基于Proteus的電子電路設計與實現探究

高 敏 江蘇商貿職業學院

基于Proteus的電子電路設計與實現探究

高 敏 江蘇商貿職業學院

隨著電子電路集成度越來越高，傳統的電子電路設計方法已經很難針對大規模電子電路進行設計，Proteus可以有效的解決這一問題，對Proteus軟件進行了簡要的介紹，以十字路口交通燈電子電路設計為例，使用Proteus軟件完成了電子電路從原理圖設計到仿真和PCB板制板的整個流程。

Proteus；電子電路；設計；仿真；制板

引言

電子電路設計需要考慮的因素有很多，如電子電路的功能，電子電路各種芯片的選型，組成電子電路芯片的性能、封裝形式、功耗等等，且在設計過程中和完成后均需要大量的實驗，這些實驗需要多種的實驗儀器與多臺實驗儀器，是一種固定式的儀器，該儀器較為貴重，并且體積較大，操作過程需要按照嚴格的說明，這種傳統的電子電子路的設計方式已經無法適應電子電路發展的速度。集成電路技術的飛速發展為電子電路的設計帶來的新的方式，徹底變革了傳統的電子電路的設計方式。Proteus就是一個專門用于嵌入式系統開發的和設計的軟件平臺，該平臺用戶界面友好，使用方便，用戶不需要太多的編寫代碼的知識可以通過拖拽和連線的方式實現電子電路的設計。軟件提供了豐富多樣的測試信號用于對電路的測試。對科學研究與電路系統的教學以及教學實踐環節如實驗和課程設計以及畢業設計、電子設計大賽等都具有十分重要的意義。能夠為電子電路設計提供必要的環境條件，對于積極的推進實踐教學改革，培養大批的各層次的電子技術人才正在發揮著十分積極又而重要的額作用。

2.Proteus軟件簡介

該軟件提供了各種各樣的虛擬儀器儀表以及各種信號源和分析工具等，利用該軟件可以實現電子電路設計的從原理圖到PCB板整個完整的過程。因而可以說在該軟件是一個較為完善的軟件系統實現了從原理圖的設計到仿真到產品的整個過程。且該軟件具有良好的人機交互界面，用戶只需要掌握簡單的拖拽和連線就能夠實現利用該軟件進行電子電路的設計。在該軟件中基本囊括了絕大多數的單片機和所要用到的電子電路的元器件，且具有查找和編輯的功能，使用起來十分的方便；即通過所見即所得的方式實現對電子電路的設計。編輯以及仿真和調試的環節也十分的方便。在仿真的過程中可以使用虛擬儀器來對外圍電路的特性進行測試，可以有效的培養學生對硬件的調試能力。另外該軟件還能夠實現PCB板的制板功能。并且該軟件還具有PCB板制板功能，可以實現從研發到產品最終成型的整個過程。也正是由于該軟件所具有的強大的功能以及較為簡單的設計方式，使得其不論是在教學與實際的研發中得到了廣泛的應用。

3.基于Proteus的電子電路設計

利用該軟件進行電子電路設計的過程中首先使用proteusisis組件畫出電子電路的原理圖，然后對電子電路進行仿真計算，修改其中出現的錯誤，直到預期的指標和實際情況相符合，之后確定最終的設計方案， 輸出設計圖自動生成PCB板圖。

4.電子電路設計實例

本文以一個簡單的電子電路設計的實例來說明使用Proteus軟件實現電子電路設計的過程。本勢力要求設計一個十字路口的交通燈的信號控制器。所要實現的技術指標如下所示：

①主道和干道交替通行，主干道每次通行的時間為30秒，干道通行的時間為20秒。

②使用綠燈表示允許通行，使用紅燈表示禁止通行

③在交通燈由綠變紅的過程中，黃燈會亮5秒，且在這個過程中另一個主干道上的紅燈保持該狀態不變。

④在十字路口設置數碼顯示點陣，用來提示時間，便于人們對過馬路的時間進行把握。主干道和支干道通行和禁止通行的時間都是以秒為單位來定時。將黃燈閃爍的頻率設置為1khz。

首先系統啟動，也就是系統開始，之后主干道綠燈亮允許通行，支干道紅燈亮禁止通行，然后開始計數如果30秒時間未到那么繼續等待定時器，定時器如果時間到30秒那么主干道黃燈亮然后支干道紅燈閃爍，執行5秒的黃燈閃爍時間在這個過程中支干道的紅燈保持不變，5秒時間到之后，主干道燈變紅，支干道燈變綠，接著進行20秒計時，20秒計時時間到之后主干道紅燈閃爍，支干道黃燈亮，5秒時間到之后繼續從開始重復整個過程。這就是十字路口交通燈工作的整個流程。

4.1 十字路口交通燈嵌入式系統設計

整個系統的定時器的基準信號是由秒脈沖發生器提供的，在計數器和狀態譯碼器的計時下來實現對每一種狀態的計時控制。 計時過程會通過LED顯示屏進行顯示。當秒脈沖發生器發出信號之后為減法計數器提供基準的信號，然后減法計數器進行減法計數，采用累積計數的方式，計數的結果會實時的通過BCD碼譯碼器進行譯碼并通過7段數碼顯示器進行顯示，然后根據計數器的結果來對主干道以及支干道中的等的狀態進行實時的控制，實現對道路主干道支干道交通通行的控制。

4.2 電路的仿真與分析調試

針對仿真結果中出現的問題遵循以下的步驟來對電子電路的原理圖進行檢查，來發現其中可能存在的問題，是否存在漏焊元器件的情況，是否有焊錯位置的元器件，在電容焊接的過程中是否將電容的極性焊反。電源電壓是否能夠滿足整系統的需求，檢查線路是否連接正確。最后測試秒信號發生器。可以采用虛擬儀器來對秒信號發生器進行輸出信號的測試，然后對電位器進行調節，使得脈沖信號輸出的周圍為1秒。接著講秒信號發生器進入到控制器的脈沖信號輸入端，在脈沖信號的作用下，查看主干道支干道的三色的信號燈是否都按照既定的要求閃爍，然后查找出現問題的原因。接著講秒信號發生器與定時器脈沖信號的輸入端連接起來，在脈沖信號發出之后，計數器完成減法計數的整個過程， 此時在LED顯示裝置上應該能夠準確的顯示定時器的減法計數過程。如果仿真的結果存在問題那么可以按照本段對仿真結果出現問題的處理過程進行檢查發現問題的所在。

4.3 交通燈控制系統仿真

在該軟件中對交通燈控制系統設計原理圖進行仿真測試，仿真結果設計符合本案例的要求， 電路也符合系統相應的指標。接下來進行PCB板的設計。仿真結果達到預期之后，利用proteusisis軟件中的快捷鍵切換到ARES界面進行PCB板的設計，最終完成整個PCB板設計的流程。

5.結語

通過對Proteus使用介紹，結合十字路口交通燈的設計流程實例較為完整的對Proteus的使用進行闡述，包括使用Proteusisis進行原理圖的繪制，使用Proteusisis進行整個交通燈系統電子電路的仿真，使用其中的虛擬儀器對設計過程中所存在的問題進行檢查排除問題，最終完成原理圖的設計，并利用ARES進行PCB制板。可以為電子電路的設計提供一定的指導和借鑒，對于電子電路的實踐教學也具有一定的可借鑒的意義。

[1] 吳小花,吳先球. Proteus電路設計與仿真在教學中的實踐[J]. 計算機系統應用. 2010.