作者：许维蓥,郑荣焕
出版社：电子工业出版社
格式: AZW3, DOCX, EPUB, MOBI, PDF, TXT
Proteus电子电路设计及仿真(第2版)试读：
内容简介
Proteus VSM是一款强大的电子仿真软件系统，其集成原理图设计、程序编写联调、PCB布板等众多功能于一身，深受电子爱好者及工程技术人员欢迎。
本书在修正和完善第1版的基础上，以最新版本的Proteus 8.0中文版为蓝本，由浅入深、循序渐进地介绍了Proteus 8.0中各部分知识及其在电子设计中的应用，包括Proteus 8.0基础知识、基本操作、基础设置、模拟电子应用、数字电子应用、单片机应用及PCB布板应用。全书通过基础知识和实例训练相结合的方式讲解Proteus的强大功能，且在其中穿插了模电、数电及单片机的知识，配书光盘中有本书实例的详细视频讲解。
本书适合具有一定电子设计基础的读者使用，也可作为大中专院校电子类相关专业和培训班的教材，同时对电子设计相关领域的专业技术人员也极有参考价值。
再版前言
Proteus提供的智能模拟仿真环境能够使实验具有高效性与确定性，同时其内嵌的图表分析使实验结果直观明了。另外，Proteus提供的多种单片机芯片及虚拟仪器，使直接在PC上进行预开发成为可能。
正如Proteus所标注的“FROM CONCEPT TO COMPLETE”，这也正是Proteus可以提供给电子技术开发人员的所有。本书作者具有较丰富的结合Proteus的电子设计开发经验，因此，也希望读者在阅读本书后能具有这种“从概念到成品”的高效性、自主性的开发能力。
本书第1版在2012年出版以来，获得读者的广泛好评，已多次重印，并且，很多读者来信介绍他们具体应用Proteus的情况，对本书提出了很多宝贵意见和建议。在此基础上，我们根据读者的建议、结合相关企业应用的需求和高校教学需求进行修订，推出第2版。第2版在最新软件版本Proteus 8.0的基础上进行写作，更新了大量内容，并且也更加贴合实际应用，相信可以更好地帮助读者深入应用Proteus。
本书的读者对象：
①缺乏稳定实验条件而又需要进行电子电路实验的技术人员。
②想利用虚拟电子电路进行实验验证过程的测试人员。
③欲加快开发速度的单片机工程的硬件开发人员。
④苦于无具体实验仪器，欲避免多次烧写昂贵芯片造成损失的电子设计爱好者。
⑤欲一窥电子设计门径，进而具备一技之长在电子设计比赛中拿到好成绩的高校学生。
⑥在精通电子设计后，欲开发自己原创作品的业余发明家。
本书的应用领域：
①高校电子设计课程。
②电子电路开发项目。
③电子电路学习工具。
在本书的指导下，只要有一台安装有Proteus VSM的PC，就可以轻松搭建自己的实验室，将自己的电子设计和实验想法付诸实践，不用担心昂贵的元器件被烧坏，而且可以随心所欲地修改程序，在仿真中快速地加以验证。
本书的特点：
①直观易懂性。全书以通俗的语言介绍基础知识和实例操作，所有的知识点和操作流程尽可能集中在图片上，直观易懂，使读者能够在最短的时间内获取最多的知识。
②先进性。以最新的Proteus 8.0中文版为蓝本进行讲解，并参阅了国内外大量的成功教材，一切从满足电子设计用户的需求出发。
③实用性。全书采用了基础知识和实例操作相结合的方法，两者互相补充，书中的实例来源于电子设计实例，电子设计所需要具备的基本知识均有涉及。
④结构清晰，讲解详尽。全书采用“基础知识讲解—典型实例”的循序渐进的讲解方法，一步步地提高读者学习电子设计知识及操作Proteus的能力，而且每个知识点和实例都做了尽可能详细的讲解，使读者学习起来轻松自如。
⑤多媒体示范。本书配套光盘中提供了所有实例的操作视频，读者可以在观看视频中增强对知识点的理解。
本书分为8章，依次介绍了以下相关内容。
第1章Proteus概述。介绍Proteus历史和应用领域、Proteus VSM组件、Proteus的启动与退出、设计流程，附带了Proteus的安装方法。
第2章Proteus ISIS基本操作。介绍Proteus ISIS的工作界面、编辑环境设置、系统参数设置等内容。
第3章Proteus ISIS电路图绘制。介绍绘图模式及命令、导线的操作、对象的操作、绘制电路图进阶等内容，并配有典型实例。
第4章Proteus ISIS分析及仿真工具。介绍Proteus ISIS中的虚拟仪器、探针、图表、激励源等内容，并配有典型实例。
第5章模拟电路设计及仿真。结合模电常用电路知识及Proteus操作，介绍运算放大器基本应用电路、测量放大电路与隔离放大电路、信号转换电路、移相电路与相敏检波电路、信号细分电路、有源滤波电路、信号调制/解调电路、函数发生电路等，并配有结合Proteus的典型实例。
第6章数字电路设计及仿真。结合数电常用电路知识及Proteus操作，介绍基本应用电路、脉冲电路、电容测量仪、多路电子抢答器等，并配有结合Proteus的典型实例。
第7章单片机仿真。基于ATmega16单片机，以市场上最流行的AVR单片机为例，详细讲解了单片机工程在Proteus中的应用，介绍Proteus中单片机设计开发的流程，并配有大量的实际例子进行讲解展示。
第8章PCB布板。介绍PCB设计概念、Proteus ARES软件的应用、ARES系统设置、ARES工作界面等内容，并且针对性地配有典型实例。
本书主要由许维蓥、郑荣焕完成，参加本书编写和光盘开发的还有谢龙汉、林伟、魏艳光、林木议、王悦阳、林伟洁、林树财、郑晓、吴苗、李翔、朱小远、唐培培、耿煜、尚涛、邓奕、张桂东、鲁力、刘文超、刘新东等，同时也非常感谢腾龙工作室其他成员的帮助和支持。
由于时间仓促，书中难免有疏漏之处，请读者谅解。读者可通过电子邮件tenlongbook@163.com与我们交流。
编著者第1章Proteus概述
Proteus VSM组合了混合模式SPICE电路仿真、处理器模型、动态元器件库、虚拟仪器、处理器软仿真器、第三方编译器和调试器等组件，第一次使得在物理原型构建出来之前，在计算机上完成从原理图设计、电路测试仿真、处理器代码调试联系电路实时仿真设计、功能验证、出板成品成为可能。使用Proteus能够帮助电子电路开发人员涉猎更多知识，缩短开发周期，降低开发成本。
本章内容● Proteus简介和历史● Proteus的应用领域● Proteus VSM组件● Proteus设计流程● Proteus的启动和退出● Proteus的主页● Proteus工程的新建1.1 Proteus简介和历史1.1.1 简介
Proteus是英国Labcenter electronics公司开发的EDA工具软件。Labcenter electronics公司在与相关的第三方软件公司共同开发了众多模拟和数字电路中常用的SPICE模型及各种动态元件（基本元件如电阻、电容、各种二极管、三极管、MOS管、555定时器等；74系列TTL元件和4000系列CMOS元件，保存芯片包括各种常用的ROM、RAM、EEPROM，以及常见I2C器件）的基础上，整合了微处理器的仿真（如PIC系列、AVR系列、8051系列等）和常用编译器（Proton、WinAVR、KEIL）协同调试，从而产生了这款EDA仿真软件。1.1.2 历史
Proteus自1989年产生至今已有20多年历史，由于版本和元器件的数据库更新及时，极大地方便了电子电路开发人员的开发工作，在全球被广泛使用。Labcenter electronics公司在7.X版的基础上对Proteus进行了重大的改进，于2013年2月推出Proteus 8.0版本，本书使用的正是最新版Proteus 8.0 Professional。
Proteus 8.0不但界面更加人性化，而且文件统一在一个工程下，工程公用一个共同数据库（Common Database），可以大幅度提高电子电路开发效率。在早年版本中，原先分立的ISIS（用于电路原理图输入及仿真）和ARES（用于PCB布线与制造）两个主要模块，现在集成在同一个友好的应用框架下，使得工程开发的各个过程的联系更加紧密。
最新版包含以下新特点：（1）全新的软件架构（Application Framework），使Proteus各个模块能够在单窗口或者多窗口两种方式查看。（2）全新的共同数据库（Common Database）使电子电路的信息在整个开发平台实现实时共享。（3）全新的完整VSMStudio集成开发环境使得原理图设计和固件工程紧密结合，并且VSMStudio集成开发环境会自动弹出窗口进行仿真。1.2 Proteus的应用领域
由于其具有模拟电路仿真、数字电路仿真、微处理器及其外围电路组成系统仿真、各种虚拟仪器测试及图表分析功能、PCB布板等众多强大的功能，因此，可以很方便地使用其完成模拟电路测试、数字电路测试、微处理器系统调试而不必拘束于实验器材及环境，并且可以通过仿真形成产品。使用Proteus形成“实验方案设计→原理图输入→仿真调试→PCB布板→最终产品”的电子电路设计过程，缩短开发周期，降低开发成本。
其应用领域如下：
1）电子电路辅助学习
很多有心学习电子电路知识的朋友，可能由于条件所限无法进行真实的硬件电子电路测试帮助自己加深认识。然而电子电路是理论与实验并重的学科，Proteus的出现可以帮助解决由于缺乏元件和仪器而产生的尴尬。
2）电子电路竞赛
参加电子设计比赛的朋友，由于时间紧、任务重，一次失败往往意味着与奖项无缘。而Proteus完善的电子电路仿真性能可以帮助选手最大可能地降低失败率，提高获奖概率。
3）电子电路开发
从事电子电路开发的工程师及从事电子电路研究的研究人员，许多时候需要通过实验了解电路的特性，但苦于实验条件的多变性，Proteus可以帮助解决这种问题。通过设置，完全可以构建满足要求的稳定虚拟实验室，可以很快地从中得到自己需要的数据，完成理论到实验到工程的链接。1.3 Proteus VSM组件
Proteus VSM由以下组件组成：
1）原理图输入（Schematic Entry）
Proteus ISIS是一个结合了易于使用及编辑功能强大的工具。其原理图捕获既支持电路仿真也支持PCB设计。ISIS对图的处理能力非常强，包括线宽、填充类型、字符等。
2）电路仿真（Circuit Simulation）
Proteus VSM的核心是ProSPICE，ProSPICE组合了SPICE3F5模拟仿真器和基于快速时间驱动的数字仿真器的混合仿真系统。SPICE内核允许用户使用数目众多的供应厂商提供的SPICE模型，目前该软件包包含约6 000个模型。
Proteus VSM包含大量的虚拟仪器。仿真器能通过色点来显示每个引脚状况，色点在单步调试IO码时非常有用。
3）微处理器软件协同仿真（Co-Simulation of Microcontroller Software）
Proteus VSM最重要的特点是能够仿真运行在微处理器上的软件同连接在微处理器上的任何模拟或数字电子器件的交互事件。
在设计原理图中，有微处理器及其外围器件，微控制器模型仿真目标代码执行，正如真实芯片一样。例如，程序代码写到一个端口，逻辑电平将会相应改变。而当电路改变了处理器引脚的状态，也可以通过程序代码看到。
VSM CPU模型完全仿真处理器的接口，例如，I/O端口、中断、定时器、串口及其他外围接口。当然这些处理器首先得为Proteus所支持。这些外围接口同外部电路的交互事件完全模型化为波形级，且整个系统也被仿真。
4）源码级调试（Source Level Debugging）
Proteus VSM具有唯一的接近实时仿真微控制器系统的能力，同时，更具备能够单步调试模式完成仿真的能力。如同普通的软件调试器。除了单步执行仿真，用户还能观察整个设计效果，包括所有的外围的电子器件及微控制器。
5）诊断信息（Diagnostic Messaging）
Proteus配备有易于理解的诊断及追踪信息。允许用户指定以某个时间，返回所有活动或系统交互的详细文本报告。这对于确定、定位软件及硬件方面的问题大有裨益，而且比工作于物理原型上要快速和稳定。
6）外围器件模型库（Peripheral Model Libraries）
除了每个所支持系列的未处理外，库中还有成千上万的无源的、TTL/CMOS、保存器等标准器件模型。Proteus VSM配备大量的嵌入式外围器件模型库。从数字及图形的LCD显示器件，从DC、BLCD到伺服电机及以太网控制芯片。1.4 Proteus设计流程
面对日益复杂的电子电路，文件的数量不断增多。为使文件的组织更加清晰，Proteus 8.0将文件统一在一个工程下。因此，为提高开发的效率，有必要形成工程设计的思路，然后使用Proteus，按照“设计→仿真→调试→完成”的流程完成开发，建议使用以下两种开发思路。1.4.1 自顶向下设计
将复杂的大问题分解为相对简单的小问题，优先考虑系统的功能，然后具体到底层应该负责的工作，找出每个问题的所在，这种方法称为自顶向下设计方法。
该方法需要先考虑系统的总功能，然后一步步地将功能细化，最后分配底层的任务。该设计方法的好处是对系统的要求有很好的把握，工作细化，适用于软/硬件工程师的合作。行为设计与系统要求一般由软件工程师负责，而逻辑设计和电路设计由硬件工程师考虑，最后将两者整合。自顶向下设计流程如图1-1所示。图1-1 自顶向下设计流程1.4.2 自下而上设计
该方法是一种自下向上的递增型设计方法，要求工程师先搭建好底层物理层平台，生成零件，根据零件功能插入装配体，逐步地增加功能，软件根据物理硬件的接口进行编写，最后整合为一个系统，再考察系统的特性。此方法的好处是底层零件的相互关系及重建行为将更简单，使用自下而上可以让工程师专注于零件的设计工具，不断改造底层而影响整体系统的功能。自下而上设计流程如图1-2所示。图1-2 自下而上设计流程1.5 Proteus的安装方法
Proteus 8.0可运行于Windows 98/2000/XP/Vista/7环境，对PC要求不高，一般主流配置即可满足要求。下面介绍Proteus 8.0在Windows XP环境中的安装方法，至于在Windows 7中的安装，过程与此类似，如有问题，请参阅相关文献。
先单击安装图标，在单击安装图标后，会进入图1-3所示界面。图1-3 安装欢迎界面
单击Next按钮进入安装协议界面，如图1-4所示。图1-4 安装协议界面
勾选“我接受协议中的所有条款（I accept the terms of this agreement）”复选框，单击Next按钮，进入安装方式界面，如图1-5所示。图1-5 安装方式界面
在安装方式界面可以选择许可证的来源，若无许可证，则无法继续安装。选择完许可证的来源，单击Next按钮，进入安装许可证界面，如图1-6所示。图1-6 安装许可证界面
安装完许可证，进入文件导入界面，如图1-7所示。可导入旧版样式（Legacy Styles）、缓存文件（Templates）、库（Libraries）等旧版本Proteus的资源。为充分利用资源，一般全部勾选。单击Next按钮，出现选择安装界面。图1-7 文件导入界面
在选择安装界面下，典型（Typical）已经能满足一般需要，若有特殊需要，可以选择自定义（Custom）。这里单击Typical按钮，等待系统安装，如图1-8所示。图1-8 选择安装界面
Proteus已经安装完毕，单击Close按钮关闭安装窗口或者单击运行Proteus 8专业版（Run Proteus 8 Professional）按钮运行Proteus，或者单击右上角的关闭按钮退出安装程序，如图1-9所示。图1-9 安装完成界面
需要提醒的是，Proteus默认的安装路径为C:\Program Files\Labcenter Electronics\ Proteus8，如果想要变更，请自行选择合适的安装路径。1.6 Proteus的启动和退出
Proteus安装好后，单击“任务栏→开始→程序→Proteus 8 Professional”，此时将会出现Proteus菜单，如图1-10所示。图1-10 Proteus菜单
建议为Proteus创建桌面快捷方式。这样每次可以直接从桌面快速启动。
启动Proteus可以在桌面上双击已建立的桌面快捷方式或者单击图1-10所示的Proteus菜单图标，成功启动后，直接进入Home Page（主页），如图1-11所示。图1-11 Proteus 8进入后的主页
Proteus的退出方法：单击File（文件）选项，然后再单击Exit Application（退出）选项（见图1-12）。或直接单击窗口右上角的，又或者先按组合键“Alt+F”再按组合键“Alt+X”。图1-12 Proteus的退出1.7 Proteus的主页
Proteus的（Home Page）主页是全新的Proteus模块，它的出现使工程设计入手更加快捷。下面对主页进行简要的介绍，以便对Proteus 8有初步的了解。1.7.1 菜单栏和工具栏
1. 菜单栏
菜单栏包括工程的新建、打开、保存、关闭和系统设置等操作。
Proteus的主页菜单栏如图1-13所示，包括File（文件）、System（系统）和Help（帮助）三个菜单。每一个菜单下面还有子菜单。图1-13 菜单栏
①File菜单包括常用的文件功能。包括新建工程、打开工程、保存工程、关闭工程和退出应用框架等操作。
②System菜单包含系统设置一项功能。
③Help菜单包括总览、版本信息、打开帮助文件等操作。
2. 工具栏
工具栏内含多种工具，帮助快速进行文件操作和进入不同模块，如图1-14所示。图1-14 工具栏
工具栏图标及其用法如表1-1所示。表1-1 主工具栏图标1.7.2 选项卡
选项卡是Proteus 8新增的功能，正在运行的模块在选项卡中以高亮显示，如图1-15所示。通过鼠标拖动可以在一个新的窗口中打开模块或者合并选项卡。在新的窗口中打开模块也可以采取双击选项卡的方法。单击选项卡上可以关闭相应的选项卡。图1-15 选项卡1.7.3 准备开始框
准备开始框包括Schematic Capture（原理图设计）、PCB Layout（PCB设计）、Simulation（电子电路仿真）和Migration Guide（操作迁移指南），如图1-16所示。单击相应的选项，可以打开相应的帮助文件，这有助于快速熟悉并适应Proteus 8的开发环境。图1-16 准备开始框1.7.4 开始框
开始框包括Open Project（打开工程）、New Project（新建工程）、Impot Legacy Design（导入旧版设计）和Open Sample（打开样例），如图1-17所示。Recent Projects（最近工程）罗列出最近打开的工程，有利于快速进入工程。图1-17 开始框1.8 Proteus工程的新建
Proteus 8中，工程思想极大地方便了工程的管理，所有文件都必须包含在一个工程下。新建工程可以单击Home Page（主页）的Start（开始区）中的New Project（新建工程），如图1-18所示，也可以单击“File（文件）→New Project（新建工程）”（见图1-19）或者直接单击。图1-18 新建工程（方法一）图1-19 新建工程（方法二）
之后出现图1-20所示的窗口，输入工程文件名以及工程文件的存储路径。存储路径中出现中文、空格和特殊字符不影响开发人员对工程文件的操作。若选中New Project（新工程）单选按钮，则为新建普通工程；若选中From Development Board（从开发板）单选按钮，则为新建开发板工程。选择New Project单选按钮，单击Next按钮，进入下一窗口。如果新建开发板工程，Proteus 8会自动加载开发板原理图，并开启编译器供代码输入。图1-20 新建工程窗口之一
Proteus 8自带了若干种图纸样式，选择“Create a schematic from the selected template（从选择的图纸样式中创建原理图）”单选按钮之后可以选择图纸样式，单击Next按钮进入下一窗口（见图1-21）。若不需创建原理图，则选择“Do not create a schematic（不创建原理图）”单选按钮。图1-21 新建工程窗口之二
Proteus 8自带了若干种PCB样式，若需要进行PCB的设计，则选择“Create a PCB layout from the selected template（从选择的PCB样式中创建PCB设计图）”单选按钮（见图1-22）。之后单击Next按钮，进入下一窗口。若不需要进行PCB的设计与制造，则选择“Do not create a PCB layout（不创建PCB设计图）”单选按钮。图1-22 新建工程窗口之三
如图1-23所示，如果开发的电子电路不含微处理器，则选择“No Firmware Project（无固件工程）”单选按钮；反之，选择“Create Firmware Project（创建固件工程）”单选按钮，并且可以选择工程所需的微处理器的Family（系列）、Contoller（型号）和所需
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