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PROTEUS仿真开发软件在电子工程实践教学中的应用PROTEUS仿真开发软件在电子工程实践教学中的应用1.PROTEUS简介2.PROTEUSISIS的特点3.PROTEUSVSM仿真与分析4.微处理器系统仿真5.电路设计与仿真实例6.PROTEUSARES应用介绍7.从概念到产品的设计实例PROTEUS简介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。ASF高级图形分析模块处理器仿真模型VSM高级布线/编辑ARES动态器件库混合模型仿真器原理图输入系统ISISPROTEUSPROTEUS简介在Proteus中,从原理图设计、单片机编程、系统仿真到PCB设计一气呵成。真正实现了从概念到产品的完整设计。ISIS(智能原理图输入系统)的特点个性化的编辑环境:用户可自定义图形外观,包括线宽、线型、填充类型、字符等。还可以使用模板;用户可以自己设置快捷键定义。快捷选取/放置器件:通过模糊搜索可以快速从器件库中选取器件。原理图自动连线:ISIS自动连线功能使得连线轻松快捷。灵活多样的设计输出:原理图(可以包括仿真画面)可以bmp格式输出以便发表与存档;设计完成还可以输出多种格式的网络表。原理图示例1:PWM电机控制混合显示仿真图表动态器件使仿真直观生动CPU可加载程序运行原理图示例2:锁相环电路——层次设计子电路模块电路PROTEUSVSM仿真与分析PROTEUSVSM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。PROTEUSVSM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。直观的仿真结果显示不同颜色电路连线显示相应电压箭头显示电流方向探针实时显示电压/电流值仿真暂停时显示元件引脚信息仿真工具-探针(Probe)电压探针(Voltageprobes)-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(Currentprobes)-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。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: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。仿真工具-虚拟仪器虚拟示波器(OSCILLOSCOPE)逻辑分析仪(LOGICANALYSER)计数/定时器(COUNTERTIMER)虚拟终端(VIRUALTERMINAL)信号发生器(SIGNALGENERATOR)模式发生器(PATTERNGENERATOR)交直流电压表和电流表(AC/DCvoltmeters/ammeters)SPI调试器(SPIDEBUGGER)I2C调试器(I2CDEBUGGER)I2C总线调试窗口仿真工具-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(DCSWEEP)交流扫描分析图表(ACSWEEP)交互式仿真实例一(模拟电路)仿真时的示波器窗口虚拟示波器激励源电压探针交互式仿真实例二(单片机电路)游戏手柄(可映射到PC键盘上)游戏显示屏(LCD)引脚逻辑状态显示CPU运行游戏程序高级仿真(ASF)实例(放大电路分析)频率分析:用于分析电路的频率特性(幅频特性和相频特性)。模拟分析:用于绘制一条或多条电压或电流随时间变化的曲线。高级仿真(ASF)实例(放大电路分析)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。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。PROTEUS微处理器系统仿真单片机系统的仿真是PROTEUSVSM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、AtmelAVR、MotorolaHCXX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以上微控制器的系统设计。微处理器系统仿真与分析——1、原理图输入微处理器系统仿真与分析——2、建立源代码文件1、选择代码生成工具2、建立新的源代码文件3、源文件命名微处理器系统仿真与分析——3、源代码文件与单片机的链接4、源代码编辑5、源代码编译、链接6、程序加载到CPU微处理器系统仿真与分析——4、交互式仿真实时显示系统输出结果实时显示元器件引脚电平微处理器系统仿真与分析——4、交互式仿真(续)PC串行口COMPIM模型实际温度测量板PROTEUS仿真电路通过COMPIM模型,可以实现虚拟仿真电路与外部实际电路的双向通信串行电缆内部数据存储器窗口微处理器系统仿真与分析——完善的调试功能源代码窗口:提供了四种程序执行命令按钮程序调试断点处理器程序计数器的当前位置SFR存储器窗口CPU寄存器窗口观测窗口部分显示单元ARM处理器的仿真Proteus支持PHILIPS的以下ARM7芯片的仿真:LPC2101~2106LPC2114LPC2124LPC2131LPC2132LPC2134LPC2136LPC2138此外还有ARM7TDMI仿真模型第三方工具的应用第三方代码生成工具(汇编编译器):Proteus许多共享汇编软件或编译器可从系统CD上安装到Proteus的TOOLS目录下,并且会被自动作为Proteus的代码生成工具。第三方源代码编辑器(文本编辑器):PROTEUSVSM提供了一个简明的源代码文本编辑器SRCEDIT,用户还可使用第三方源代码编辑器,如UltraEdit。第三方IDE:用户可使用第三方IDE,如IAR‘sEmbeddedWorkbench、Keil、Microchip‘sMP-LAB和Atmel’sAVRstudio开发源代码,并进行编辑,生成可执行文件(如HEX或COD文件)在ProteusVSM中,将可执行文件下载到MCU,然后进行仿真。PROTEUS与Keil联调Keil处于运行状态PROTEUS同时进入运行状态PROTEUS下的C源码调试按单步键,可直接观察、调试C代码5.电路设计与仿真实例实例1:单片机双机通信1)电路设计2)程序设计ORG0000HLJMPMAINORG0023HLJMPINSORG0030HMAIN:MOVSP,#60HMOVSCON,#50HMOVPCON,#00HMOVTMOD,#20HMOVTL1,#0E6HMOVTH1,#0E6HSETBEASETBESSETBTR1MOVP1,#0FFHLP0:MOVA,P1MOVSBUF,ALP:JNBTI,LPCLRTILJMPLP0INS:CLREAJNBTI,LP1CLRTILJMPEXITLP1:CLRRIMOVA,SBUFMOVP2,AEXIT:SETBEARETIEND系统初始化TI=0?开始A=P1SBUF=AY关中断A=SBUFP2=A中断近回开中断TI=1?RI=03)仿真效果实例2:单片机中断应用1)电路设计2)程序设计ORG0000HLJMPSTARTORG0003HSJMPINT0SORG0013HSJMPINT1SORG0030HSTART:MOVIE,#85HMOVTCON,#5MOVA,#0FEHMOVP3,#0FFHSETBPX1MOVDPTR,#TABHST0:MOVA,#1ST1:PUSHACCACALLSEG7MOVP0,AACALLDELAYPOPACCINCACJNEA,#9,ST1SJMPST0系统初始化A9?开始1送A将A压入堆栈取显示值送P0调延时子程序A出栈加1INT0S:PUSHACCMOVA,#0LOOP:INCAPUSHACCACALLSEG7MOVP2,AACALLDELAYPOPACCCJNEA,#8,LOOPPOPACCMOVP2,#0FFHRETIINT1S:PUSHACCMOVA,#0LOOP1:INCAPUSHACCACALLSEG7MOVP1,APOPACCACALLDELAYCJNEA,#8,LOOP1POPACCMOVP1,#0FFHRETIDELAY:MOVR7,#250D1:MOVR6,#250D2:NOPDJNZR6,D2DJNZR7,D1RETORGTABHSEG7:MOVCA,@A+DPTRRETDB0c0h,0f9h,0a4h,0b0h,99h,92h,82h,0f8h,80hEND将A压入堆栈0送AA加1压入堆栈取显示值送P2调延时A出栈RETIA8?将A压入堆栈0送AA加1压入堆栈取显示值送P1调延时A出栈RETIA8?实例3:12864与单片机接口电路设计1.电路设计系统仿真PROTEUSARES应用简介一、ARES(AdvancedRoutingandEditingSoftware)的基本特点:1.支持16个铜箔层,2个丝印层,4个机械层;2.自动回注,支持引脚交换和门交换;3.丰富的器件库(包括SM782标准的SMT封装库);4.三维PCB和元件预览5.输出格式适合多数的打印机或绘图仪以及用于制板的Gerber文件.PROTEUSARES应用简介二、从ISIS到ARES在ISIS中设计好的原理图,确认器件封装正确后,点击工具栏的“ARES”命令按钮就可以直接导出网络表并自动打开ARES。三、PCB的布局布线用2D工具在BoardEdge(板边)层设计PCB外框设置布线策略(SetStrategies)自动或人工器件布局(Place)进行布线(Route)PROTEUSARES应用——布线策略网络选择导线和过孔定义板层设定安全间距设定PROTEUSARES应用——布局布线器件布局(自动+手工)自动布线PROTEUSARES应用简介四、规则检查DRC(设计规则检查)ERC(电气规则检查)五、设计输出可分层输出Gerber文件用以PCB制板。输出层设置Gerber格式PROTEUSARES应用——预览功能Proteus7支持PCB板的三维预览,便于观察器件布局和展示设计结果,用户还可以自建3ds格式的3D显示模型PCB三维预览元件三维预览7.从概念到产品设计实例直流稳压电源设计从概念到产品设计设计流程1)传统的产品开发流程存在的问题:没有物理原型就无法对系统进行测试;没有系统硬件就很难对软件进行调试;一旦出现问题,又得从重新做
本文标题:第三讲PROTEUS概述.
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