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1、PROTEUS 单片机仿真简介,迟正刚 电子科学系,2,主要内容,一、PROTEUS简介 二、PROTEUS ISIS基本操作及原理图输入 三、PROTEUS VSM仿 真 （1）高级图表仿真 （2）微处理器仿真,3,第1章 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、AVR、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。,4,Proteus 是一个基于ProSPICE混合模型仿真器的，完整的嵌入
2、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。,5,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,6,第2章 ISIS的基本操作及原理图的设计 2.1 ISIS的界面 2.2 ISIS的菜单 2.3 ISIS的按钮 2.4 原理图的输入 2.5 原理图的输出,7,2.1 ISIS的界面,8,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
3、、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。,2.2 ISIS的菜单,9,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
4、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。,10,2.3 ISIS的按钮,11,ISIS的按钮,12,2.4.1器件的搜索方法 模糊搜索和通过器件库搜索。 2.4.2器件的操作 （1）放置：选择器件，在编辑窗鼠标左键单击放置器件 。 （2）移动：左键选中，按住左键拖动。 （3）替换：在旧器件上放置新器件，确认至少有一个引脚 重叠 。 （4）删除：双击右键可删除器件及其连线 。 （5）块操作：右键选中所需操作的块，就可以用块的相关 命
5、令对它操作。 （6）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 原理图的输入,13,2.4.3 器件的连线 （1）一般连线：ctrl键的作用是 画斜线。 （2）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。 （3）连线的删除：右键双击完成线路的删除。 （4）左键拖曳选中的连线，可以移动连线。 （5）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,14,2.4.4 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
6、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。,15,2.5 原理图的输出 2.5.1文稿的输出 通过FileExport 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ToolsNetlist 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，便于采够。,1
7、6,第3章 PROTEUS VSM仿真,仿真工具介绍 高级图表仿真 微处理器系统仿真,17,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。,18,3.1.1探针（Probe）,电压探针（Volta
8、ge 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 。,19,3.1.2 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。 Audio：音频信号发生器。数据来源 于wav文件。 DState：稳态
9、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,20,3.1.3 虚拟仪器,虚拟示波器(OSCILLOSCOPE) 逻辑分析仪(LOGIC ANALYSER) 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 GENERATOR) 交直流电压表和电流表（AC/DC voltmeters/ammeters） SPI调试器(SPI D
10、EBUGGER) I2C调试器(I2C DEBUGGER),I2C总线 调试窗口,21,3.1.4曲线图表,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),22,3.2 高级图表
11、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 GraphEdit 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。,23,3.2.3 运行仿真 点击图表中运行按钮 或按空格键，运行仿真。 3.2.4 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 使用图表中的工具 ，可进行平移和缩
12、放。,24,3.3 微处理器系统的仿真 3.3.1 仿真方法 1、 在ISIS中设计仿真电路原理图 ， 注意CPU的运行时钟是在属性中设定的，与外接晶振无关。 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 c、编译源程序,25,3、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
13、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。,26,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。 1、运行驱动程序vdmagdi.exe 2、在Proteus中设计电路原理图，并选中Debu
14、guse remote debug monitor； 3、在Keil环境下创建项目，编辑源程序（C或ASM）编译为hex文件； 4、在Keil中，设置Targettarget option-debug,选用Proteus VSM Simulator； 5、在Proteus中将Keil生成的hex文件加载给CPU； 6、在Keil中运行、调试程序，同时在Proteus中观察运行结果。,3.3.2 与第三方IDE的联合仿真,27,3.3.3 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。 1、PIC单片机使用MPLAB、Hitech、CCS，输出.cof文件。使用IAR，输出ubrof8文件； 2、AVR单片机使用cof、ubrof8或elf/dwarf2格式输出文件； 3、ARM7使用elf/dwarf2文件； 4、8051系列使用omf（Keil）或ubrof8（IAR）文件； 5、HC11系列使用ubrof8文件。,