PROTEUS軟件在設計電子電路中的應用

摘 要：我們生活在一個高速變革的時代，最核心的力量莫過于計算機技術的飛速前進。在現代電子技術系統設計引進EDA軟件參與電路的設計以及仿真已經非常。使用EDA技術進行實際電路的設計可以明顯的提高設計效率。本文將敘述proteus軟件的性能與特點，而且會通過具體事例的講述，來闡明如何正確使用proteus軟件完成EDA輔助設計及仿真應用，從而為電路設計進步提供參考。

關鍵詞：電路設計；仿真；EDA；proteus電路

中圖分類號：TN702 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2015） 02-0000-01

目前各項科研項目以及技術革新現在都是由測井五公司技術研究室負責。這些科研項目及技術革新在真正操作時有某些電路聯系十分緊密，只有通過了成品驗證的電路才能確定電路的真實性。但明顯該方法具有很大的弊端：運營成本高、經濟風險較大、實驗周期較長。應對上述特點，再從現實狀況與具體要求出發，易操作的小規模proteus軟件被引入研究室。該軟件就設計電路進行仿真，在使用前對設計完成的電路進行仿真測試與評估。應用該軟件，電路成品的符合率有明顯提高，更值得一提的是大大減少了運營成本降低了試驗周期。接下來將說明proteus電路仿真軟件在現實生活中參與電路設計的情況，有相關實例幫助理解。

一、proteus軟件的特性

Proteus軟件是一款以EDA技術為核心基礎的工具軟件，其產品的研發公司是英國的Labcenter electronics公司。該軟件常常被運用于相關從業人員以及電路設計學習者中，并為其提供功能強大，全新操作的設計平臺，以實現上課教學、電子實驗設計、進一步研究創新等活動，且相關電子設備以及技術的模擬實驗功能都十分強大。該軟件適用于Windows操作系統，并能夠對于各種類型的電路以及相應的模擬器就行仿真和智能化的分析。Proteus軟件有如下的特性。

單片機仿真以及SPICE電路仿真進行一定程度上的融合，完成對電子電路的模仿單片機電路以及數字電路的模仿。除了以上所說的幾點之外，由外圍電路所組成的系統，以及RS動態、試調器、軟鍵盤的模擬仿真都可以完成模仿的功能；市場上所銷售的普遍使用的單片機電路系統的仿真，該軟件能夠勝任對其的模擬程序。當下可以使用的機型如下：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Phil-lips公司的ARM（LPC系列）等；特別的可以進行軟件的調試。對于系統硬件可以進行單步、全速、設置斷點等一系列調試，還可以同步得到各個變量、寄存器的實時參數情況。由于上述特點，該軟件擁有了以上所說到的功能。第三方的軟件編譯以及調試眼鏡像Keil、ADS都可以使用；可以完成原理繪圖。可以設計原理圖及印刷版的電路。

二、使用proteus軟件進行簡單電路的仿真

Proteus軟件可以對組成簡單的橋式整流二極管穩壓電路進行仿真測試，軟件有對虛擬對象的虛擬測量儀器，可以容易的得到仿真情況下電路整體及局部的電波特性及電流情況。如圖1，其表現的是對橋式整流二極管穩壓電路進行仿真的情況示意。從圖中，我們可以看到變壓器TR1從時間的起點開始就發送了兩個以正弦波形式的波源，該型號的最大波幅都被設定為110v，兩列波源的相位差為π，初始相位分別是0度和180度。通過這種手段，我們來對220V正弦波進行模擬。下圖表示這是次級兩端在虛擬示波器的顯示窗口所顯示。

圖1 proteus軟件電路模仿流程圖

我們使用D1-D4組成的橋式整流電路進行整流。可以發現正弦波交流電的負半周被整流橋翻轉，轉化為脈動直流，然而當前的直流電流比例極小直流電壓表的示數與0V極其接近。我們在電路中添加了濾波電容，隨后發現脈動的直流電使得電容兩端產生了直流電壓，絕大多數的交流分量經過濾波電容后被過濾除去。

選擇Proteus軟件對簡單電路的進行仿真，我們可以形象容易的觀察出電路在運行時的具體狀態，所有點的電壓波形，使我們對不同的基本電路有了更加深刻的認識，學好了這些，今后進行更為復雜的電路設計時會更有把握。

三、使用proteus軟件進行單片機的仿真應用

Proteus軟件可以很好的對市場上的各種普遍使用的單片機進行模擬仿真，能夠將電路調試和單片機仿真有機融合，單片機的軟件能過很簡單的輸入信號到Proteus電路圖中的單片機中運行和仿真。

如圖2，表示的是爬行器項目里主控單片機的通訊仿真。

圖2 proteus軟件爬行項目中通訊仿真

我們將兩片AT89C52單片機放置在仿真電路中，通過其中一片運行爬行器主控程序，另一片進行模擬地面接收及指令發送。四路虛擬示波器及虛擬串口窗口被應用與測量記錄數據。在軟件所呈現的四路虛擬示波器中，我們可以直接通過圖表對電壓波形進行實時觀察，發現其中重要的關鍵點。在其虛擬串行窗口中，我們可以通過給出線路上傳輸的串行序列碼方式，以16進制進行分字呈現在顯示器上。

點擊左下角的運行按鈕，電路開始仿真。仿真具體狀態如下圖3所示：

圖3 proteus軟件電路仿真具體情況

在每個單片機當中，存在著較多的端口，通常采用顏色的不同來表示端口正在運行的狀態，通常是以紅藍灰這三種基本顏色進行狀態的表示。其中藍色端口表示低電平，灰色端口表示不確定電平，而紅色端口則是表示對應的高電平。灰色端口的出現往往是代表著有著極高的電阻或者是高頻率的進行變化。在軟件進行電路上的仿真時，我們從實際情況出發，那么就有可能出現不斷頻閃的端口現象出現。

而在示波器當中，其示波器窗口上存在著有與對應關鍵點的電壓波形，這些波形里反映了電平的不同情況，如收發邏輯、溫度電平等。我們可以從示波器的表盤中得到數據，可讀出以300毫秒與200毫秒為基本單位的電平發送信息。這些數據即反映了收發信息的理論周期。調節示波器上的旋鈕調節時間，可以準確的看到全部數據，可以十分精確，而且特別操做簡單。

串行端口會看到頻閃的編碼，編碼為進制進制。該編碼顯示數據總線收到的串行序列數值，通過這些可以簡單準確的確定單片機所傳輸的數據正確與否。

四、結束語

Proteus電路仿真軟件具備超強大的電路模擬功能，而當我們要設計電路時，可以通過其工作同步記錄電路實時運行情況，得到所有的實驗數據。工作點以及電路的系列參數，要調整電路參數達到符合的條件，選擇使用仿真測試相對于傳統的方法來說省時省力，節約成本。更重要的是在進行模擬仿真測試時，不在需要構建實驗電路板，只要直接與Keil C單片機程序開發軟件調試連接即可。加速簡化了調試單片機的全過程，設計研發新的符合特殊要求的單片機系統，在測井儀器等科研用具的研發設計中，實實在在的大大減少了實驗的運營成本，極大的簡短了研發的周期以及研發成本，為此proteus軟件值得在電路設計中被廣泛的宣傳和運用。

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[作者簡介]劉源（ 1984.06-），男，河南武陟人，新鄉職業技術學院電子信息系，教師，助教，學士，研究方向：電子通信。