作者：周润景等
出版社：电子工业出版社
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PROTEUS原理图仿真与PCB设计实例精解试读：
前言
随着电子技术的飞速发展，电子设计的方式也不断进步。PROTEUS虚拟开发仿真平台是一款可以实现数字电路、模拟电路、微控制器系统仿真及 PCB 设计等功能的 EDA软件。电路软、硬件的设计与调试都是在计算机虚拟环境下进行的。基于这一设计思想开发的 PROTEUS 软件，可以在原理图设计阶段对所设计的电路进行验证，并可以通过改变元器件参数使整个电路性能达到最优化。这样就避免了传统电子电路设计中方案更换带来的多次重复购买元器件及制作板的麻烦，可以节省很多时间和经费，也提高了设计的效率和质量。
PROTEUS 软件集强大的功能与简易的操作于一体，成为嵌入式系统领域技术最先进的开发工具。PROTEUS软件提供了30多个元器件库、3万个元器件。元器件涉及电阻、电容、二极管、晶体管、MOS 管、变压器、继电器、各种放大器、各种激励源、900多种微控制器、各种逻辑电路和各种仪表等。在 PROTEUS 软件中，提供的仪表有交直流电压表、交直流电流表、逻辑分析仪、定时/计数器、液晶屏、LED、按钮、键盘等外设，同时支持图形化的分析功能，具有直流工作点、瞬态特性、交直流参数扫描、频率特性、傅里叶分析、失真分析、噪声分析等多种分析功能，并可将仿真曲线绘制到图表中。
本书是基于PROTEUS8.1SP1版本的软件，通过实例讲解PROTEUS软件的操作，包括原理图输入、电路仿真、软件调试及系统协同仿真等。
本书总共分为9章，其主要内容如下。
第1章：PROTEUS原理图编辑环境，以及PROTEUS ISIS软件的菜单栏、工具栏和编辑窗口导航。
第2章：介绍原理图的设计方法及步骤，其中包括查找、放置元器件，原理图连线等。
第3章：介绍 PROTEUS VSM 的分析设置，其中包括激励源、仿真图表和虚拟仪器的使用方法。
第4章：介绍模拟电路的实例，进行音频放大器的设计，主要包括直流电源、放大电路、功率放大器的设计及分析等。
第5章：介绍利用PROTEUS软件进行仿真的多个数字电路实例，包括110序列检测器、RAM存储器、竞赛抢答器等。
第6章：介绍单片机的设计与仿真实例，其中包括源代码的编辑、目标代码的生成、第三方编辑器和第三方IDE的使用、单片机系统的调试及系统仿真等基础知识。
第7章：介绍微机原理设计与仿真实例，其中包括8253定时/计数器的设计、基于8279键盘显示控制器的设计。
第8章：介绍DSP的设计与仿真实例，其中包括基于2TMS320F28027的IC总线读/写设计、PID温度控制器的设计。
第9章：介绍PCB的设计，主要 包括原理图的后处理、创建元器件封装、PCB布局、PCB布线及光绘文件的输出。
本书由周润景、韩亦俍、刘艳珍、刘白灵编著。其中，韩亦俍编写第5章，刘艳珍编写第7章，刘白灵编写第8章，周润景编写其余章节并统稿、定稿。参加本书编写的还有王洪艳、姜攀、托亚、贾雯、何茹、蒋诗俊、张晨、张红敏、张丽敏、周敬和宋志清。
由于作者的水平有限，加上时间仓促，不妥之处敬请广大读者批评指正。编著者第1章PROTEUS概述【学习任务及要求】对 PROTEUS 软件进行初步了解，并且创建一个原理图文件。能够创建原理图文件，熟悉PROTEUS ISIS编辑环境，并熟练掌握菜单栏和工具栏中按钮的作用，对即将绘制的原理图环境进行基础设置。
PROTEUS软件是由英国Lab Center Electronics公司开发的EDA工具软件，由ISIS和ARES两个软件构成，其中ISIS是一款便捷的电子系统仿真平台软件，ARES是一款高级的布线编辑软件，它集成了高级原理布图、混合模式 SPICE 电路仿真、PCB 设计及自动布线来实现一个完整的电子设计。1.1 PROTEUS ISIS及ARES概述1.PROTEUS ISIS概述
通过PROTEUS ISIS软件的VSM（虚拟仿真技术），用户可以对模拟电路、数字电路、模数混合电路，以及基于微控制器的系统连同所有外围接口电子器件一起仿真。
PROTEUS VSM有两种截然不同的仿真方式：交互式仿真和基于图表的仿真。其中交互式仿真可实时观测电路的输出，因此可用于检验设计的电路是否能正常工作，而基于图表的仿真能够在仿真过程中放大一些特别的部分，进行一些细节上的分析，因此基于图表的仿真可用于研究电路的工作状态和进行细节的测量。
PROTEUS软件的模拟仿真直接兼容厂商的SPICE模型，采用扩充的SPICE3F5电路仿真模型，能够记录基于图表的频率特性、直流电的传输特性、参数的扫描、噪声的分析、傅里叶分析等，具有超过8000种的电路仿真模型。
PROTEUS软件的数字仿真支持JDEC文件的物理器件仿真，有全系列的TTL和CMOS数字电路仿真模型，同时一致性分析易于系统的自动测试。PROTEUS 软件支持许多通用的微控制器，如 PIC、AVR、HC11及8051；包含强大的调试工具，可对寄存器、存储器实时监测；具有断点调试功能及单步调试功能；具有对显示器、按钮、键盘等外设进行交互可视化仿真。此外，PROTEUS可对IAR C-SPY、Keil μVision3等开发工具的源程序进行调试，可与Keil实现联调。2.PROTEUS ARES概述
PROTEUS ARES PCB的设计采用了原32位数据库的高性能PCB设计系统，以及高性能的自动布局和自动布线算法；支持多达16个布线层、2个丝网印刷层、4个机械层，加上线路板边界层、布线禁止层、阻焊层，可以在任意角度放置元件和焊盘连线；支持光绘文件的生成；具有自动的门交换功能；集成了高度智能的布线算法；有超过1000个标准的元器件引脚封装；支持输出各种 Windows 设备；可以导出其他线路板设计工具的文件格式；能自动插入最近打开的文档；元件可以自动放置。1.2 PROTEUS ISIS编辑环境
PROTEUS电路设计是在PROTEUS ISIS环境中进行绘制的。PROTEUS ISIS编辑环境具有友好的人机交互界面，而且设计功能强大，使用方便，易于上手。
PROTEUS ISIS可运行于Windows Pe/2000/XP/7及更高操作系统，其对PC的配置要求不高，一般的配置就能满足要求。
单击“开始”菜单，选择“Proteus 8 Professional”程序，在出现的子菜单中选择“Proteus 8 Professional”选项，如图1-1所示。PROTEUS ISIS启动界面如图1-2所示。图1-1 选择“Proteus 8 Professional”选项图1-2 PROTEUS ISIS启动界面创建新项目，如图1-3所示。在向导的第一页指定一个项目名称和保存路径，如图1-4所示。图1-3 PROTEUS ISIS创建新项目图1-4 指定项目名称和路径如果要进行PCB设计，则选择默认的原理图设计模板，如图1-5所示。单击“NEXT”按钮，同样地，我们需要一个便于检查的PCB的布局页面，选择默认的模板，如图1-6所示。图1-5 创建原理图设计模板图1-6 创建PCB布局模板单击“NEXT”按钮，出现设置 PCB 叠层用设置的界面，如图1-7所示。单击“NEXT”按钮，出现创建固件的界面，如图1-8所示。图1-7 设置PCB叠层用法图1-8 创建固件我们不是模拟设计，所以离开固件页面，继续单击“NEXT”按钮，出现我们创建项目的简要说明，如图1-9所示。单击“Finish”按钮来完成项目创建。该项目由两个选项卡打开，一个是原理图编辑，另一个用于 PCB 布局，单击“ISIS”选项卡，将原理图编辑置于前台，如图1-10所示。图1-9 项目说明图1-10 原理图设计选项卡之后系统进入PROTEUS ISIS编辑环境，如图1-11所示。编辑窗口用于放置元器件，进行连线，绘制原理图。预览窗口通常用来显示全部原理图。蓝框表示当前页的边界，绿框表示当前编辑窗口显示的区域。但当从对象选择器中选中一个新的对象时，预览窗口将预览选中的对象。图1-11 PROTEUS ISIS编辑环境1.3 PROTEUS ISIS菜单栏介绍1.主菜单PROTEUS ISIS 的主菜单栏包括 File（文件）、Edit（编辑）、View（视图）、Tool（工具）、Design（设计）、Graph（图形）、Debug（调试）、Library（库）、Template（模板）、System（系统）、Help（帮助），如图1-12所示。图1-12 PROTEUS ISIS的主菜单和主工具栏☺ File 菜单：包括新建设计、打开设计、保存设计、导入/导出文件，也可以用于打印、显示设计文档，以及退出PROTEUS ISIS系统等。Edit 菜单：包括撤销/恢复操作，查找与编辑元件，剪切、复制、粘贴对象，以及设置多个对象的层叠关系等。☺ View 菜单：包括是否显示网格、设置格点间距、缩放电路图，以及显示与隐藏各种工具栏等。☺ Tool 菜单：工具菜单。它包括实时注解、自动布线、查找并标记、属性分配工具、全局注解、导入文本数据、元器件清单、电气规则检查、编译网络标号、编译模型、将网络标号导入PCB，以及从PCB返回原理图设计等工具栏。☺ Design 菜单：工程设计菜单。它具有编辑设计属性，编辑原理图属性，编辑设计说明，配置电源，新建、删除原理图，在层次原理图中总图与子图、各子图之间相互跳转和设计目录管理等功能。☺ Graph 菜单：图形菜单。它具有编辑仿真图形，添加仿真曲线、仿真图形，查看日志，导出数据，清除数据和一致性分析等功能。☺ Debug 菜单：调试菜单。包括启动调试、执行仿真、单步运行、断点设置和重新排布弹出窗口等功能。☺ Library 菜单：库操作菜单。它具有选择元器件及符号、制作元器件及符号、设置封装工具、分解元器件、编译库、自动放置库、校验封装和调用库管理器等功能。☺ Template 菜单：模板菜单。包括设置图形格式、文本格式、设计颜色、连接点和图形等。☺ System 菜单：系统设置菜单。包括设置系统环境、路径、图纸尺寸、标注字体、热键、仿真参数和模式等。☺ Help菜单：帮助菜单。包括版权信息、PROTEUS ISIS学习教程和示例等。2.主工具栏PROTEUS ISIS的主工具栏位于主菜单下面两行，以图标形式给出，包括File工具栏、View工具栏、Edit工具栏和Design工具栏4个部分。工具栏中每一个按钮都对应一个具体的菜单命令，它主要是为了快捷方便的使用命令，如表1-1所示。表1-1 主工具栏按钮功能3.工具箱Selection Mode按钮：选择模式，可以单击任意元器件并编辑元器件的属性。Component Mode按钮：拾取元器件。Junction Dot Mode按钮：放置节点可在原理图中标注连接点。Wire Lable Mode按钮：标注线段或网络名。Text Script Mode按钮：输入文本。Buses Mode 按钮：绘制总线和总线分支。Subcircuit Mode按钮：绘制电子块。Terminals Mode按钮：在对象选择器中列出各种终端（输入、输出、电源和地等）。Device Pins Mode按钮：在对象选择器中列出各种引脚（如普通引脚、时钟引脚、反电压引脚和短接引脚等）。Graph Mode 按钮：在对象选择器中列出各种仿真分析所需的图表（如模拟图表、数字图表、混合图表和噪声图表等）。Active Popup Mode按钮：对设计电路分割仿真时采用此模式。Generator Mode 按钮：在对象选择器中列出各种激励源（如正弦激励源、脉冲激励源、指数激励源和FILE激励源等）。Probe Mode按钮：可在原理图中添加探针（如电压探针和电流探针）。Virtual Instruments Mode按钮：在对象选择器中列出各种虚拟仪器（如示波器、逻辑分析仪、定时/计数器和模式发生器等）。除上述图标按钮外，系统还提供了2D图形模式按钮，可供画线、画弧等。2D Graphics Line Mode按钮：为直线图标，用于创建元器件或表示图表时画线。2D Graphics Box Mode按钮：为方框图标，用于创建元器件或表示图表时绘制方框。2D Graphics Circle Mode按钮：为圆图标，用于创建元器件或表示图表时画圆。2D Graphics Arc Mode按钮：为弧线图标，用于创建元器件或表示图表时绘制弧线。2D Graphics Closed Path Mode按钮：为任意形状图标，用于创建元器件或表示图表时绘制任意形状图标。2D Graphics Text Mode按钮：为文本编辑图标，用于插入各种文字说明。2D Graphics Symbols Mode按钮：为符号图标，用于选择各种符号元器件。2D Graphics Markers Mode按钮：为标记图标，用于产生各种标记图标。
试读结束[说明：试读内容隐藏了图片]