Proteus :用于单片机和其外围器件仿真的工具软件

更新时间:2024-09-21 13:39

Proteus是一款由英国LabCenter Electronics公司发布,用于单片机和其外围器件仿真的工具软件。Proteus 软件由以下六部分组成:原理图输入系统ISIS;混合模型仿真器;动态器件库;高级图形分析模块;处理器仿真模型VSM;PCB设计编辑ARES。

Proteus在具备基本电子设计自动化(Electronic Design Automation,EDA)工具软件的仿真功能基础上,还能够对单片机及其外围电路在原理图绘制、代码编写后实现协同仿真和实时调试,并且能够直接切换到PCB设计。因此,Proteus这一设计平台实现了从概念到产品的完整设计,在电子设计领域中得到了广泛应用。

Proteus的特点有:一、内容全面,资源丰富;二、实现了单片机仿真和SPICE电路仿真相结合;三、具有强大的原理图绘制功能,支持目前市面上主流单片机系统的仿真;四、提供软件和硬件调试功能;五、硬件实物投入少,节约经济成本;六、节约实际工程项目中的成本投入。

快捷设置

F8:全部显示当前工作区全部显示

F6:放大以鼠标为中心放大

F7:缩小以鼠标为中心缩小

G:栅格开关栅格网格

ctrl+F1:栅格宽度0.1mm显示栅格为0.1mm,在pcb的时候很有用

F2:显示栅格为0.5mm,在pcb的时候很有用

F3:显示栅格为1mm,在pcb的时候很有用

F4:显示栅格为2.5mm,在pcb的时候很有用

Ctrl+s:打开关闭磁吸磁吸用于对准一些点的,如引脚等等

x:打开关闭定位坐标显示一个大十字射线

m:显示单位切换mm和th之间的单位切换,在右下角显示

o:重新设置原点将鼠标指向的点设为原点

u:撤销键

Pgdn:改变图层

Pgup:改变图层

ctrl+Pgdn:最底层

Ctrl+pgup:最顶层

Ctrl+画线:可以划曲线

R:刷新

+-:旋转

F5:重定位中心

功能特点

Proteus软件具有其它EDA工具软件(例:NI Multisim)的功能。如原理布图、PCB自动或人工布线、集成电路通用模拟程序电路仿真等。

革命性的特点

1.互动的电路仿真

用户甚至可以实时采用诸如RAM,ROM,键盘电机,LED,LCD,AD/DA,部分SPI器件,部分IIC器件。

2.仿真处理器及其外围电路

可以仿真51系列、AVR、PIC、ARM、等常用主流单片机。还可以直接在基于原理图的虚拟原型上编程,再配合显示及输出,能看到运行后输入输出的效果。配合系统配置的虚拟逻辑分析仪、示波器等,Proteus建立了完备的电子设计开发环境

功能模块

智能原理图设计

丰富的器件库:超过27000种元器件,可方便地创建新元件;

智能的器件搜索:通过模糊搜索可以快速定位所需要的器件;

智能化的连线功能:自动连线功能使连接导线简单快捷,大大缩短绘图时间;

支持总线结构:使用总线器件和总线布线使电路设计简明清晰;

可输出高质量图纸:通过个性化设置,可以生成印刷质量的BMP图纸,可以方便地供WORD、POWERPOINT等多种文档使用。

完善的电路仿真功能

ProSPICE混合仿真:基于工业标准SPICE3F5,实现数字/模拟电路的混合仿真;

超过27000个仿真器件:可以通过内部原型或使用厂家的集成电路通用模拟程序文件自行设计仿真器件,Labcenter也在不断地发布新的仿真器件,还可导入第三方发布的仿真器件;

多样的激励源:包括直流、正弦曲线、脉冲、分段线性脉冲、音频(使用wav文件)、指数信号、单频FM、数字时钟和码流,还支持文件形式的信号输入;

丰富的虚拟仪器:13种虚拟仪器,面板操作逼真,如示波器逻辑分析仪信号发生器、直流电压/电流表、交流电压/电流表、数字图案发生器、频率计/计数器、逻辑探头、虚拟终端、SPI调试器、I2C调试器等;

生动的仿真显示:用色点显示引脚的数字电平,导线以不同颜色表示其对地电压大小,结合动态器件(如电机、显示器件、按钮)的使用可以使仿真更加直观、生动;

高级图形仿真功能(ASF):基于ICON的分析可以精确分析电路的多项指标,包括工作点、瞬态特性、频率特性、传输特性、噪声、失真、傅立叶频谱分析等,还可以进行一致性分析;

单片机协同仿真功能

支持主流的CPU类型:如ARM7、8051/52、AVR、PIC10/12、PIC16、PIC18、PIC24、dsPIC33、HC11、BasicStamp、8086、MSP430等,CPU类型随着版本升级还在继续增加,如即将支持CORTEX、DSP处理器;

支持通用外设模型:如字符LCD模块、图形LCD模块、LED点阵、LED七段显示模块、键盘/按键、直流/步进/伺服电机、RS232虚拟终端、电子温度计等等,其COMPIM(COM口物理接口模型)还可以使仿真电路通过PC机串口和外部电路实现双向异步串行通信;

实时仿真:支持UART/USART/EUSARTs仿真、中断仿真、SPI/I2C仿真、MSSP仿真、PSP仿真、RTC仿真、ADC仿真、CCP/ECCP仿真;

编译及调试:支持单片机汇编语言的编辑/编译/源码级仿真,内带8051、AVR、PIC的汇编编译器,也可以与第三方集成编译环境(如IAR、Keil和Hitech)结合,进行高级语言的源码级仿真和调试;

实用的PCB设计平台

原理图到PCB的快速通道:原理图设计完成后,一键便可进入ARES的PCB设计环境,实现从概念到产品的完整设计;

先进的自动布局/布线功能:支持器件的自动/人工布局;支持无网格自动布线或人工布线;支持引脚交换/门交换功能使PCB设计更为合理;

完整的PCB设计功能:最多可设计16个铜箔层,2个丝印层,4个机械层(含板边),灵活的布线策略供用户设置,自动设计规则检查,3D可视化预览;

多种输出格式的支持:可以输出多种格式文件,包括Gerber文件的导入或导出,便利与其它PCB设计工具的互转(如protel)和PCB板的设计和加工。

资源丰富

1.Proteus可提供的仿真元器件资源:仿真数字和模拟、交流和直流等数千种元器件,有30多个元件库。

2.Proteus可提供的仿真仪表资源:示波器逻辑分析仪、虚拟终端、SPI调试器、I2C调试器、信号发生器、模式发生器、交直流电压表、交直流电流表。理论上同一种仪器可以在一个电路中随意的调用。

3.除了现实存在的仪器外,Proteus还提供了一个图形显示功能,可以将线路上变化的信号,以图形的方式实时地显示出来,其作用与示波器相似,但功能更多。这些虚拟仪器仪表具有理想的参数指标,例如极高的输入阻抗、极低的输出阻抗。这些都尽可能减少了仪器对测量结果的影响。

4.Proteus可提供的调试手段Proteus提供了比较丰富的测试信号用于电路的测试。这些测试信号包括模拟信号数字信号

电路仿真

在PROTEUS绘制好原理图后,调入已编译好的目标代码文件:*.HEX,可以在PROTEUS的原理图中看到模拟的实物运行状态和过程。

PROTEUS是单片机课堂教学的先进助手。

PROTEUS不仅可将许多单片机实例功能形象化,也可将许多单片机实例运行过程形象化。前者可在相当程度上得到实物演示实验的效果,后者则是实物演示实验难以达到的效果。

它的元器件、连接线路等却和传统的单片机实验硬件高度对应。这在相当程度上替代了传统的单片机实验教学的功能,例:元器件选择、电路连接、电路检测、电路修改、软件调试、运行结果等。

课程设计、毕业设计是学生走向就业的重要实践环节。由于PROTEUS提供了实验室无法相比的大量的元器件库,提供了修改电路设计的灵活性、提供了实验室在数量、质量上难以相比的虚拟仪器、仪表,因而也提供了培养学生实践精神、创造精神的平台

随着科技的发展,“计算机仿真技术”已成为许多设计部门重要的前期设计手段。它具有设计灵活,结果、过程的统一的特点。可使设计时间大为缩短、耗资大为减少,也可降低工程制造的风险。相信在单片机开发应用中PROTEUS也能茯得愈来愈广泛的应用。

使用Proteus软件进行单片机系统仿真设计,是虚拟仿真技术和计算机多媒体技术相结合的综合运用,有利于培养学生的电路设计能力及仿真软件的操作能力;在单片机课程设计和全国大学生电子设计竞赛中,我们使用Proteus开发环境对学生进行培训,在不需要硬件投入的条件下,学生普遍反映,对单片机的学习比单纯学习书本知识更容易接受,更容易提高。实践证明,在使用Proteus进行系统仿真开发成功之后再进行实际制作,能极大提高单片机系统设计效率。因此,Proteus有较高的推广利用价值。

Proteus的最新版为8.9,支持总线结构,使用总线器件和总线布线使电路设计简明清晰。

应用领域

教学

Proteus是一个巨大的教学资源,可以用于:

·模拟电路与数字电路的教学与实验;

·单片机与嵌入系统软件的教学与实验;

·微控制器系统的综合实验;

·创新实验与毕业设计;

·项目设计与产品开发

技能考评

Proteus能提供考试所需所有资源;

·Proteus能直观评估硬件电路的设计正确性;

·Proteus能直观的对硬件原理图进行调试软件;

·Proteus能验证整个设计的功能;

·测试可控、易评估、易实施;

产品开发

ProteusDesignSuite集成了原理图捕获、SPICE电路仿真和PCB设计,形成一个完整的电子设计系统。对于通用微处理器,还可以运行实际固件程序进行仿真。与传统的嵌入式设计过程相比,这个软件包能极大地缩短开发时间。

·从产品概念到设计完成的完整仿真与开发平台;

·预研设计与项目评估,减少开发风险;

·ODM的虚拟样机;·强大的分析与调试功能克服新手的经验不足;

·软硬件的交互仿真与测试大大减少后期测试工作量;

·便利项目管理与团队开发。

参考资料

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