第1讲 PROTEUS下电路原理图设计绘制方法(46傅里叶46音频 ).ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,/46,1,/46,单片机系统的,PROTEUS,设计与仿真,(,电子技术课程设计,),夏新恩,PROTEUS,下电路原理 图设计绘制方法,2,/46,第,1,章,PROTEUS,概述,1.1 PROTEUS,结构体系,(,英国,Labcenter electronics,公司研发,),PROTEUS,PROTEUS VSM,(PROTEUS,虚拟系统模型,),ISIS(,智能原理图输入系统,),PROSPICE,微控制器,CPU,库,元器件和,VSM,动态器件库,ASF(,高级图表仿真,),PROTEUS,PCB DESIGN,ISIS(,智能原理图输入系统,),ASF(,高级图表仿真,),ARES(,高级布线编辑软件,),PROSPICE,：,混合模型仿真器,;,ASF(Advanced Simulation Feature),：,高级图表仿真,;,PROTEUS PCB DESIGN,：,PROTEUS,印制电路板设计,;,ARES(Advanced Routing and Editing Software),：,高级布线编辑软件,;,ISIS,(Intelligent Schematic Input System),：,智能原理图输入系统。,3,/46,1.2 PROTEUS,对计算机系统的要求,200MHz,或更高的奔腾,CPU,；,Win98,Me,2000,XP,或更高版本的操作系统；,64MB,或以上的可用硬盘空间；,64MB,或以上的,RAM,空间；,鼠标或其他指示装置等。,4,/46,1.3 PROTEUS,的主要功能,1.3.1 PROTEUS VSM,功能,数字电路模拟电路的设计与仿真,数模混合电路的设计与仿真,单片机与,外设,的软硬件系统的设计和仿真,1.3.2 PROTEUS PCB,设计功能,高性能网表的设计系统,ISIS,原理图捕捉和,ARES PCB,输出程序,基本的,SPICE,仿真能力，可加入,ASF,来扩展该功能。,5,/46,1.4 PROTEUS VSM,主要模块与资源,1.4.1 PROTEUS ISIS(,智能原理图输入系统,),智能原理图设计、绘制和编辑的环境,数字、模拟及数,/,模混合电路设计与仿真的环境,单片机与外设的设计、仿真和协同仿真环境,(,设计与仿真平台,),提供了单片机与外设的设计方法,提供了单片机系统的实时交互式仿真的结构体系；,提供了单片机编辑源程序、产生目标代码的管理系统；,提供了单片机系统仿真测试的虚拟仪器和,ASF,6,/46,PROTEUS ISIS,主要特点：,个性化的编辑环境：,自定义线宽、填充类型、颜色、字体等；,快捷选取,/,放置元器件：,通过模糊搜索可快速选取库中元器件，放置、编辑元器件方便、快速；,自动捕捉、布线：,鼠标驱动绘图，器件为导向自动布线，自动放置连线、点等；,丰富的元器件库：,ISIS,的库中有,TTL,、,CMOS,、,ECL,元件、微控制器、存储器和模拟集成电路，还有二极管、双极性晶体管、场效应管等半导体器件，总共有,8000,多个,(,包括,PCB,封装,),；,可视化,PCB,封装工具：,对元器件,PCB,封装及,PCB,图预览；,层次化设计：,子电路器件和属性值参数化的层次化设计；,总线支持：,电路端口、器件引脚和页内终端总线化的设计；,属性管理：,器件文本属性编辑和外数据库引入；,电气规则检查、元器件报告清单等；,输出网络格式：,Labcenter SDF,、,SPICE,、,SPICE-AGE,、,Tango,、,BoardMaker,等。,7,/46,1.4.2 PROSPICE,混合模型仿真器,(,结合,ISIS,使用的混合模型仿真器,),SPICE,模拟仿真器内核,快速事件驱动数字仿真器,可选用众多厂家提供的,SPICE,模型,在,PROSPICE VSM,中约有,6000,个模型,8,/46,1.4.3,单片机模型库,表,1-2 PROTEUS VSM,单片机模型,单片机模型系列,单片机模型,8051,8052,系列,通用的,80C3l,、,80C32,、,80C51,、,80C52,、,80C54,和,80C58,Atmel AT89C51,、,AT89C52,和,AT89C54,Atmel AT89C51RB2,、,AT89C5lRC2,和,AT89C51RD2(X2,和,SPI,没有模型,),Philips P87C51FX,、,P87C51RX+(,如,FA,、,FB,、,FC RA+,、,RB+,、,RC+,、,RD+,等系列,),Microchip PIC,系列,PICl0,、,PICl2C5XX,、,PICl2C6XX,、,PICt2F6XX,、,PICl6C6XX,、,PICl6C7X,、,PICl6F8X,、,PICl6F87X,、,PICl6F62X,、,PICl8F,AtmelAVR,系列,现有型号,Motorola HCI l,系列,MC68HCl 1A8,、,MC68HC11E9,Parallax Basic Stamp,系列,BSI,、,BS2,、,BS2e,、,BS2sx,、,BS2p24,、,BS2p40,、,BS2pe,ARM7,，,LPC2000,系列,LPC2 104,、,LPC2105,、,LPC2106,、,LPC2 114,、,LPC2124,、,ARM7TDMI,和,ARM7TDMI-S,核心模犁,9,/46,表,1-3 PROTEUS VSM,单片机模型功能,实时仿真,中断仿真,辅助设备仿真,指令系统仿真,SPI,仿真,1,2,C/TWI,仿真,Pin,操作仿真,MSSP,仿真,模拟比较器仿真,定时器仿真,PSP,仿真,外部存储器仿真,UART,USART,EUSARTs,仿真,ADC,仿真,实时时钟仿真,10,/46,表,1-4 PROTEUS VSM,单片机模型通用调试能力,工具,/,语言支持,断点支持,监视窗口,汇编器,标准断点,实时显示数值,C,编译器,条件断点,支持混合类型,支持,PIC Basic,硬件断点,支持拖放,仪 器,存储器内容显示,包括指定的,SFR,虚拟仪器,在,CPU,内部,包括指定,bit,位,从模式规程分析器,在外设,变量窗口,主模式规程分析器,Trace/Debuggrog,模式,堆栈监视,源代码级调试,在,CPU,内部,网络冲突警告,汇 编,在外设,在模型上的,Trace,模式,高级语言,(C,或,Basic),其他,Compilers/IDE,的集成,11,/46,1.4.4 PROTEUS,高级外设模型,虚拟仪器和分析工具,交互式虚拟仪器,双通道示波器、,24,通道逻辑分析仪、计数,/,计时器、,RS-232,终端、交,/,直流电压表、交,/,直流电流表,规程分析仪,双模式,(,主，从,)I,2,C,规程分析仪,双模式,(,主,/,从,)SPI,规程分析仪,交互式电路激励工具,模拟信号发生器：可输出方波、锯齿波、三角波、正弦波,数字模式发生器：支持,1,KB,的数字数据流,光电显示模型和驱动模型,数字式,LCD,模犁、图形,LCD,模型、,LED,模型、七段显示模型、光电驱动模型、光耦模型,电动机模型和控制器,电动机模型、电动机控制器模型,存储器模型,I,2,C EEPROM,、静态,RAM,模型、非易失性,EPROM,温度控制模型,温度计和温度自动调节器模型、温度传感器模型、热电偶模型,计时模型,实时时钟模型,I,2,C,，,SPI,规程模型,I,2,C,外设、,SPI,外设、规程分析仪,一线规程模型,一线,EEPROM,模型、一线温度计模型、一线开关模型、一线按钮模型,RS-232/RS-485/RS-422,规程模型,RS-232,终端模型、,Maxim,外设模型,ADC,DAC,转换模型,模 数转换模型、数模转换模掣,电源管理模型,正电源标准仪、负电源标准仪、混合电源标准仪,拉普拉斯转换模型,操作模型、一阶模型、二阶模型、过秤控制、线性模型、非线性模犁,热离子管模型,二极管模型、负极真空管模犁、四极管模型、三极管模型,变换器模型,压力传感器模型,12,/46,1.4.5,丰富的元器件模型库,除上述微控制器、外设模型外，,PROTEUS VSM,还有其他丰富的元器件库。,标准电子元器件：电阻、电容、二极管、晶体管、晶闸管、光耦、运放、,555,定时器、电源等。,74,系列,TTL,和,4000,系列,CMOS,器件、接插件等。,存储器：,ROM,、,RAM,、,EEPROM,、,I,2,C,器件等。,微控制器支持的器件，如,I/O,口、,USART,等。,13,/46,1.4.6,激励源,DC,：,直流激励源。,Sine,：,幅值、频率、相位可控的正弦波发生器。,Pulse,：,幅值、周期和上升,/,下降沿时间可控的模拟脉冲发生器。,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,(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。,14,/46,1.4.7,虚拟仪器,虚拟示波器,(OSCILLOSCOPE),。,逻辑分析仪,(LOGIC ANALYSE),。,计数,/,计时器,(COUNTER TIMER),。,虚拟终端,(VIRTUAL TERMINAL),。,信号发生器,(SIGNAL GENERATOR),。,模式发生器,(PATTERN GENERATOR),。,交,/,直流电压表和电流表,(AC/DC Voltmeters/Ammeters),。,SPI,调试器,(SPI DEBUGGER),。,I,2,C,调试器,(I2C DEBUGGER),。,15,/46,1.4.8 ASF,高级图表仿真,标准,SPICE,分析功能：模拟瞬态、数字瞬态、混合模式瞬念、频率、傅里叶、噪声、失真、转换曲线、直流参数扫描、交流参数扫描和工作点。,图形显示模拟、数字和总线数据，频谱显示增益和相位。,音频分析形成波形并在声卡上播放。,将交互仿真的结果捕捉到图形上，并进行交可分析。,数字信号一致性分析。,探针观测点的电压、电流可以用数字标示出来。,用图形光标进行精确测量。,将仿真结果输出到其他软件，如,Excel,。,16,/46,第,2,章 单片机系统的,PROTEUS,设计与仿真基础,2.1 PROTEUS ISlS,设计与仿真平台,2.1.1 ISIS,窗口,（启动,PROTEUS ISIS,）,图,2-1 PROTEUS 7.1 ISIS,启动界面,17,/46,图,2-2 ISIS,窗口,18,/46,图,2-2 ISIS,窗口,19,/46,2.1.2 ISIS,窗口功能简介,1.,菜单栏,图,2-3,菜单栏及菜单项,20,/46,2,编辑区,(,编辑原理图、设计电路、设计各种符号、设计元器件模型等,),3,对象预览窗口,(,对象有元器件、页内终端、子电路终端、虚拟仪器、,编辑取内容,),4,对象选择器,(,选择元器件、终端、图表、信号发生器、虚拟仪器,),图,2-4 ISIS,预览窗口、设计与仿真编辑区,其中,“,P,”,为对象从库中选择按钮，,“,L,”,为库管理按钮。,21,/46,5,工具栏分类及其工具按钮,表,2-1,工具栏分类及其工具按钮,(9),仿真运行控制按钮,仿真控制按钮，从左至右依次是：运行、单步运行、暂停、停止。,22,/46,6,坐标显示,(Co-ordinate Display),给出当前,鼠标指针,坐标,(,X,Y,),位置，以,英制,显示在屏幕下方。,23,/46,通过工具栏,新建,、,保存,按钮来建立、保存设计文件。,通过菜单项，新建、保存文件。,2.2.2,打开已存在,的文件,通过,菜单栏的打开菜单项,，打开文件。,通过,工具栏打开按钮,，打开文件。,2.2 PROTEUS,文件操作,2.2.1,建立和保存文件,24,/46,2.2.3 PROTEUS,文件类型,PROTEUS,中主要有以下文件类型：,设计文件,(*.DSN),包含了一个电路所有的信息。,备份文件,(*.DBK),保存覆盖现有的设计文件时会产生备份。,局部文件,(*.SEC),设计图的一部分，可输出为一个局部文件，以后可以导入到其他的图中。在文件菜单中以导入,(Import),、导出,(Export),命令来操作。,模型文件,(*.MOD),库文件,(*.LIB),元器件和库。,网表文件,(*.SDF),当输出到,PROSPICE and ARES,时产生的网表文件，扩展名为,.SDF,。,PROTEUS VSM,仿真系统还有其他的文件类型。具体的请查看,VSM,手册。,25,/46,2.3 PROTEUS,库,2.3.1 PROTEUS,库分类,(PROTEUS,系统中有符号库和约,30,个元器件库,),26,/46,2.3.2,部分模型举例,部分单片机模型,部分动态开关模型,部分动态显示器模型,其他的部分器件模型,27,/46,2.3.3,库规则,(PROTEUS,提供元器件库和系统符号库,),单击,ISIS,窗口的,对象选择器上方的“,L”,按钮,，可进入器件库管理器窗口,单击其中建库按钮,“,Create Library”,，可,打开建立自己的库窗口,28,/46,2.4 VSM,源程序编辑器和代码生成工具,(,略,),2.4.1 VSM,源程序编辑器,VSM,提供简单的文本编辑器,SRCEDIT,。可在该编辑器中按单片机语言系统规则编写源程序。,点击菜单栏的“源文件,=,增加,/,删除源文件”，可创建新源文件。,点击菜单栏的“源文件,=,源文件名”，可编辑源文件。,29,/46,2.4.2 VSM,目标代码生成工具,(,略,),VSM,对于不同系列的微处理器提供了相应的编译器，即目标代码生成工具；可根据单片机型号及语言要求来选取编译器。如下所列：,ASEM5l,：,51,单片机及其兼容单片机的代码生成工具；,ASMll,：,Motorola,单片机的代码生成工具；,AVRASM,：,Atmel AVR,系列单片机代码生成工具；,AVRASM32,：,Atmel AVR,系列单片机代码生成工具；,MPASM,：,PIC,单片机代码生成工具；,MPASMWIN,：,PIC,单片机代码生成工具。,点击菜单栏的,“源文件,=,构建所有”,，可创建目标和调试文件。,另外还可以,“定义代码产生工具”,和,“安装外部文本编辑器”,(,不再赘述,),30,/46,2.5,单片机系统的,PROTEUS,设计与仿真基础,2.5.1 PROTEUS,设计与仿真流程,1,单片机系统的传统开发过程,单片机系统原理图设计、选择元器件接插件、安装和电气检测等。,(,简称硬件设计,)(,相当用,ISIS,工具设计,),单片机系统程序设计、汇编编译、调试和编程等。,(,简称软件设计,)(,相当用,keil C51,设计,),单片机系统实际运行、检测、在线调试直至完成。,(,简称单片机系统综合调试,)(,相当在,ISIS,环境下仿真操作,),31,/46,2.,单片机系统的,PROTEUS,设计与仿真的开发过程,在,ISIS,平台上,进行单片机系统电路设计、选择元器件、接插件、连接电路和电气检测等。,(,PROTEUS,电路设计,),在,ISIS,平台上（或,Keil C51,平台,）,进行单片机系统程序设计、编辑、汇编编译、代码级调试，最后牛成目标代码文件,(*.hex),。,(,PROTEUS,源程序设计和生成日标代码文件,),在,ISIS,平台上,将目标代码文件加载到单片机系统中，并实现单片机系统的实时交互、协同仿真。它在相当程度上反映了实际单片机系统的运行情况。,(,PROTEUS,仿真,),32,/46,PROTEUS,下单片机系统,设计与仿真流程,如图,2-16,所示,PROTEUS,下单片机系统,电路设计流程,如图,2-17,所示,图,2-16 PROTEUS,设计与仿真流程 图,2-17 PROTEUS,电路设计流程,在,Keil,下操作,33,/46,3,AT89C51,单片机简单系统的,PROTEUS,设计与仿真,示例：,设,LED,发光管的初始状态为亮，,按下按键，,LED,亮；,松开按键，,LED,灭；,电路如图,2-18,所示。,图,2-18,“,简单实例,”,的电路原理图,（,设计前，先描绘草图,）,34,/46,2.5.2 PROTEUS,电路设计,本,PROTEUS,根据图,2-18,所示的原理图设计其电路，整个设计都是在,ISIS,编辑区中完成的。,1,鼠标操作特点,放置对象：,单击鼠标左键,(,简称,单击,),，放置元器件、连线,;,选中对象：,单击鼠标右键,(,简称,右击,),，选择元器件、连线和其他对象，此时选中 的操作对象以高亮红色,(,默认色,),显示；,删除对象：,双击鼠标右键,(,简称,右双击,),，删除元器件、连线等；,块选择：,按住鼠标左（或右）键,拖出方框,，选中方框中的多个元器件及其连线；,编辑对象：,先单击鼠标右键,后，,再单击鼠标左键,(,简称先右后左击,),，编辑元器件属性；,移动对象：,先右击,选中对象,(,简称选中,),，,按住鼠标左键移动,，拖动元器件、连线；,缩放对象：,按住鼠标,中键滚动,，以鼠标停留点为中心，缩放电路。,浏览区域,：,按中键,后，,移动鼠标,可以不同区域。,35,/46,保存和文件命名,2,新建设计文件,当启动,PROTEUS,进入,ISIS,系统后，自动出现一个空白设计，模板默认为,“,DEFAULT”,，文件名在窗口顶端的标题栏，为未命名,“,Untitled”,。可单击,保存菜单项或保存按钮图,，对新建设计,文件命名,。,注：,在文件名框中输入,START,后，单击,“,保存,”,按钮，完成新建设计文件操作，其后缀自动为,.DSN(,即,START.DSN,),。,36,/46,3,设定绘图纸大小,(,默认图纸为,A4:,长,宽为,10in7in),在,”,Sheet Size Configura,”,窗口可以选择,A0,A4,其中之一，也可以自己设置图纸大小，选中,“,User,”,右边的复选框，再按需要更改右边的长和宽的数据。,本例图纸大小采用默认,A4,。,37,/46,4,选取元器件并,添加,到对象选择器中,表,2-2,图,2-18,电路原理图的元器件列表,单片机,AT89C51,发光二极管,LED-GREEN,电阻,RES,上拉电阻,PULLUP,瓷片电容,CAP,电解电容,CAP-ELEC,晶振,CRYSTAL,按钮,BUTTON,在其左上角,“,Keywords,”,(,关键字,),一栏中输入元器件名称,“,AT89C5l,”,，则出现与关键字匹配的元器件列表。,选中,，,并双击,AT89C5l,所在行,；或,单击,AT89C5l,所在行后，再单击,“,OK,”,按钮,。便将器件,AT89C5l,加入到,ISIS,对象选择器中。,完成添加后，所有元器件列在对象选择器中。,对象选择器解释,38,/46,5,网格单位,默认的网格单位是,0.1in,，即移动元器件的步长单位。,可根据需要改变这网络单位；单击菜单“,View(,查看,)”,，再单击所要的网格单位即可；也可按快捷键,F1,、,F2,、,F3,、,F4,设置相应的网格单位。选项左侧复选框打的项为选中网络单位项。,选中的网格单位是,50th,39,/46,6,放置,、,移动,、,旋转,元器件,放置,单击,ISIS,选择器中的元件名，蓝色条出现在该元件名上。把鼠标指针移到编辑区某位置后，单击可放置元器件于该位置，每单一击一次，就放一个元件。,移动,要移动元器件，先右击使元器件处于选中状态，再按住鼠标左键拖动，元器件就跟随指针移动，到达目的地后，松开鼠标即可。,旋转,在编辑窗口要调整元器件方向，先将指针指在元器件上右击选中，打开下拉菜单，再单击菜单相应的转向菜单项。若多个对象一起移动或转向，选相应的块操作命令。,在选择器调整元件方向，先将指针指在元器件上单击选中，再单击工具栏响应的的转向按钮。,通过放置、移动、旋转元器件操作，可将各元器件放置在,ISIS,编辑区中的合适位置，如图,2-27,所示。,40,/46,7,放置电源、地,(,终端,),放置,POWER(,电源,),操作：单击模式选择工具样中的终端按钮，在,ISIS,对象选择器中单击,POWER(,电源,),，再在编辑区要放置电源的位置单击完成。放置,GROUND(,地,),的操作类似。,图,2-28,终端符号,41,/46,8,电路图布线,(1),自动,捕捉,：,在自动捕捉有效的情况下，当光标靠近引脚末端或线时该处会自动感应出现一个“,”,(,光标成笔状,),，表示从此点可以,单击画线,如图,2-29(a),所示。,(2),自动,布线,：,在,开始引脚点击,选定第一个画线点后，随指针移动自动有预画线,(,可以是直角预画线,),出现，当遇到障碍时，会自动绕开障碍；在,结束引脚点击,布好两引脚连线。,(3),手工,调整线形,：,要进行手工直角画线，直接在移动鼠标的过程中单击即可。若要手工,任意角度画线,，在移动鼠标的过程中,按住,Ctrl,键,，,移动指针,，预画线自动随指针呈任意角度，确定后单击即可。,(4),移动,画线：,选中要改变的画线,(,红色,),，指针靠近画线，出现“,双箭头或十字箭头,(,拐点处,),”,捕捉标志。若是,双箭头捕捉标志，,按左键拖动鼠标，可沿箭头方向托动画该线；若是,十字箭头捕捉标志，,可沿任意角度拖动画线。,42,/46,9,设置、,修改元器件的属性,右击,放置在,ISIS,编辑区中的该元器件,(,显示高亮度,),后，,再单击,它打开其属性窗口，这时可在属性窗口中设置、修改它的属性。,例如，发光管的限流电阻,R1,，先右击再左击打开其属性窗口，将电阻值,100,修改为,300,。,图,2-30,设置,R1,限流电阻值为,300,43,/46,其他元器件属性值修改结果如图,2-3l,所示。,图,2-3l,编辑完成的,“,简单实例,”,电路,44,/46,10,电气检测,单击菜单的“,工具,=,电器规则检查,”项（或单击工具栏的电气检查按钮），打开图,2-32,所示的电气检测窗口，观察检测结果。,图,2-32,电气检测窗口,无错误指示,45,/46,11.,添加设计信息,选择“,HEAD”,符号,(,点击按钮,S,，点击,P,，再双击,HEAD,),设置设计信息,将,“,HEAD”,符号,添加到编辑区,46,/46,电路分析（,ASF,高级图表仿真）,逻辑分析仪、虚拟终端、示波器、频率计,使用,数字图表、模拟图表,转移特性分析,(,三极管特性,),傅里叶分析仿真,音频分析,直流扫描分析,(,信号源电压变化,、,阻值变化,、,应变力测量,),交流扫描分析,(,幅频、相频,),用工具进行引脚连线的标注连接,12,“,简单实例,”,电路仿真运行,(,汇编源程序,),单片机综合实验仪原理图设计,