電路仿真軟件應用入門EDA工程實踐教學1/711.1電路仿真

就是把電子器件和電路模塊以數學模型表示，并配合數值分析和圖形模擬顯示方法，實現電路功效模擬和特征分析。2/71它能夠足夠真實地反應電路特征，能極其方便、快捷、經濟地實現電路結構優化設計，這對縮短電子產品開發周期，降低電子產品開發費用，提升電子產品綜合性能，參加產品市場競爭，都有著十分主要意義。1.2電路仿真意義3/711.驗證電路設計方案正確性；2.優化電路設計；3.電路性能模擬測試等。1.3電路仿真主要作用4/711.4仿真軟件介紹當前比較流行電路仿真軟件主要有1.PSPICE(SimulationProgramwithIntegratedCircuitEmphasis)電路仿真軟件。---ORCAD2.ElectronicsWorkbench--EWB電路仿真工作站，它最新版本更名為Multisim電路設計與仿真軟件，它是以各種虛擬儀器來實現對電路仿真。5/713.Protues電路設計、分析仿真軟件，其界面和仿真方法與EWB相同，最大特點是有很好兼容單片機電路.這在同類產品中是十分難得。4.SystemView電子系統仿真軟件。6/71EWB電路設計仿真工作站介紹7/71Multisim電路仿真軟件介紹產品界面8/71Multisim電路仿真軟件介紹9/711.5此次學習目標要求1.能夠用Proteus正確地繪制電路原理圖。2.能基本正確地進行仿真設置，并得到所需要仿真圖和仿真數據。3.能對仿真結果進行一些基本分析。10/71PROTEUS應用

11/71內容提要PROTEUS介紹PROTEUSISIS原理圖輸入電路仿真與分析人性化測量方法高級電路設計與仿真微處理器系統仿真微處理器系統仿真概述微處理器系統仿真與分析第三方工具應用PROTEUS與Keil整合構建單片機虛擬試驗室

PROTEUS綜合應用12/71PROTEUS組成PROTEUS是一個完整嵌入式系統軟、硬件設計仿真平臺。

ISIS為功效強大原理布線工具。ARESPCB設計為一PCB設計系統。布線/編輯ARES處理器仿真模型VSM高級圖形分析模塊動態器件庫混合模型仿真器原理圖輸入系統ISISPROTEUS13/71ISIS智能原理圖輸入流程設置編輯環境：用戶可自定義圖形外觀，包含線寬、填充類型、字符等。原理圖連線：單擊元器件引腳或者先前連好線，就能實現連線；也可使用自動連線工具連線。建立網絡表：網絡表是電路板與電路原理圖之間紐帶。建立網絡表用于PCB制板。報表輸出：材料報表、ERC報表等。開始新建設計文檔設置編輯環境放置元器件原理圖連線建立網絡表電氣規則檢驗存盤、報表輸出結束調整是否合格NY14/71741放大器電路15/71PTOTEUSVS仿真與分析PROTEUSVSM中整個電路分析是在ISIS原理圖設計模塊下延續下來，原理圖中包含：直接布置在線路上探針；電路激勵；虛擬儀器；曲線圖表。——詳細內容任何時候都能經過按下“運行”鍵或“空格”鍵對電路進行仿真。PROTEUSVSM有兩種截然不一樣仿真方式：交互式仿真和基于圖表仿真。交互式仿真檢驗用戶所設計電路是否能正常工作——交互式仿真圖基于圖表仿真用來研究電路工作狀態和進行細節測量——基于圖表仿真PROTEUSVSM中人性化測量16/71探針電壓探針（Voltageprobes）：既可在模擬仿真中使用，也可在數字仿真中使用。在模擬電路中統計真實電壓值，而在數字電路中，統計邏輯電平及其強度。電流探針（Currentprobes）：僅可在模擬電路中使用，并可顯示電流方向。探針既可用于基于圖表仿真，也可用于交互式仿真中。17/71激勵源DC：直流電壓源；Sine：幅值、頻率、相位可控正弦波發生器。Pulse：幅值、周期和上升/下降沿時間可控模擬脈沖發生器。Exp：指數脈沖發生器。SFFM：單頻率調頻波信號發生器。Pwlin：任意分段線性脈沖、信號發生器。File：File信號發生器。數據起源于ASCII文件。Audio：音頻信號發生器。DState：穩態邏輯電平發生器。DEdge：單邊緣信號發生器。DPulse：單周期數字脈沖發生器。DClock：數字時鐘信號發生器。DPattern：模式信號發生器。18/71模擬脈沖激勵源

用于為仿真分析產生各種周期輸入信號，包含方波、鋸齒波、三角涉及單周期短脈沖。

模擬脈沖信號輸出19/71指數脈沖激勵源

產生與RC充電/放電電路相同脈沖波。

指數信號輸出20/71單頻率調頻波激勵源

調頻波信號輸出21/71Pwlin信號激勵源

任意分段線性脈沖、信號發生器。Pwlin信號輸出22/71File信號激勵源

發生器數據起源于ASCII文件。

.BAK文件信號輸出23/71音頻信號激勵源

使用WindowsWAV文件作為輸入文件。結合音頻分析圖表，能夠聽到電路對音頻信號處理后聲音。

音頻信號輸出24/71單周期數字

脈沖激勵源

數字脈沖信號輸出25/71數字時鐘

信號激勵源

數字時鐘信號輸出26/71數字模式信號激勵源

數字模式信號輸出27/71虛擬儀器虛擬示波器(OSCILLOSCOPE)邏輯分析儀(LOGICANALYSER)定時計數器(COUNTERTIMER)虛擬終端(VIRUALTERMINAL)SPI調試器(SPIDEBUGGER)I2C調試器(I2CDEBUGGER)信號發生器(SIGNALGENERATOR)模式發生器(PATTERNGENERATOR)電壓表和電流表（AC/DCvoltmeters/ammeters）

28/71模式發生器

模式發生器編碼信號調試端口輸出模式信號29/71虛擬終端30/71模式發生器編碼信號虛擬終端輸出模式信號31/71信號發生器（調幅）信號源名稱賠償電壓/V幅值/V頻率/kHz時延/(°)（A）0110正弦信號參數32/71調幅信號輸出信號發生器參數設置33/71曲線圖表模擬圖表（ANALOGUE）數字圖表(DIGITAL)混合分析圖表(MIXED)頻率分析圖表(FREQUENCY)轉移特征分析圖表(TRANSFER)噪聲分析圖表(NOISE)失真分析圖表(DISTORTION)傅立葉分析圖表(FOURIER)音頻分析圖表(AUDIO)交互分析圖表(INTERACTIVE)一致性分析圖表(CONFORMANCE)直流掃描分析圖表(DCSWEEP)交流掃描分析圖表(ACSWEEP)34/71基于轉移特征分析圖表電路分析

35/71數字分析圖表:用于繪制邏輯電平值隨時間改變曲線，圖表中波形代表單一數據位或總線二進制電平值.36/71混合分析圖表:能夠在同一圖表中同時顯示模擬和數字信號波形.37/71直流掃描分析:能夠觀察電路元件參數值在用戶定義范圍內發生改變時，對電路工作狀態（電壓或電流）影響（如觀察電阻值、晶體管放大倍數、電路工作溫度等參數改變對電路工作狀態影響）。也能夠經過掃描激勵元件參數值實現直流傳輸特征測量。

38/71交流掃描分析能夠建立一組反應元件在參數值發生線性改變時頻率特征曲線。主要用來觀察相關元件參數值發生改變時對電路頻率特征影響。

39/71交互式仿真（741放大電路）交互式電路仿真是電路分析一個最主要部分。輸入原理圖后，經過在期望觀察點放置電流/電壓探針，或虛擬儀器，點擊運行按鈕，即可觀察到電路實時輸出。40/71基于圖表電路仿真與分析（741放大電路）頻率分析：用于繪制小信號電壓增益或電流增益隨頻率改變曲線，即繪制波特圖。可描繪電路幅頻特征和相頻特征。

模擬分析:用于繪制一條或多條電壓或電流隨時間改變曲線。41/71基于圖表電路仿真與分析（741放大電路）失真分析用于確定由測試電路所引發電平失真程度，失真分析圖表用于顯示隨頻率改變二次和三次諧波失真電平。

噪聲分析：顯示隨時間改變輸入、輸出噪聲電壓；可產生單個元件噪聲電壓清單。

42/71人性化測量方法利用不一樣顏色電路連線顯示對應電壓利用箭頭顯示電流方向探針實時顯示電壓/電流值暫停時，使用VirtualInstruments按鈕，可顯示元件參數信息

43/71高級電路設計——子電路及模塊電路在電路設計中，建立子電路，或模塊電路均可實現電路層次化。特殊元件經過電路圖表表示為模塊。能夠任意設定層次，將模塊像標準元件或可設置或切除界面斷口所在特殊子電路塊一樣繪制出來。子電路模塊電路44/71子電路F1電路原理圖45/71模塊電路VCO1電路原理圖子電路或模塊電路均經過端口名稱與主電路連接46/71PROTEUS微處理器系統仿真在基于微處理器系統設計中，即使沒有物理原型，PROTEUSVSM也能夠進行軟件開發。模型庫中包含LCD顯示、鍵盤、按鈕、開關等通用外圍設備。同時，提供CPU模型有ARM7、PIC、AtmelAVR、MotorolaHCXX以及8051/8052系列。單片機系統仿真是PROTEUSVSM一大特色。同時，本仿真系統將源代碼編輯和編譯整合到同一設計環境中，這么使得用戶能夠在設計中直接編輯代碼，并可輕易查看到用戶對源程序修改后對仿真結果影響。VSM甚至能仿真多個CPU，它能便利處理兩個或兩個以上微控制器聯結與設計。

47/71微處理器系統仿真與分析——原理圖輸入ISIS支持總線結構PROTEUSVSM能把微處理器和連接該微處理器任何模擬和數字器件協同仿真48/71微處理器系統仿真與分析——建立源代碼文件選擇代碼生成工具建立新源代碼文件定義新源代碼文件名稱49/71微處理器系統仿真與分析——源代碼文件與單片機鏈接源代碼編輯源代碼編譯、鏈接使用.HEX文件實現源程序與單片機鏈接50/71微處理器系統仿真與分析——交互式仿真實時顯示系統輸出結果實時顯示元器件引腳電平51/71微處理器系統仿真與分析——彈出式窗口源代碼窗口：提供了四種程序執行命令按鈕

程序調試斷點處理器程序計數器當前位置

內部數據存放器窗口SFR存放器窗口CPU存放器窗口觀察窗口52/71第三方工具應用第三方代碼生成工具:

PROTEUS許多共享匯編軟件或編譯器可從系統CD上安裝到PROTEUSTOOLS目錄下，而且會被自動作為PROTEUS代碼生成工具。第三方源代碼編輯器:PROTEUSVSM提供了一個簡明源代碼文本編輯器SRCEDIT,用戶還可使用第三方源代碼編輯器，如UltraEdit。第三方IDE：用戶可使用第三方IDE，如IAR‘sEmbeddedWorkbench、Keil’suVision2、Microchip‘sMP-LAB和Atmel’sAVRstudio開發源代碼，并進行編輯，生成可執行文件（如HEX或COD文件）后切換到PROTEUSVSM，然后進行仿真。

53/71PROTEUS與Keil整合構建單片機虛擬試驗室PROTEUS特點：PROTEUS軟件提供了數千種元器件和多達30多個元件庫。在PROTEUS軟件中，理論上同一個儀器能夠在一個電路中隨意調用。除了現實存在儀器外，PROTEUS還能夠以圖形方式實時地顯示線路上改變信號。虛擬儀器儀表含有理想參數指標，可降低儀器對測量結果影響。PROTEUS提供了比較豐富測試信號用于電路測試。這些測試信號包含模擬信號和數字信號。54/71Keil特點：全功效源代碼編輯器；器件庫用來配置開發工具設置；項目管理器用來創建和維護用戶項目；集成MAKE工具能夠匯編、編譯和連接用戶嵌入式應用；全部開發工具設置都是對話框形式；真正源代碼級對CPU和外圍器件調試器；高級GDI（AGDI）接口用來在目標硬件上進行軟件調試以及和Monitor-51進行通信；55/71PROTEUS與Keil聯調Keil處于運行狀態PROTEUS同時進入運行狀態56/71PROTEUS綜合應用1——

基于AT89C52含糊控制算法溫控儀設計采取Pt100溫度傳感器，測溫范圍0℃～100℃；系統可設定溫度值；設定溫度值與測量溫度值可實時顯示；控溫精度：±0.5℃。系統結構圖如圖所表示：設定輸入單片機LED顯示控制輸出雙向可控硅繼電器控制對象風扇信