频率计/计数器、交直流电 压表、交直流电流表等；Proteus VSM还配备了 大量的嵌入式外围器件模型库，例如8155、8255 、8250、8259、直流/步进/伺服电机、以太网控 制芯片等。
，方便与其它PCB设计工具的互转（如protel）和PCB板 的设计和加工。
450
9.2 Proteus ISIS原理图设计与仿真
• 在完成软件安装后，Proteus程序菜单会出现在 电脑的开始菜单及桌面上，双击桌面上的 图标， 即可进入智能原理图输入系统，主要包括标题栏 、菜单栏、标准工具栏、绘图工具栏、预览窗口 、元件列表窗口、对象方向控制栏、电路图编辑 窗口、仿真控制按钮及状态栏等。
拟仪器。
454
• 2D图形工具： • 2D Graphics Line Mode：绘制各种直线。 • 2D Graphics Box Mode：绘制各种方框。 • 2D Graphies Circle Mode：绘制各种圆形。 • 2D Graphics Arc Mode：绘制各种圆弧。 • 2D Graphics Closed Path Mode：绘制各种多
458
Proteus ISIS原理图编辑
• （3）放置元件 • 在元件列表窗口中，单击要放置的元器件，在编
辑窗口中单击一下，此时鼠标处有一个红色的元 器件虚影跟随鼠标移动，在合适的位置再单击一 下鼠标左键，就可以放置一个元器件，单击右键 或按Esc键可以取消元件的放置。
459
Proteus ISIS原理图编辑
• 丰富的器件库：超过10000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：连接导线简单快捷，具备快 速自动连线功能；
• 支持总线结构：使用总线器件和总线布线，做到 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，可以供WORD、 Powerpoint等多种文档使用。
451
Proteus ISIS菜单栏
• Proteus ISIS菜单栏
• Proteus ISIS绘图工具栏 • Proteus软件的工具栏包括标准工具栏与绘图工
具栏两个大部分。其中，标准工具栏中包含了一 些文件处理常用的工具、屏幕缩放以及与元件 PCB封装相关的一些工具；而绘图工具栏则包含 了模式选择工具以及普通字符曲线绘制工具。
453
• 配件工具： • Terminals Mode：终端对象选择模式。 • Device Pins Mode：器件引脚绘制工具。 • Graph Mode：仿真图表工具箱，对象选择列出各种仿真分析所需的
图表。 • Tape Recorder Mode：录音机工具，对设计电路分割仿真时采用此
模式。 • Generator Mode：信号发生器工具箱，对象选择列出各种激励源。 • Voltage Probe Mode：电压探针，可显示各探针处的电压值。 • Current Probe Mode：电流探针，可显示各探针处的电流值。 • Virtual Instruments Mode：虚拟仪器工具箱，对象选择列出各种虚
442
Proteus VSM
• Proteus VSM组合了混合模式SPICE电路仿真、 动画器件及微处理器模型，可以实现完整的基于 微控制器设计的协同仿真。Proteus软件第一次 使得在物理原型被构建之前进行开发及测试设计 成为可能。使用Proteus虚拟系统模型（VSM） 工具，可以改变产品的设计周期，从而降低开发 成本、缩短产品投入市场时间。
• Proteus ISIS是一个易于使用、具有强大编辑功 能的电路设计工具，其原理图捕获既支持电路仿 真又支持PCB设计。用于Proteus VSM测试的设 计可以使用PCB设计工具或第三方工具产生网表 。ISIS也有较强的绘图控制能力，如可对线宽、 填充风格、字体等进行自定义。
445
ISIS的主要特点
• （4）选中元件
• 用鼠标左键单击元件可以选中元件。该操作将使 元件呈高亮显示。选中元件后可以对其进行编辑 等操作。选中元件时该元件上所有垂连线全部被 选中。
• 对于活动的器件，如开关Button等，如要选中可 单击鼠标左键，拖出一个框，并将该元器件全部 框住，便可选中。要选中一组元件，可以通过按 下Ctrl键，然后依次选中要选择的元件。也可以 通过左键拖出一个框的方式，但只有完全位于框 内的元件才能被选中。
Proteus ISIS原理图编辑
• （5）删除元件 • 用鼠标选中元件后，可以按Delete键删除元件；
或者在要删除的对象上单击鼠标右键，在弹出的 下拉式菜单中选择Delete Object选项；或者在元 件上连续双击右键即可删除元件。 • （6）调整元件方向 • 根据电路设计的要求，元件的方向往往需要进行 旋转设置。旋转元件可选择在元件放置到图形编 辑窗口前进行，也可以在放置到图形编辑窗口后 再进行。
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Proteus ISIS原理图编辑
• （7）编辑元件 • 用鼠标双击对象，弹出编辑对话框，可以通过对
话框对对象属性进行编辑。在元器件比较集中的 地方，可以将鼠标移至对象上方，然后按Ctrl+E 快捷键，打开Edit Component对话框，或者将 鼠标移到对象上方，单击右键，在弹出的下拉菜 单中选择Edit Properties选项。
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Proteus ISIS原理图编辑
• （8）编辑网络标签 • 元件、端点和连线都可以像元件一样进行编辑操
作。使用网络标号，对应的网络标号之间是相互 连接的。原理图中的导线具有电气连接意义。在 产生网络表时，Proteus是根据导线或网络标号 的连接完成的。原理图中的总线不具有电气特性 ，总线的作用在于提示、指引用户快速找到导线 中相应网络标号的位置。
第9章 Proteus虚拟仿真设计
• 9.1 Proteus简介 • Proteus是英国Labcenter electronics公司开发
的EDA工具软件，它实现了从原理图设计、代码 调试到单片机与外围电路的协同仿真，可一键切 换到PCB设计，实现了从概念到产品的完整设计 。 • Proteus软件包括两部分，第一部分为Proteus VSM（Virtual System Modelling）;第二部分为 Proteus PCB Design Package，即Proteus印 刷电路板设计包。
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电路仿真 ( ProSPICE )
• Proteus VSM 的核心为ProSPICE，这是一个组合了 SPICE3f5模拟仿真内核及基于快速事件驱动的数字仿真 器以提供无缝混合仿真的产品。基于SPICE 内核可以使 用户使用数目众多的制造厂家提供的SPICE 模型，目前 该软件包已包含约35000个仿真器件。
边形。 • 2D Graphics Text Mode：绘制各种文本。 • 2D Graphics Symbols Mode:绘制符号。 • 2D Graphics Markers Mode:绘制坐标原点。
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• 方向工具： • Rotate Clockwise:顺时针旋转90o。 • Rotate Anti-Clockwise:逆时针旋转90o。 • X-Mirror:水平翻转。 • Y-Mirror:垂直翻转。
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Proteus印刷电路板设计
• 所有的Proteus PCB 设计包包括了一个集成的基 于形状的自动布线器及一个基础的SPICE仿真器 作为标配，更高级的布线模式包含在Proteus PCB Design Level 2/2+/3里，产品以不同的级 别方式提供，它们提供了不同级别的功能设计能 力。在Proteus原理图设计完成后，一键便可进 入ARES（高级布线编辑软件）的PCB设计环境 ，实现从概念到产品的完整设计。
码文件（*.hex）。
• （3）在ISIS平台上将目标代码文件加载 加载目标代码
到单片机系统中，并实现单片机系统的实
时交互、协同仿真。ISIS仿真在相当程度 Proteus仿真
上反映了实际单片机系统的运行情况。
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Proteus与Keil联合调试
• 软硬件联合仿真系统由一个硬件执行环境和一个 软件执行环境组成，通常软件环境和硬件环境都 有自己的除错和控制界面，Keil与Proteus的整合 调试可以实现系统的总调，在该系统中，Keil作 为软件调试界面，Proteus作为硬件仿真和调试 界面，在keil中调用Proteus进行MCU外围器件 的仿真步骤如下：
• Proteus可实现电路仿真设计、PCB设计和虚拟模型仿真 的三合一设计平台，其处理器模型支持8051，68000， Z80，HC11，PIC10／12／16／18／24／DSPIC33， AVR，ARM，8086，MSP430，TMS320等，可编译汇 编语言，同时支持IAR，Keil和MPLAB等多种编译器。
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Proteus印刷电路板特点
• 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；
• 最多可设计16个铜箔层，2个丝印层，4个机械层（含板 边），禁止布线区，阻焊区及锡膏覆盖区；
• 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； • 可以输出多种格式文件，包括Gerber文件的导入或导出
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Proteus ISIS原理图编辑
• （9）电气规则检查 • 当电路原理图绘制完成，需要进行电气规则检查
，选择Tools菜单-->Electrical Rule Check， Proteus会对原理图进行电气规则检查并给出检 查报告，包括设计文件名称、存放路径、版本号 、作者、创建时间、修改时间、电气规则错误提 示信息等，设计人员应该根据提示信息对电路原 理图进行修改，直至无错误信息。
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Proteus ISIS绘图工具栏
• 模式选择工具： • Selection Mode:普通光标选择模式。 • Component Mode:元件选取模式。 • Junction Dot Mode:放置连接点。 • Wire Label Mode:网络标号放置模式。 • Text Script Mode:脚本放置模式。 • Buses Mode:绘制总线模式。 • Subcircuit Mode:子电路绘制模式。
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传统开发过程
原理图设计
PCB设计
2～3 周
物理样机
软件设计
系统测试
修改完善
使用Proteus VSM开发过程
原理图设计
软件设计
系统仿真
PCB设计
物理样机
修改完善
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9.2 智能原理图输入系统ISIS
• ISIS（Intelligent Schematic Input System,智 能原理图输入系统）
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• 仿真工具栏： • Play:运行。 • Step:单步运行。 • Pause:暂停。 • Stop:停止。
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Proteus ISIS原理图编辑
• （1）新建设计并存储文件 • 打开Proteus ISIS界面，选择File->New Design或者单击
标准工具栏上的 图标新建一个设计文件，然后按照自行 定义名称及路径将文件存储到磁盘上。Proteus软件存储 的文件后缀是DSN。 • （2）选取元件 • 单击元件列表上的按钮 或者直接按键盘P键，就会弹出元 件选择窗口（Pick Devices）。另外的一种选择元器件的 方法是在Kewords编辑框中输入所需元件的型号等关键 内容，Proteus会自动在元件库中搜索，并在Results窗 口中显示与关键词相匹配的元件名称及相关参数描述信息 。
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Proteus ISIS单片机系统仿真过程
•
（1）在ISIS平台上进行单片机系统电路 设计、选择元器件、接插件、连接电路并
Proteus电路设计
进行电气规则检查等。 • （2）利用第三方开发工具或ISIS提供的
系统程序设计
编辑环境进行单片机应用系统源程序设计 生成目标代码
、编辑、编译、代码级调试并生成目标代 文件
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• Proteus软件资源丰富，除上文提到的一系列的 微控制器外，库中还有成千上万的无源的、 TTL/CMOS、存储器等标准器件模型，包含有30 多个元件库。仪表资源有：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、数字图案发生器、频率计/计数器、交直流电 压表、交直流电流表等；Proteus VSM还配备了 大量的嵌入式外围器件模型库，例如8155、8255 、8250、8259、直流/步进/伺服电机、以太网控 制芯片等。
，方便与其它PCB设计工具的互转（如protel）和PCB板 的设计和加工。
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9.2 Proteus ISIS原理图设计与仿真
• 在完成软件安装后，Proteus程序菜单会出现在 电脑的开始菜单及桌面上，双击桌面上的 图标， 即可进入智能原理图输入系统，主要包括标题栏 、菜单栏、标准工具栏、绘图工具栏、预览窗口 、元件列表窗口、对象方向控制栏、电路图编辑 窗口、仿真控制按钮及状态栏等。
拟仪器。
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• 2D图形工具： • 2D Graphics Line Mode：绘制各种直线。 • 2D Graphics Box Mode：绘制各种方框。 • 2D Graphies Circle Mode：绘制各种圆形。 • 2D Graphics Arc Mode：绘制各种圆弧。 • 2D Graphics Closed Path Mode：绘制各种多
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Proteus ISIS原理图编辑
• （3）放置元件 • 在元件列表窗口中，单击要放置的元器件，在编
辑窗口中单击一下，此时鼠标处有一个红色的元 器件虚影跟随鼠标移动，在合适的位置再单击一 下鼠标左键，就可以放置一个元器件，单击右键 或按Esc键可以取消元件的放置。
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Proteus ISIS原理图编辑
• 丰富的器件库：超过10000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：连接导线简单快捷，具备快 速自动连线功能；
• 支持总线结构：使用总线器件和总线布线，做到 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，可以供WORD、 Powerpoint等多种文档使用。
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Proteus ISIS菜单栏
• Proteus ISIS菜单栏
• Proteus ISIS绘图工具栏 • Proteus软件的工具栏包括标准工具栏与绘图工
具栏两个大部分。其中，标准工具栏中包含了一 些文件处理常用的工具、屏幕缩放以及与元件 PCB封装相关的一些工具；而绘图工具栏则包含 了模式选择工具以及普通字符曲线绘制工具。
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• 配件工具： • Terminals Mode：终端对象选择模式。 • Device Pins Mode：器件引脚绘制工具。 • Graph Mode：仿真图表工具箱，对象选择列出各种仿真分析所需的
图表。 • Tape Recorder Mode：录音机工具，对设计电路分割仿真时采用此
模式。 • Generator Mode：信号发生器工具箱，对象选择列出各种激励源。 • Voltage Probe Mode：电压探针，可显示各探针处的电压值。 • Current Probe Mode：电流探针，可显示各探针处的电流值。 • Virtual Instruments Mode：虚拟仪器工具箱，对象选择列出各种虚
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Proteus VSM
• Proteus VSM组合了混合模式SPICE电路仿真、 动画器件及微处理器模型，可以实现完整的基于 微控制器设计的协同仿真。Proteus软件第一次 使得在物理原型被构建之前进行开发及测试设计 成为可能。使用Proteus虚拟系统模型（VSM） 工具，可以改变产品的设计周期，从而降低开发 成本、缩短产品投入市场时间。
• Proteus ISIS是一个易于使用、具有强大编辑功 能的电路设计工具，其原理图捕获既支持电路仿 真又支持PCB设计。用于Proteus VSM测试的设 计可以使用PCB设计工具或第三方工具产生网表 。ISIS也有较强的绘图控制能力，如可对线宽、 填充风格、字体等进行自定义。
445
ISIS的主要特点
• （4）选中元件
• 用鼠标左键单击元件可以选中元件。该操作将使 元件呈高亮显示。选中元件后可以对其进行编辑 等操作。选中元件时该元件上所有垂连线全部被 选中。
• 对于活动的器件，如开关Button等，如要选中可 单击鼠标左键，拖出一个框，并将该元器件全部 框住，便可选中。要选中一组元件，可以通过按 下Ctrl键，然后依次选中要选择的元件。也可以 通过左键拖出一个框的方式，但只有完全位于框 内的元件才能被选中。