Proteus软件在电子设计中的应用研究:有没有专门做数字电子的应用软件
摘要:在传统电子设计中,组装调试电路过程复杂,效率不高。本文介绍了一种混合电路的仿真工具―Proteus软件,并展示了该软件在模拟电路、数字电路、单片机及其外围电路进行动态仿真中的应用。
关键词:Proteus电子设计应用
中图分类号: 文献标识码:A文章编号:1007-9416(2010)01-0000-00
在传统电子项目设计中,先根据要求设计原理图,搭好硬件电路,通过仿真器对系统硬件调试。由于硬件众多可能出现各种故障,整个过程要花费大量的时间与精力。如果采用Proteus软件进行系统虚拟开发和仿真,可大大降低开发成本并提高开发速度。现就Proteus软件在电子设计中的应用进行介绍。
1 Proteus软件介绍
Proteus是英国Labcenter Electronics公司研发的多功能的EDA软件,是目前世界上最先进、最完整的多种型号微控制器系统的设计与仿真平台。它真正实现了在计算机上完成从原理图设计、电路分析、单片机代码及调试与仿真、系统测试与功能验证到形成PCB的完整的电子设计、研发过程[1,2]。在电子设计中引入Proteus仿真软件,可以建立直观的仿真思想。Proteus 提供了各种丰富的调试测量工具:各种电压表、电流表、示波器、指示器、分析仪等。其是一个全开放性的仿真实验和课件制作平台, 相当于一个实验设备、元器件完备的综合性电子技术实验室。基于以上两点,Proteus可以在任意组合的实验环境中搭建实验。可用常规的调试方法如测量各点电压、电流, 波形等来调试和测量电路。不仅能用于对单个电路特性和原理进行验证, 也能用于多级的组合电路。对于较大规模的电路, 可分级接线和调试。通过元件复制或单级电路的复制来完成整个电路的组装。因此也适用于较大型的设计性实验[3]。
2 Proteus在电子设计中的应用
硬件系统的原理图设计是电子设计的基础。只有设计好硬件系统的原理图才可以进行仿真。硬件系统在Proteus中的设计流程都是一样的,主要设计流程如下[4]:
2.1 提取和放置元器件
根据构思好的硬件系统电路图从元器件库选取相应的元器件放到图纸适当位置,并对元器件的名称、标注进行设定,再根据元器件之间的走线等联系对元器件在工作平面上的位置进行调整和修改,使得硬件系统电路原理图美观、易懂。
2.2 元器件间的连线
根据实际电路的需要,利用Proteus的各种工具进行布线, 用导线把元器件连接起来。构成一幅完整的硬件系统电路图。完成上述步骤后, 就构成一幅完整的硬件电路图。如果要完成印制电路板还要进行以下步骤。
2.3 对硬件系统原理图进行电气规则检查
当完成布线后,利用Proteus ISIS编辑环境所提供的电气规则检查命令对设计进行检查,并根据系统提供的错误检查报告修改硬件系统原理图。
2.4 调整
如果硬件原理图已经通过电气规则检验,那么硬件系统的设计就完成了,但是对于一般硬件电路设计而言,尤其是较复杂的硬件系统,通常需要对其电路多次修改才能通过电气规则检测。
2.5 电路的调试与仿真
如果为纯硬件电路,固可以直接通过仿真按钮“DEBUG-EXECUTE”进行仿真。仿真时,元件引脚上的红色代表高电平,兰色代表低电平,灰色代表悬空。通过观察各仪器仪表的读数或元件引脚上的电平验证电路是否联通。
另外,Proteus VSM的核心是ProSPICE,这种仿真系统组合了SPICE3f5 模拟仿真器核和基于快速事件驱动的数字仿真器。它主要的特点是能把微处理器软件作用在处理器上并和连
接该微处理器的任何模拟和数字器件协同仿真。Proteus仿真虚拟实验大大提高了效率,又节省了成本,更可以对设计电路优化。
3 Proteus在单片机设计和仿真中的应用
与纯硬件电路不同,单片机是一个软硬件紧密结合的系统,Proteus可实现单片机的硬件电路,并能与常用的编译器(如Keil、IAR、Proton 等)进行协同调试。整个过程与真实的硬件调试极其相似,在动态外设支持下的实时输入和输出为实验者提供了一个最接近现实的调试环境。现以AT89C51为例,介绍与Keil协同进行单片机应用系统仿真的实验。
(1)进入Keil的开发环境建立一个工程文件,编写源程序代码,在选中“Target”的情况下选择Project→Options for target;在“Debug”选项卡中选择左边的“Use”,在下拉框中选“Proteus VSM Simulator”;对源程序进行编译调试,最终编译成功,产生.HEX 文件。
(2)运行Proteus,完成电路原理图,方法与以上介绍的电子设计中应用一样,并在菜单栏中选择“Debug→Use remote debug monitor”,选中该项。
(3)把.HEX 文件加载到Proteus软件的单片机中,再在Proteus 环境下运行仿真,最终实现仿真效果。
4 结语
通过对Proteus软件在模拟电路、数字电路、单片机设计和仿真中的应用进行介绍,对该软件的功能与优点有了更加清楚的认识,这对于提高产品的开发效率、降低开发成本等有着非常重要的作用,也为电子设计提供了新方法。
参考文献
[1] 孙浩.PROTEUS软件在设计电子电路中的应用.仪表技术,2009(8):74-75.
[2] 陈骏莲.PROTEUS7在电子技术综合实验中的应用.实验科学与技术,2008(3):65-68.
[3] 王靖.Proteus仿真在模拟电子技术课程中的应用.电脑知识与技术,2009.7(19):
5333-5334.
[4] 秦纯鹰.Proteus仿真在数字电路项目教学中的应用.科技信息,2009(18):514.
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