基于Proteus的单片机应用技术实训讲义文档格式.docx
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具有模拟电路仿真、数字电路仿真、单片机及其外围电路的系统仿真、RS232动态仿真、I2C调试器、SPI调试器、键盘和LCD系统仿真的功能;
有各种虚拟仪器,如示波器、逻辑分析仪、信号发生器等。
(3)支持主流单片机系统的仿真。
目前支持的单片机类型有:
68000系列、8051系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列以及各种外围芯片。
(4)提供软件调试功能。
具有全速、单步、设置断点等调试功能,同时可以观察各变量以及寄存器等的当前状态,并支持第三方编译和调试环境,如wave6000、Keil等软件。
Proteus的基本结构体系见表1-1。
表1-1Proteus结构体系
Proteus
ProteusVSM
ISIS
PROSPICE
微控制器CPU库
元器件和VSM动态器件库
ASF
ProteusPCBDesign
ARES
表中有关概念的说明如下:
ProteusVSM(VirtualSystemModelling):
Proteus虚拟系统模型;
ISIS(IntelligentSchematicInputSystem):
智能原理图输入系统;
PROSPICE:
混合模型仿真器;
ASF(AdvancedSimulationFeature)高级图表仿真;
ProteusPCBDesign:
Proteus印刷电路板设计;
ARES(AdvancedRoutingandEditingSoftware):
高级布线编辑软件。
Proteus主要由两大部分组成:
ISIS——原理图设计、仿真系统,用于电路原理图的设计及交互仿真。
ARES——印刷电路板设计系统,主要用于印刷电路板的设计,产生最终的PCB文件。
本书着重叙述Proteus原理图设计以及利用Proteus实现单片机应用电路系统的设计与仿真方法,其它不详之处请参考相关资料。
1.1.2Proteus的运行环境
要运行Proteus系统,要求计算机系统满足以下软件和硬件环境:
●Win98/Me/2000/XP或更高版本的操作系统
●200MHz或更高速的PentiumCPU
●64MB或以上的内存空间
●64MB或以上的可用硬盘空间
●显示器设置为:
1280×
1024
用ProteusVSM实时仿真时,则要求300MHz以上主频的PentiumCPU;
如果要实时仿真的电路系统较大或较复杂,采用更高配置的计算机系统,以便获得更好的仿真效果。
1.1.3ProteusVSM的资源库和仿真工具
1、单片机模型库
Proteus能够对多种系列众多型号的单片机进行实时仿真、协调仿真、调试与测试。
以Proteus7.1为例。
表1-2列出了ProteusVSM已有的能够仿真的单片机模型;
表1-3列出了ProteusVSM单片机模型的功能;
表1-4列出了目前ProteusVSM单片机模型的通用调试能力。
表1-2ProteusVSM单片机模型
单片机模型系列
单片机模型
8051/8052系列
通用的80C31、80C32、80C51、80C52、80C54和80C58
AtmelAT89C51、AT89C52和AT89C55
AtmelAT89C51RB2、AT89C51RC2、和AT89C51RD2(X2和SPI没有模型)
MicrochipPIC系列
PIC10、PIC12C5XX、PIC12C6XX、PIC12F6XX、PIC16C6XX、PIC16CX、PIC16F8X、PIC16F87X、PIC16F62X、PIC18F
AtmelAVR系列
现有型号
MotorolaHC11系列
MC68HC11A8、MC68HC11E9
ParallaxBasicStamp
BS1、BS2、BS2e、BS2ex、BS2p24、BS2p40、BS2pe
ARM7/LPC2000系列
LPC2104、LPC2105、LPC2106、LPC2114、ARM7TDMI和ARM7TDMI-S
表1-3ProteusVSM单片机模型功能
实时仿真
中断仿真
CCP/ECCP仿真
指令系统仿真
SPI仿真
I2C/TWI仿真
Pin操作仿真
MSSP仿真
模拟比较器仿真
定时器仿真
PSP
外部存储器仿真
UART/USART/EUSARTs
ADC仿真
实时时钟仿真
表1-4ProteusVSM单片机模型通用调试能力
工具/语言支持
断电支持
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PICBasic
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/Debugging模式
堆栈监视
源代码级调试
网络冲突警告
汇编
在模型上的Trace模式
高级语言(C或Basic)
与其他Compilers/IDEDE/JIE的集成
2、高级外设模型
表1-5列出了ProteusVSM提供的高级外设模型。
表1-5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连接端子、交/直流电压表、交/直流电压表
规程分析仪
双模式(主/从)I2C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
支持1KB的数字数据流
光电显示模型和驱动模型
数字式LCD模型、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、电动机控制模型
存储器模型
I2CEEPROM、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模型、温度传感器模型、热电偶模型
计时模型
实时时钟模型
I2C/SPI规程模型
I2C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
RS232连接端子模型、Maxim外观模型
ADC/DAC转换模型
模/数转换模型、数/模转换模型
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、过程控制、线性模型、非线性模型
热离子管模型
二极管模型、五极真空管模型、四极管模型、三极管模型
变换器模型
压力传感器模型
3、其它元件模型库
除上述微控制器、外设模型外,ProteusVSM还提供了其它丰富的元器件库。
●标准电子元器件:
电阻、电容、二极管、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、I2C器件等。
●微控制器支持的器件,如I/O口、USART等。
4、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
5、虚拟仪器
●虚拟示波器(OSCILLOSCOPE)
●逻辑分析仪(LOGICANALYSE)
●计数/计时器(COUNTERTIMER)
●虚拟连接端子(VIRTUALTERMINAL)
●信号发生器(SIGNALGENERATOR)
●模式发生器(PATTERNGENERATOR)
●交/直流电压表和电流表(AC/DCVOLTMETER/AMMETER)
6、仿真图表
Proteus提供的图表可以控制电路的特定仿真类型并显示仿真结果,主要有以下13种:
●模拟图表(ANALOGUE)
●数字图表(DIGITAL)
●混合模式图表(MIXED)
●频率图表(FREQUENCY)
●传输图表(TRANSFER)
●噪声分析图表(NOISE)
●失真分析图表(DISTORTION)
●傅立叶分析图表(FOURIER)
●音频图表(AUDIO)
●交互式分析图表(INTERACTIVE)
●性能分析图表(CONFORMANCE)
●DC扫描分析图表(DCSWEEP)
●AC扫描分析图表(ACSWEEP)
1.2ProteusISIS初识
1.2.1进入ProteusISIS
双击桌面上的ISIS7Professional图标或者单击屏幕左下方的“开始”→“程序”→“Proteus7Professional”→“ISIS7Professional”,出现如图1-1所示界面,表明进入ProteusISIS集成环境。
本书采用Proteus7.1版本。
图1-1ISIS启动时的界面
1.2.2ISIS工作窗口
ProteusISIS的工作窗口是一种标准的Windows界面,如图1-2所示。
包括:
标题栏、主菜单、标准工具栏、绘图工具栏、状态栏、对象选择按钮、预览对象方位控制按钮、仿真进程控制按钮、预览窗口、对象选择器窗口以及图形编辑窗口等。
●主菜单
ISIS主菜单包括各种命令操作,利用主菜单中的命令可以实现ISIS的所有功能。
主菜单共有12项,每一项都有下一级菜单,使用者可以根据需要选择该级菜单中的选项,其中许多常用操作在工具栏中都有相应的按钮,而且一些命令右方还标有该命令的快捷键。
●图形编辑窗口
在图形编辑窗口中可以编辑原理图、设计电路、设计各种符号、
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