Proteus教程 之 Proteus VSM仿真与分析

图1-3 Proteus 激励源的可编辑格式示例
3. 交互式仿真实例(741放大电路)
高级仿真(ASF)实例(741放大电路分析)如图 1-5所示。
激励源 电压探针
虚拟仪器
图1-5
741放大电路分析
噪声分析：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生的噪声电压清 单。741放大电路的噪声分析如图1-6所示。 失真分析：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随频率变化的二次 和三次谐波失真电平。741放大电路的失真分析如 图1-7所示。

图1-17 直接拾取元件示意图
按照电容的拾取方法，依次把五个元件拾 取到编辑界面的对象选择器中，然后关闭元 件拾取对话框。元件拾取后的界面如图1-18 所示。
图1-18 元件拾取后的界面
下面把元件从对象选择器中放置到图形编辑区中。 用鼠标单击对象选择区中的某一元件名，把鼠标指 针移动到图形编辑区，双击鼠标左键，元件即被放 置到编辑区中。电阻要放置两次，因为本例中用到 两个电阻。放置后的界面如图1-19所示。

图1-10 Proteus与Keil的联调
1.1.3 Proteus ARES的应用预览功能
Proteus的ARES软件具有PCB(印刷电路板)设 计的强大功能。新的Proteus 7支持PCB板的三维预 览，便于观察器件布局和展示设计结果，如图1-11 所示。
Baidu Nhomakorabea
图1-11 Proteus的PCB三维预览
实际温度测量板
PC串行口 串行电缆
图1-9 虚拟仿真电路与外部实际电路的双向通信
5. Proteus与Keil联调
Proteus与汇编程序调试软件Keil可实现联调， 在微处理器运行中，如果发现程序有问题，可直接 在Proteus 的菜单中打开Keil对程序进行修改，如图 1-10所示。
Keil处于运行状态
1.2 Proteus跟我做
1.2.1 Proteus软件的安装与运行
Proteus软件目前的最新版本为7.2，先按要求 把软件安装到计算机上，安装结束后，在桌面的 “开始”程序菜单中，单击运行原理图(ISIS 7 Professional)或PCB (ARE 7 Professional)设计界面。 ISIS 7 Professional在程序中的位置如图1-12所示。
图1-16 分类拾取元件示意图
(2) 直接查找和拾取元件
把元件名的全称或部分输入到Pick Devices(元 件拾取)对话框中的“Keywords”栏，在中间的查 找结果“Results”中显示所有电容元件列表，用鼠 标拖动右边的滚动条，出现灰色标示的元件即为找 到的匹配元件，如图1-17所示。 这种方法主要用于对元件名熟悉之后，为节约 时间而直接查找。对于初学者来说，还是分类查找 比较好，一是不用记太多的元件名，二是对元件的 分类有一个清楚的概念，利于以后对大量元件的拾 取。
图1-22 “TEXT”属性设置对话框
也可在元件调用前，直接选择主菜单中的【 Template】→【Set Design Defaults…】打开画图 模板设置选项，如图1-23所示。
图1-23 打开模板设计对话框
接着出现Edit Design Defaults(编辑模板 设计)对话框，如图1-24所示。在“Show hidden text”选项中把对勾去掉，然后单击 “OK”即可。每个元件的旁边不再显示灰色 的“<TEXT>”。
图1-15 元件拾取对话框
ISIS 7 Professional的元件拾取就是把元 件从元件拾取对话框中拾取到图形编辑界面 的对象选择器中。元件拾取共有两种办法。 (1) 按类别查找和拾取元件 元件通常以其英文名称或器件代号在库 中存放。我们在取一个元件时，首先要清楚 它属于哪一大类，然后还要知道它归属哪一 子类，这样就缩小了查找范围，然后在子类 所列出的元件中逐个查找，根据显示的元件
符号、参数来判断是否找到了所需要的元 件。双击找到的元件名，该元件便拾取到 编辑界面中了。 拾取元件对话框共分四部分，左侧从上 到下分别为直接查找时的名称输入、分类 查找时的大类列表、子类列表和生产厂家 列表。中间为查到的元件。
列表。右侧自上而下分别为元件图形和元件封 装，图1-16中的元件没有显示封装。
3. 元件位置的调整和参数的修改
在编辑区的元件上单击鼠标左键选中元件(为红 色)，在选中的元件上再次单击鼠标右键则删除该元 件，而在元件以外的区域内单击右键则取消选择。 元件误删除后可用图标 找回。单个元件选中后， 单击鼠标左键不松可以拖动该元件。群选使用鼠标 左键拖出一个选择区域，使用图标 来整体移动。 使用图标 可整体复制，图标 用来刷新图面。
图1-6 741放大电路的噪声分析
图1-7 741放大电路的失真分析
4. Proteus微处理器系统仿真
单片机系统的仿真是Proteus VSM的主要特色。 用户可在Proteus中直接编辑、编译、调试代码，并 直观地看到仿真结果。 CPU模型有ARM7(LPC21xx)、PIC、Atmel AVR、Motorola HCXX以及8051/8052系列。同时 模型库中包含了LED/LCD显示、键盘、按钮、开关、 常用电机等通用外围设备。VSM甚至能仿真多个 CPU，它能便利处理含两个或两个以上微控制器的 系统设计。 下面看一个微处理器系统仿真与分析实例—— 交 互式仿真显示系统输出结果，如图1-8所示。
1.1.2 Proteus VSM仿真与分析
Proteus 软件的ISIS原理图设计界面同时还支 持电路仿真模式VSM(虚拟仿真模式)。当电 路元件在调用时，我们选用具有动画演示功 能的器件或具有仿真模型的器件，当电路连 接完成无误后，直接运行仿真按钮，即可实 现声、光、动等逼真的效果，以检验电路硬 件及软件设计的对错，非常直观。

图1-12 ISIS 7 Professional 在程序中的位置
图1-13为ISIS 7 Professional 运行时的界面。
图1-13 ISIS 7 Professional 运行时的界面
1.2.2 一阶动态电路的设计与仿真
我们都知道，学习软件的最大困惑是， 想一下子能够上手，但看到层层叠叠的英文 菜单和详而又细的教程却望而生畏，最后会 因没有足够的耐心而失去兴趣，半途而废。 其实，对于初学者，我们不必了解软件的全 部功能，只要能够把握它的核心和宗旨的东 西，拿来就能用，能快速玩转，是最开心不 过的了。至于内部的详细功能，在有了兴趣 和信心之后，再具体学习即可。
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(ASF)—— 用来精确分析电 路的各种性能，如频率特性、噪声特性等。
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—— 系统的多种激励信号源； 虚拟仪器—— 用于观测电路的运行状况； 曲线图表—— 用于分析电路的参数指标。
快速显示想要显示的图形部分时，把鼠 标指向左上预览窗口中某处，并单击鼠标 左键，则编辑窗口内图形自动移动到指定 位置。 另外还有两个图标，用于显示整个图形， 以鼠标所选窗口为中心显示图形。
编辑窗口的视野缩放用以下方法： 先把鼠标指针放置到原理图编辑区内的蓝 色框内，上下滚动鼠标滚轮即可缩放视野。 如果没有鼠标滚轮，可使用图标 和 来放 大和缩小编辑窗口内的图形。 放置鼠标指针到编辑窗口内想要放大或缩 小的地方，按“F6”(放大)或“F7”(缩小)放大 或缩小图形，按“F8”显示整个图形。 按住“Shift”键，在编辑窗口内单击鼠标左 键，拖出一个欲显示的窗口。
实时显示系统输出结果
实时显示元器件 引脚电平
图1-8 微处理器交互仿真实例
原理图中的P1为虚拟串口，通过适当设置和引 用，可以直接实现模拟与实际电路一样的串行通信 效果，避免了涉及外围及与PC之间的通信无法实现 的情况。 在Proteus中，虚拟元件及虚拟仪器的种类很多， 我们不必担心单片机与上位机之间的通信如何来仿 真的问题。
按图1-20所示元件位置布置好元件。使用界面 左下方的四个图标 、 、 、 可改变元件的 方向及对称性。把两位开关调整成图示的方位。
图1-20 元件布置
先存一下盘。建立一个名为Proteus的目录，选 主菜单File→Save Design As，在打开的对话框中 把文件保存为Proteus目录下的“Cap1.DSN”，只 用输入“Cap1”，扩展名系统自动添加。 下面改变元件参数。 左键双击原理图编辑区中的电阻R1，弹出 “Edit Component”(元件属性设置)对话框，把R1的 Resistance(阻值)由10kΩ改为1kΩ，把R2的阻值由 10kΩ改为100Ω(缺省单位为Ω)。
图1-3 Proteus 激励源的可编辑格式示例
2. 仿真工具—— 虚拟仪器
虚拟示波器(OSCILLOSCOPE)。 逻辑分析仪(LOGIC ANALYSER)。 计数器、定时器(COUNTER TIMER)。 虚拟终端(VIRUAL TERMINAL)。 信号发生器(SIGNAL GENERATOR)。 模式发生器(PATTERN GENERATOR)。
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)。 Proteus 的部分虚拟仪器(虚拟终端显示器、 四通道示波器和SPI、I2C调试器)
Proteus 激励源的可编辑格式示例如图1-3所示。
图1-14 ISIS Professional的编辑界面
在弹出的对话框中选择“No”，选中“以后不再 显示此对话框”，关闭弹出提示。 本例所用到的元件清单如表1-1所示。
表1-1 例1的元件清单
用鼠标左键单击界面左侧预览窗口下面的“P” 按钮，如图1-14所示，弹出“Pick Devices”(元件拾 取)对话框，如图1-15所示。
我们先从最简单的电路入手，来设计一 个电容充放电电路，并通过电路仿真观察 其电流流向和灯的亮灭。大家跟我做，一 步一步来，一会儿你会找到一种成就感。
1. 元件的拾取 在桌面上选择【开始】→【程序】→“Proteus 7 Professional”，单击蓝色图标“ISIS 7 Professional”打开应用程序。ISIS Professional的编 辑界面如图1-14所示。
1. 仿真工具—— 激励源
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，数据来源于ASCII文件。
Audio：音频信号发生器，数据来源于wav文件。 DState：单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。 Proteus 激励源的可编辑格式示例如图1-3所示。
Edit Component(元件属性设置)对话框如 图1-21所示。
图1-21 元件属性设置对话框
注意到每个元件的旁边显示灰色的“<TEXT>”， 为了使电路图清晰，可以取消此文字显示。双击此 文字，打开一个对话框，如图1-22所示。在该对话 框中选择“Style”，先取消选择“Visible”右边的 “Follow Global”选项，再取消选择“Visible”选 项，单击“OK”即可。
图1-19 元件放置后的界面
2. 编辑窗口视野控制
学会合理控制编辑区的视野是元件编辑和电路连 接进行前的首要工作。 编辑窗口的视野平移可用以下方法： 在原理图编辑区的蓝色方框内，把鼠标指针放置在 一个地方后，按下“F5”，则以鼠标指针为中心显示 图形。 当图形不能全部显示出来时，按住“Shift”键， 移动鼠标指针到上、下、左、右边界，则图形自动 平移。