1、1電子設計開發與仿真平臺電子設計開發與仿真平臺廣州市風標電子技術有限公司廣州市風標電子技術有限公司2主要內容主要內容S Proteus Proteus 概述概述S Proteus ISISProteus ISIS的特點的特點S Proteus ProSPICEProteus ProSPICE仿真與虛擬儀器仿真與虛擬儀器S Proteus Proteus 虛擬系統模型虛擬系統模型(VSM)(VSM)S Proteus PCBProteus PCB設計設計S 實例演示實例演示S ProteusProteus教學實驗系統演示教學實驗系統演示3從概念到完成從概念到完成Proteus 是英國是英國Lab

2、center公司研發的嵌入式系統仿真公司研發的嵌入式系統仿真開發軟件。開發軟件。在在Proteus中中, 從原理圖設計、從原理圖設計、單片機編程、系統仿真到單片機編程、系統仿真到PCB設計一氣呵成。真正實設計一氣呵成。真正實現了從概念到產品的完整設現了從概念到產品的完整設計。計。ISIS原理圖設計與仿真原理圖設計與仿真ARES線路板設計線路板設計實物實物Proteus的構成的構成Proteus是是集成了智能原理布圖、混合模型電路仿真和集成了智能原理布圖、混合模型電路仿真和PCB設計，構成一個完整的電子設計系統。設計，構成一個完整的電子設計系統。ProSPICE ISIS 混合模型混合模型 智能

3、原理布圖智能原理布圖 ASF高級圖表仿真高級圖表仿真VSM虛擬系統模型虛擬系統模型ARES高級布線編輯高級布線編輯PCB設計設計Proteus Design Suite8051/52、PIC10/12PIC16/18PIC24/33、ARM 7、HC 11、 AVR、8086、Basic StampProteus VSM Design SuiteProteus PCB Design Suite5主要內容主要內容S Proteus Proteus 概述概述S Proteus ISISProteus ISIS的特點的特點S Proteus ProSPICEProteus ProSPICE仿真與虛擬

4、儀器仿真與虛擬儀器S 微處理器系統仿真微處理器系統仿真(VSM)(VSM)S Proteus PCBProteus PCB設計設計S 實例演示實例演示S ProteusProteus教學實驗系統演示教學實驗系統演示6ISIS （智能原理圖輸入系統）的（智能原理圖輸入系統）的特點特點 Proteus智能原理圖輸入系統（智能原理圖輸入系統（ISIS）是原理圖設計和）是原理圖設計和 電路仿真的基本平臺。電路仿真的基本平臺。ISIS繪圖簡單快捷，特別是新的繪圖簡單快捷，特別是新的7.1版版 以后，鼠標功能大大加強，并新增了設計瀏覽器用于原理圖以后，鼠標功能大大加強，并新增了設計瀏覽器用于原理圖 與與P

5、CB的交叉檢查。的交叉檢查。個性化的編輯環境：個性化的編輯環境：用戶可自定義原理圖外觀，包括線寬、線用戶可自定義原理圖外觀，包括線寬、線型、填充類型、字符等。還可以使用風格模板。用戶可以自己型、填充類型、字符等。還可以使用風格模板。用戶可以自己設置快捷鍵定義。設置快捷鍵定義。快捷選取快捷選取/ /放置器件：放置器件：通過模糊搜索可快速從器件庫中選取器通過模糊搜索可快速從器件庫中選取器件。并且可以實況預覽和選擇器件的件。并且可以實況預覽和選擇器件的PCB封裝。封裝。層次化設計：層次化設計：支持多頁或子電路設計支持多頁或子電路設計仿真日志：仿真日志：用于仿真的監控和故障診斷。用于仿真的監控和故障診

6、斷。7ISIS （智能原理圖輸入系統）的（智能原理圖輸入系統）的特點特點原理圖自動連線原理圖自動連線,自動標號自動標號：自動連線功能使得連線輕松自動連線功能使得連線輕松快捷。新版本采用非模態（快捷。新版本采用非模態（modeless）的選擇與連）的選擇與連線，軟件操作更加智能化。線，軟件操作更加智能化。靈活多樣的設計輸出靈活多樣的設計輸出 ：原理圖（包括仿真時的畫面）原理圖（包括仿真時的畫面）以多種格式圖片輸出以便發表與存檔；設計完成還可以多種格式圖片輸出以便發表與存檔；設計完成還可以輸出多種格式的網絡表。以輸出多種格式的網絡表。8主要內容主要內容S Proteus Proteus 概述概述S

7、 Proteus ISISProteus ISIS的特點的特點S Proteus ProSPICEProteus ProSPICE仿真與虛擬儀器仿真與虛擬儀器S 微處理器系統仿真微處理器系統仿真(VSM)(VSM)S Proteus PCBProteus PCB設計設計S 實例演示實例演示S ProteusProteus教學實驗系統演示教學實驗系統演示9Proteus ProSPICEProteus ProSPICE仿真與虛擬儀器仿真與虛擬儀器 Proteus ProSPICEProteus ProSPICE仿真有兩類不同的仿真有兩類不同的仿真方式仿真方式：交互式仿真和基于圖表的仿真。交互式仿

8、真和基于圖表的仿真。交互式仿真交互式仿真 實時直觀地反映電路設計的仿實時直觀地反映電路設計的仿真結果；真結果；基于圖表的仿真基于圖表的仿真(ASF)(ASF)用來精確分析電路的用來精確分析電路的各種性能，如頻率特性、噪聲特性等。各種性能，如頻率特性、噪聲特性等。 Proteus ProSPICEProteus ProSPICE的整個電路分析是的整個電路分析是ISISISIS原理圖原理圖設計模塊的延續，它設計模塊的延續，它提供了大量的虛擬儀器、曲提供了大量的虛擬儀器、曲線圖表、激勵源和探針等仿真工具線圖表、激勵源和探針等仿真工具：探針探針電壓探針、電流探針；電壓探針、電流探針；電路激勵電路激勵

9、14種激勵信號源；種激勵信號源；曲線圖表曲線圖表 1313種曲線圖表。種曲線圖表。虛擬儀器虛擬儀器 13種虛擬儀器如示波器等；種虛擬儀器如示波器等；10仿真工具探針（仿真工具探針（Probe） 探針可以直接布置在線路上，用于實時采探針可以直接布置在線路上，用于實時采集和測量電壓集和測量電壓/ /電流信號。電流信號。n電壓探針電壓探針（Voltage probes）即即 可在模擬仿真中使用，也可在數字仿真中可在模擬仿真中使用，也可在數字仿真中 使用。在模擬電路中記錄真實的電壓值，使用。在模擬電路中記錄真實的電壓值， 而在數字電路中，記錄邏輯電平及其強度。而在數字電路中，記錄邏輯電平及其強度。 n

10、電流探針電流探針（Current probes） 僅僅 在模擬電路仿真中使用，可顯示電流方向在模擬電路仿真中使用，可顯示電流方向 和電流瞬時值。和電流瞬時值。 探針即可用于基于圖表的仿真，也可探針即可用于基于圖表的仿真，也可用于交互式仿真中用于交互式仿真中 。電壓探針電壓探針電流探針電流探針11仿真工具激勵源仿真工具激勵源(14種種)nDCDC：直流電壓源：直流電壓源nSineSine：正弦波發生器：正弦波發生器nPulsePulse：脈沖發生器：脈沖發生器nExpExp：指數脈沖發生器：指數脈沖發生器nSFFMSFFM：單頻率調頻波信號發生器：單頻率調頻波信號發生器nPwlinPwlin：任

11、意分段線性脈沖信號發生器：任意分段線性脈沖信號發生器nFileFile：FileFile信號發生器，數據來源于信號發生器，數據來源于ASCIIASCII文件文件nAudioAudio：音頻信號發生器。數據來源于：音頻信號發生器。數據來源于wavwav文件文件nDStateDState：穩態邏輯電平發生器：穩態邏輯電平發生器nDEdgeDEdge：單邊沿信號發生器：單邊沿信號發生器nDPulseDPulse：單周期數字脈沖發生器：單周期數字脈沖發生器nDClockDClock：數字時鐘信號發生器：數字時鐘信號發生器nDPatternDPattern：模式信號發生器：模式信號發生器nScripta

12、bleScriptable：腳本化波形發生器：腳本化波形發生器12仿真工具曲線圖表仿真工具曲線圖表(13(13種種) )n模擬圖表（模擬圖表（ANALOGUEANALOGUE）n數字圖表數字圖表 (DIGITAL)(DIGITAL)n混合分析圖表混合分析圖表 (MIXED)(MIXED)n頻率分析圖表頻率分析圖表 (FREQUENCY)(FREQUENCY)n轉移特性分析圖表轉移特性分析圖表 (TRANSFER)(TRANSFER)n噪聲分析圖表噪聲分析圖表 (NOISE)(NOISE)n失真分析圖表失真分析圖表 (DISTORTION)(DISTORTION)n傅立葉分析圖表傅立葉分析圖表

13、(FOURIER)(FOURIER)n音頻分析圖表音頻分析圖表 (AUDIO)(AUDIO)n交互分析圖表交互分析圖表 (INTERACTIVE)(INTERACTIVE)n一致性分析圖表一致性分析圖表 (CONFORMANCE)(CONFORMANCE)n直流掃描分析圖表直流掃描分析圖表 (DC SWEEP)(DC SWEEP)n交流掃描分析圖表交流掃描分析圖表 (AC SWEEP)(AC SWEEP) 13仿真工具虛擬儀器仿真工具虛擬儀器(13(13種種) )n虛擬示波器虛擬示波器(OSCILLOSCOPE)(OSCILLOSCOPE)n邏輯分析儀邏輯分析儀(LOGIC ANALYSER)

14、(LOGIC ANALYSER)n計數計數/ /定時器定時器(COUNTER TIMER)(COUNTER TIMER)n虛擬終端虛擬終端(VIRUAL TERMINAL)(VIRUAL TERMINAL)n信號發生器信號發生器(SIGNAL GENERATOR)(SIGNAL GENERATOR)n模式發生器模式發生器(PATTERN GENERATOR)(PATTERN GENERATOR)n交直流電壓表和電流表（交直流電壓表和電流表（AC/DC AC/DC voltmeters/ammetersvoltmeters/ammeters） nSPISPI調試器調試器(SPI DEBUGGER

15、)(SPI DEBUGGER)nI2CI2C調試器調試器( (I2C DEBUGGERI2C DEBUGGER) ) nUSBUSB調試器調試器(USB DEBUGGER)(USB DEBUGGER) I2C總線總線調試窗口調試窗口14高級仿真（高級仿真（ASF）頻率分析頻率分析失真分析失真分析噪聲分析噪聲分析瞬態分析瞬態分析虛擬示波器虛擬示波器15交互式仿真交互式仿真不同顏色電路連線顯示相應電壓不同顏色電路連線顯示相應電壓箭頭顯示電流方向箭頭顯示電流方向 探針實時顯示探針實時顯示電壓電壓/電流值電流值仿真暫停時仿真暫停時顯示元件引腳信息顯示元件引腳信息 顯示屏（顯示屏（LCD）引腳邏輯狀態顯

16、示引腳邏輯狀態顯示游戲手柄游戲手柄（可映射到（可映射到PC鍵盤上）鍵盤上）CPU運行程序運行程序16主要內容主要內容S Proteus Proteus 概述概述S Proteus ISISProteus ISIS的特點的特點S Proteus ProSPICEProteus ProSPICE仿真與虛擬儀器仿真與虛擬儀器S 微處理器系統仿真微處理器系統仿真(VSM)(VSM)S Proteus PCBProteus PCB設計設計S 實例演示實例演示S ProteusProteus教學實驗系統演示教學實驗系統演示17Proteus微處理器系統仿真微處理器系統仿真(VSM)n單片機系統的仿真是單片

17、機系統的仿真是Proteus VSM(Proteus VSM(虛擬系統模型虛擬系統模型) )的主要的主要特色。用戶可在特色。用戶可在ProteusProteus中繪制原理圖，編輯、編譯、調中繪制原理圖，編輯、編譯、調試代碼，并直觀地看到仿真結果，完成單片機系統的設計。試代碼，并直觀地看到仿真結果，完成單片機系統的設計。nProteusProteus目前的仿真模型達到目前的仿真模型達到2700027000多種，多種， LabcenterLabcenter公司公司還在持續不斷的添加。其中還在持續不斷的添加。其中CPUCPU模型有模型有ARM7ARM7（LPC21xxLPC21xx）、）、 Atme

18、l AVR Atmel AVR 、Motorola HC11 Motorola HC11 、8051/80528051/8052、PICPIC系列系列（PIC10/12/16/18/24/33PIC10/12/16/18/24/33），在），在7.57.5版本中增加了版本中增加了80868086，即將在即將在7.67.6版將增加版將增加MSP430MSP430。 同時模型庫中包含了同時模型庫中包含了LED/LCDLED/LCD顯示、鍵盤、按鈕、開關、常用電機等大量通用顯示、鍵盤、按鈕、開關、常用電機等大量通用外圍設備。外圍設備。nVSMVSM能仿真多個能仿真多個CPUCPU，它能便利處理含，它

19、能便利處理含兩個兩個或以上微控制器或以上微控制器的系統設計。的系統設計。 18內部數據存儲器窗口內部數據存儲器窗口在在ProteusProteus中程序調試中程序調試源代碼窗口：提供了四種程序執行命令按鈕源代碼窗口：提供了四種程序執行命令按鈕 程序調試斷點程序調試斷點處理器程序計數器的當前位置處理器程序計數器的當前位置 SFR存儲器窗口存儲器窗口CPU寄存器窗口寄存器窗口觀測窗口觀測窗口19Proteus下的下的C源碼調試源碼調試 如果設置編譯環境，使其輸出含有調試信息的代碼文如果設置編譯環境，使其輸出含有調試信息的代碼文件，下載到單片機，仿真時就能直接在件，下載到單片機，仿真時就能直接在Pr

20、oteus下觀察、下觀察、調試調試C源代碼。源代碼。CPU加載加載OMF文件文件C源碼調試窗口源碼調試窗口20與第三方與第三方IDEIDE的協同仿真的協同仿真 Proteus中只集成了單片機的匯編編譯器。中只集成了單片機的匯編編譯器。當使用高級語言（如當使用高級語言（如C語言）進行程序設計時，語言）進行程序設計時，需要應用第三方的集成開發環境（需要應用第三方的集成開發環境（IDE），例如：），例如：IARs Embedded WorkbenchKeil Microchips MP-LABAtmels AVR studio 對于特定的集成開發環境，還可以進行與對于特定的集成開發環境，還可以進行與

21、Proteus的聯調。的聯調。 21Proteus與與Keil聯調聯調Keil處于運行狀態處于運行狀態Proteus同時同時進入運行狀態進入運行狀態22VSMVSM的物理接口模型的物理接口模型 物理接口模型（物理接口模型（Physical Interface Model）是虛擬電路與外部建立通信的橋梁。目前最新的是虛擬電路與外部建立通信的橋梁。目前最新的Proteus VSM中有以下物理接口模型：中有以下物理接口模型：COMPIM串口物理接口模型串口物理接口模型 仿真電路通過本機的仿真電路通過本機的RS232接口與外部通信。接口與外部通信。EPIM以太網物理接口模型以太網物理接口模型 仿真電路

22、通過本機的網絡接口與外部通信，目前仿真電路通過本機的網絡接口與外部通信，目前有有RTL8019AS和和ENC28J60兩種控制器模型。兩種控制器模型。23VSMVSM物理接口模型之一：物理接口模型之一：COMPIMCOMPIM模型模型PC串行口串行口COMPIM模型模型實際溫度測量板實際溫度測量板Proteus仿真電路仿真電路 通過串口物理接口通過串口物理接口（COMPIM）模型，可以）模型，可以實現虛擬仿真電路與外部實現虛擬仿真電路與外部實際電路的雙向串行通信實際電路的雙向串行通信串行電纜串行電纜24VSMVSM物理接口模型之二：物理接口模型之二：EPIMEPIM模型模型 使用以太網物理接口

23、模型使用以太網物理接口模型（EPIM），可以實現虛擬仿真電），可以實現虛擬仿真電路通過本地網卡與局域網內其他計路通過本地網卡與局域網內其他計算機的雙向網絡通信算機的雙向網絡通信LAN電腦電腦1電腦電腦2ENC28J60模型模型25主要內容主要內容S Proteus Proteus 概述概述S Proteus ISISProteus ISIS的特點的特點S Proteus ProSPICEProteus ProSPICE仿真與虛擬儀器仿真與虛擬儀器S 微處理器系統仿真微處理器系統仿真(VSM)(VSM)S Proteus PCBProteus PCB設計設計S 實例演示實例演示S Proteus

24、Proteus教學實驗系統演示教學實驗系統演示26Proteus PCB設計 Proteus不僅能完成電路的仿真不僅能完成電路的仿真與分析，它的另一個強大功能是運用與分析，它的另一個強大功能是運用ARES來完成來完成PCB設計。可以說設計。可以說ARES這個高性能的，集成了真正世界級的這個高性能的，集成了真正世界級的基于形狀的布線器的基于形狀的布線器的PCB設計工具是設計工具是對對Proteus ISIS的完美補充。的完美補充。支持支持16 個銅箔層、個銅箔層、2個絲印層、個絲印層、4 個機械層加板邊、禁止布線區、阻個機械層加板邊、禁止布線區、阻焊區及錫膏覆蓋區焊區及錫膏覆蓋區 。27 ARE

25、S的封裝庫包括標準的的封裝庫包括標準的SMT封裝、封裝、IPC7351封裝和雙列直插封封裝和雙列直插封裝，共四千多個（裝，共四千多個（7.5sp2）。）。Proteus PCB設計豐富的器件封裝豐富的器件封裝28PROTEUS PCB設計增強的設計規則管理器增強的設計規則管理器 用戶可以通過設計管理器配置設計規則對特定的層，特定的用戶可以通過設計管理器配置設計規則對特定的層，特定的網絡或一組網絡進行管理網絡或一組網絡進行管理,還可以創建任意數量的設計規則。還可以創建任意數量的設計規則。 網絡選擇網絡選擇導線和過孔定義導線和過孔定義板層設定板層設定飛線顯示飛線顯示29器件布局（自動手工）器件布局

26、（自動手工）自動布線自動布線PROTEUS PCB設計自動布局與布線自動布局與布線ARES支持手工布與自動布局布線。在布局時可以以任意角度擺放器件，在布線時我們可以選擇支持手工布與自動布局布線。在布局時可以以任意角度擺放器件，在布線時我們可以選擇4種布線方式：全局基于形狀的自動布線，交互式布線，用戶腳本化布線，外部自動布線器布線。種布線方式：全局基于形狀的自動布線，交互式布線，用戶腳本化布線，外部自動布線器布線。30Proteus基于形狀的自動布線器在基于形狀的自動布線器在BGA器件引腳周圍布線前后器件引腳周圍布線前后 PROTEUS PCB設計基于形狀的布線器基于形狀的布線器ARES包含了一

27、個世界級的集成的基于形狀的自動布線器，使用了高級的、被證實了的、基于代包含了一個世界級的集成的基于形狀的自動布線器，使用了高級的、被證實了的、基于代價沖突的優化算法以最大化布通率。價沖突的優化算法以最大化布通率。 31ARES在支持在支持RS274D及新及新的的RS274X格式的格式的GERBER輸出的同時，還增加了對目輸出的同時，還增加了對目前世界上智能水平最高的前世界上智能水平最高的CAD/CAM數據交換格式數據交換格式 ODB的輸出支持。的輸出支持。輸出層設置輸出層設置Gerber格式格式PROTEUS PCB設計CAD/CAM輸出輸出32原始布局，因布線密原始布局，因布線密度過高導致自

28、動布線度過高導致自動布線無法完成無法完成經過門交換優化經過門交換優化后，降低了布線密后，降低了布線密度，可輕松完成自度，可輕松完成自動布線動布線Proteus PCB設計支持引腳交換和門交換優化支持引腳交換和門交換優化33Proteus PCB設計支持器件和支持器件和PCB的的3D預覽預覽34主要內容主要內容S Proteus Proteus 概述概述S Proteus ISISProteus ISIS的特點的特點S Proteus ProSPICEProteus ProSPICE仿真與虛擬儀器仿真與虛擬儀器S 微處理器系統仿真微處理器系統仿真(VSM)(VSM)S Proteus PCBPr

29、oteus PCB設計設計S 實例演示實例演示S ProteusProteus教學實驗系統演示教學實驗系統演示35模擬電路模擬電路動態電路仿真動態電路仿真 負反饋電路分析負反饋電路分析數字電路數字電路組合邏輯電路仿真組合邏輯電路仿真時序邏輯電路仿真時序邏輯電路仿真單片機仿真單片機仿真光電耦合及繼電器仿光電耦合及繼電器仿真真 單片機協同外圍器件仿真單片機協同外圍器件仿真 Proteus仿真開發過程演示仿真開發過程演示實例演示實例演示36主要內容主要內容S Proteus Proteus 概述概述S Proteus ISISProteus ISIS的特點的特點S Proteus ProSPICEP

30、roteus ProSPICE仿真與虛擬儀器仿真與虛擬儀器S 微處理器系統仿真微處理器系統仿真(VSM)(VSM)S Proteus PCBProteus PCB設計設計S 實例演示實例演示S ProteusProteus教學實驗系統教學實驗系統373839教學實驗系統教學實驗系統- -單片機：單片機：實驗箱功能結構 實驗箱供電系統點陣屏模塊由4個8*8LED點陣屏一起組成了一個1616的大點陣屏8255模塊串口擴充模塊時鐘顯示模塊數碼管模塊 鍵盤顯示模塊AD及DA模塊電機模塊8255的PA口和PB口用于擴展串轉并芯片74LS1648路LED指示燈并轉串芯片74LS1658路獨立式輸入按鍵字符

31、型液晶屏LCD1602時鐘芯片DS1302四聯體數碼管單個LED段數碼管數字溫度傳感器DS18B20EEPROM 24C02 圖符型液晶屏LCD12864 44矩陣鍵盤數模轉換芯片DAC0832模數轉換芯片ADC0809直流電機步進電機 MCU模塊IO口引線插座RS232接口ISP下載接口 MCS-51-AT89S52并口下載模塊ICD2下載接口RS232接口IO口引線插座 PIC-16F877AIO口引線插座RS232接口ISP下載接口 AVR-TMEGA16L40教學實驗系統教學實驗系統- -單片機：單片機：實驗箱基本實驗 在實驗箱上，利用核心模塊在實驗箱上，利用核心模塊 和八個外圍模塊，

32、可完成和八個外圍模塊，可完成25個的硬件實驗。由于實驗箱采用的個的硬件實驗。由于實驗箱采用的是模塊化設計，所以還可以完成其它的擴展實驗，給學生以充分的發揮空間。是模塊化設計，所以還可以完成其它的擴展實驗，給學生以充分的發揮空間。1、I /O口輸出實驗口輸出實驗LED流水燈實驗流水燈實驗2、I/O口輸入口輸入/輸出實驗輸出實驗模擬開關燈模擬開關燈 3、8255I/O擴展實驗擴展實驗 4、無譯碼的七段數碼管顯示實驗、無譯碼的七段數碼管顯示實驗 5、BCD碼譯碼的多位數碼管掃描顯示實驗碼譯碼的多位數碼管掃描顯示實驗 6、獨立式鍵盤實驗、獨立式鍵盤實驗 7、計數器實驗、計數器實驗 8、定時器實驗、定時器實驗 9、單個外部中斷實驗、單個外部中斷實驗 10、多個中斷同時存在實驗、多個中斷同時存在實驗 11、矩陣鍵盤掃描實驗、矩陣鍵盤掃描實驗 12、串行端口輸出擴充實驗、串行端口輸出擴充實驗 13、串行端口輸入擴充實驗、串行端口輸入擴充實驗 14、單片機與、單片機與PC之間串行通信實驗之間串行通信實驗 15、雙機通信實驗、雙機通信