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Proteus軟件功能及應用概述

2015-09-16

  Proteus軟件是英國Labcenter Electronics公司出版的EDA工具軟件(該軟件中國總代理為廣州風標電子技術有限公司),。它不僅具有其它EDA工具軟件的仿真功能,還能仿真單片機及外圍器件,。它是目前最好的仿真單片機及外圍器件的工具,。雖然目前國內推廣剛起步,但已受到單片機愛好者,、從事單片機教學的教師,、致力于單片機開發(fā)應用的科技工作者的青睞。Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真軟件),,從原理圖布圖,、代碼調試到單片機與外圍電路協(xié)同仿真,一鍵切換到PCB設計,,真正實現(xiàn)了從概念到產品的完整設計,。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、PCB設計軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設計平臺,,其處理器模型支持8051,、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33,、AVR,、ARM、8086和MSP430等,,2010年即將增加Cortex和DSP系列處理器,,并持續(xù)增加其他系列處理器模型。在編譯方面,,它也支持IAR,、Keil和MPLAB等多種編譯器。

  其功能特點

  Proteus軟件具有其它EDA工具軟件(例:Multisim)的功能,。這些功能是:

  (1)原理布圖

  (2)PCB自動或人工布線

  (3)SPICE電路仿真

  革命性的特點

  (1)互動的電路仿真

  用戶甚至可以實時采用諸如RAM,,ROM,鍵盤,,馬達,,LED,LCD,,AD/DA,,部分SPI器件,部分IIC器件,。

  (2)仿真處理器及其外圍電路

  可以仿真51系列,、AVR、PIC,、ARM,、等常用主流單片機。還可以直接在基于原理圖的虛擬原型

  上編程,,再配合顯示及輸出,,能看到運行后輸入輸出的效果,。配合系統(tǒng)配置的虛擬邏輯分析儀、示波器等,,Proteus建立了完備的電子設計開發(fā)環(huán)境,。

  具有4大功能模塊

  (1)智能原理圖設計(ISIS)

  豐富的器件庫:超過27000種元器件,可方便地創(chuàng)建新元件;

  智能的器件搜索:通過模糊搜索可以快速定位所需要的器件;

  智能化的連線功能:自動連線功能使連接導線簡單快捷,,大大縮短繪圖時間;

  支持總線結構:使用總線器件和總線布線使電路設計簡明清晰;

  可輸出高質量圖紙:通過個性化設置,,可以生成印刷質量的BMP圖紙,可以方便地供WORD,、POWERPOINT等多種文檔使用,。

  (2)完善的電路仿真功能(Prospice)

  ※ ProSPICE混合仿真:基于工業(yè)標準SPICE3F5,實現(xiàn)數(shù)字/模擬電路的混合仿真;

  ※ 超過27000個仿真器件:可以通過內部原型或使用廠家的SPICE文件自行設計仿真器件,,Labcenter也在不斷地發(fā)布新的仿真器件,,還可導入第三方發(fā)布的仿真器件;

  ※ 多樣的激勵源:包括直流、正弦,、脈沖,、分段線性脈沖、音頻(使用Wav文件),、指數(shù)信號,、單頻FM、數(shù)字時鐘和碼流,,還支持文件形式的信號輸入;

  ※ 豐富的虛擬儀器:13種虛擬儀器,,面板操作逼真,如示波器,、邏輯分析儀,、信號發(fā)生器、直流電壓/電流表,、交流電壓/電流表,、數(shù)字圖案發(fā)生器,、頻率計/計數(shù)器,、邏輯探頭、虛擬終端,、SPI調試器,、I2C調試器等;

  ※ 生動的仿真顯示:用色點顯示引腳的數(shù)字電平,導線以不同顏色表示其對地電壓大小,,結合動態(tài)器件(如電機,、顯示器件、按鈕)的使用可以使仿真更加直觀,、生動;

  ※ 高級圖形仿真功能(ASF):基于圖標的分析可以精確分析電路的多項指標,,包括工作點,、瞬態(tài)特性、頻率特性,、傳輸特性,、噪聲、失真,、傅立葉頻譜分析等,,還可以進行一致性分析;

  (3)獨特的單片機協(xié)同仿真功能(VSM)

  ※ 支持主流的CPU類型:如ARM7、8051/52,、AVR,、PIC10/12、PIC16,、PIC18,、PIC24、DsPIC33,、HC11,、BasicStamp、8086,、MSP430等,,CPU類型隨著版本升級還在繼續(xù)增加,如即將支持CORTEX,、DSP處理器;

  ※ 支持通用外設模型:如字符LCD模塊,、圖形LCD模塊、LED點陣,、LED七段顯示模塊,、鍵盤/按鍵、直流/步進/伺服電機,、RS232虛擬終端,、電子溫度計等等,其COMPIM(COM口物理接口模型)還可以使仿真電路通過PC機串口和外部電路實現(xiàn)雙向異步串行通信;

  ※ 實時仿真:支持UART/USART/EUSARTs仿真,、中斷仿真,、SPI/I2C仿真、MSSP仿真,、PSP仿真,、RTC仿真、ADC仿真,、CCP/ECCP仿真;

  ※ 編譯及調試:支持單片機匯編語言的編輯/編譯/源碼級仿真,,內帶8051、AVR,、PIC的匯編編譯器,,也可以與第三方集成編譯環(huán)境(如IAR,、Keil和Hitech)結合,進行高級語言的源碼級仿真和調試;

  4)實用的PCB設計平臺

  ※ 原理圖到PCB的快速通道: 原理圖設計完成后,,一鍵便可進入ARES的PCB設計環(huán)境,,實現(xiàn)從概念到產品的完整設計;

  ※ 先進的自動布局/布線功能:支持器件的自動/人工布局;支持無網格自動布線或人工布線;支持引腳交換/門交換功能使PCB設計更為合理;

  ※ 完整的PCB設計功能:最多可設計16個銅箔層,2個絲印層,,4個機械層(含板邊),,靈活的布線策略供用戶設置,自動設計規(guī)則檢查,,3D 可視化預覽;

  ※ 多種輸出格式的支持:可以輸出多種格式文件,,包括Gerber文件的導入或導出,便利與其它PCB設計工具的互轉(如Protel)和PCB板的設計和加工,。

  Proteus提供了豐富的資源

  (1)Proteus可提供的仿真元器件資源:仿真數(shù)字和模擬,、交流和直流等數(shù)千種元器件,有30多個元件庫,。

  (2)Proteus可提供的仿真儀表資源 :示波器,、邏輯分析儀、虛擬終端,、SPI調試器,、I2C調試器、信號發(fā)生器,、模式發(fā)生器,、交直流電壓表、交直流電流表,。理論上同一種儀器可以在一個電路中隨意的調用,。

  (3)除了現(xiàn)實存在的儀器外,Proteus還提供了一個圖形顯示功能,,可以將線路上變化的信號,,以圖形的方式實時地顯示出來,其作用與示波器相似,,但功能更多,。這些虛擬儀器儀表具有理想的參數(shù)指標,例如極高的輸入阻抗,、極低的輸出阻抗,。這些都盡可能減少了儀器對測量結果的影響,。

  (4)Proteus可提供的調試手段 Proteus提供了比較豐富的測試信號用于電路的測試,。這些測試信號包括模擬信號和數(shù)字信號。

  電路功能仿真

  在PROTEUS繪制好原理圖后,,調入已編譯好的目標代碼文件:*.HEX,,可以在PROTEUS的原理圖中看到模擬的實物運行狀態(tài)和過程,。

  PROTEUS 是單片機課堂教學的先進助手。

  PROTEUS不僅可將許多單片機實例功能形象化,,也可將許多單片機實例運行過程形象化,。前者可在相當程度上得到實物演示實驗的效果,后者則是實物演示實驗難以達到的效果,。

  它的元器件,、連接線路等卻和傳統(tǒng)的單片機實驗硬件高度對應。這在相當程度上替代了傳統(tǒng)的單片機實驗教學的功能,,例:元器件選擇,、電路連接、電路檢測,、電路修改,、軟件調試、運行結果等,。

  課程設計,、畢業(yè)設計是學生走向就業(yè)的重要實踐環(huán)節(jié)。由于PROTEUS提供了實驗室無法相比的大量的元器件庫,,提供了修改電路設計的靈活性,、提供了實驗室在數(shù)量、質量上難以相比的虛擬儀器,、儀表,,因而也提供了培養(yǎng)學生實踐精神、創(chuàng)造精神的平臺

  隨著科技的發(fā)展,,“計算機仿真技術”已成為許多設計部門重要的前期設計手段,。它具有設計靈活,結果,、過程的統(tǒng)一的特點,。可使設計時間大為縮短,、耗資大為減少,,也可降低工程制造的風險。相信在單片機開發(fā)應用中PROTEUS也能茯得愈來愈廣泛的應用,。

  使用Proteus 軟件進行單片機系統(tǒng)仿真設計, 是虛擬仿真技術和計算機多媒體技術相結合的綜合運用,,有利于培養(yǎng)學生的電路設計能力及仿真軟件的操作能力;在單片機課程設計和全國大學生電子設計競賽中,我們使用 Proteus 開發(fā)環(huán)境對學生進行培訓,,在不需要硬件投入的條件下,,學生普遍反映,對單片機的學習比單純學習書本知識更容易接受,更容易提高,。實踐證明,,在使用 Proteus 進行系統(tǒng)仿真開發(fā)成功之后再進行實際制作,能極大提高單片機系統(tǒng)設計效率,。因此,,Proteus 有較高的推廣利用價值。


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