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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，完整的嵌入式系统软、硬
2、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、加载设计、保存设计
3、、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、单步执行和重新排布弹出窗口等。Template
4、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
5、；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
6、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。,16,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
7、,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（Voltage 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
8、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。DPatter
9、n：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 DEBUGGER)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(DIGITA
10、L)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
11、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、P
12、IC、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
13、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Debuguse 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 Simu
14、lator；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。,
