《基于PROTEUS的電路設(shè)計、仿真與制板（第3版） 》課件第一章 proteus概述

PROTEUS概述第一章目錄PROTEUS的構(gòu)成PROTEUSISIS及ARES概述PROTEUSISIS編輯環(huán)境PROTEUSISIS菜單欄介紹編輯窗口顯示導航編輯窗口的設(shè)置本章小結(jié)PROTEUS軟件主要由ISIS（電路設(shè)計與仿真平臺）、ProSPICE(混合模式仿真器)、VSM（嵌入式仿真）和ARES（PCB設(shè)計）構(gòu)成。其中各個部分主要作用如下所示。ISIS：用于電路設(shè)計，可以繪制原理圖、仿真電路、進行網(wǎng)絡(luò)分析、布局打印等。ProSPICE：是一個完全兼容SPICE標準的仿真器。它支持使用SPICE語言描述的電路模型和元器件，并能夠進行各種精確的電路分析，如直流分析、交流分析、暫態(tài)分析等。VSM：允許用戶在Proteus環(huán)境中進行嵌入式系統(tǒng)的仿真，包括單片機、傳感器、執(zhí)行器等硬件設(shè)備。用戶可以將其電路連接到虛擬的嵌入式系統(tǒng)中，對整個系統(tǒng)進行仿真和測試。ARES：用于電路布局和自動布線，可以將在ISIS上進行原理圖設(shè)計的電路直接導入到ARES中進行電路布局。PROTEUS的構(gòu)成PROTEUSISIS及ARES概述1、PROTEUSISIS概述通過PROTEUSISIS軟件中的VSM（虛擬仿真技術(shù)），用戶可以對模擬電路、數(shù)字電路、模數(shù)混合電路，以及基于微控制器的系統(tǒng)連同所有外圍接口電子元器件一起仿真。PROTEUSVSM有兩種截然不同的仿真方式：交互式仿針和基于圖標的仿真。1）交互式仿真：可實時觀測電路的輸出，因此可用于檢驗設(shè)計的電路是否能正常工作；2）基于圖表的仿真：能夠在仿真過程中放大一些特別的部分，進行一些細節(jié)上的分析，基于圖表的仿真可用于研究電路的工作狀態(tài)和進行細節(jié)的測量。PROTEUSISIS及ARES概述對于PROTEUSISIS設(shè)計，PROTEUS8.15中的新增技術(shù)包括：Proteus8.15引入了模擬混合信號仿真功能，允許用戶在同一個設(shè)計中同時進行模擬和數(shù)字信號的仿真。這對于需要在同一環(huán)境中驗證模擬和數(shù)字部分的交互作用的設(shè)計非常有用。提供了快速導入SPICE模型的功能，使用戶能夠更輕松地將現(xiàn)有的SPICE模型集成到Proteus中進行仿真和分析。擴展了對元器件引腳數(shù)量的支持，可以處理具有超過64個引腳的元器件。引入了與云服務(wù)的集成，允許用戶將其項目和設(shè)計存儲在云端，并與團隊成員共享。PROTEUSISIS及ARES概述2、PROTEUSARES概述PROTEUSARESPCB的設(shè)計采用了原32位數(shù)據(jù)庫的高性能PCB設(shè)計系統(tǒng)，以及高性能的自動布局和自動布線算法；支持多達16個布線層、2個絲網(wǎng)印刷層、4個機械層，加上線路板邊界層、布線禁止層、阻焊層，可以在任意角度放置元器件和焊盤連線；支持光繪文件的生成；具有自動的門交換功能；集成了高度智能的布線算法；有超過1000個標準的元器件引腳封裝；支持輸出各種Windows設(shè)備；可以導出其他線路板設(shè)計工具的文件格式；能自動插入最近打開的文檔；元器件可以自動放置。PROTEUSISIS及ARES概述對于PROTEUSARES設(shè)計，PROTEUS8.15中的新增技術(shù)包括：Proteus8.15在ARESPCB設(shè)計環(huán)境中改進了自動布線功能，提供更智能和高效的布線算法。改進了阻抗控制和阻抗匹配功能，使用戶能夠更準確地控制電路板上的信號阻抗，并進行阻抗匹配。這對于高頻電路設(shè)計和信號完整性非常關(guān)鍵。增強了信號完整性分析工具，使用戶能夠更全面地評估信號傳輸過程中的時序、延遲、噪聲等參數(shù)。這有助于提高電路板的性能和可靠性。引入了3DPCB視覺化功能，允許用戶以三維形式查看和分析設(shè)計的電路板。PROTEUSISIS編輯環(huán)境PROTEUS電路設(shè)計是在PROTEUSISIS環(huán)境中進行繪制的。PROTEUSISIS編輯環(huán)境具有友好的人機交互界面，而且設(shè)計功能強大，使用方便，易于上手。單擊“開始”菜單，選擇“Proteus8Professional”程序，在出現(xiàn)的子菜單中選擇“Proteus8Professional”選項，如圖1-1所示。系統(tǒng)啟動界面如圖1-2所示。圖1-1選擇“Proteus8Professional”選項圖1-2PROTEUSISIS啟動界面PROTEUSISIS編輯環(huán)境接著創(chuàng)建新項目，如圖1-3所示，再在向?qū)У牡谝豁撝付ㄒ粋€項目名稱和保存路徑，如圖1-4所示：圖1-3PROTEUSISIS創(chuàng)建新項目圖1-4指定項目名稱和路徑PROTEUSISIS編輯環(huán)境如果需要進行PCB設(shè)計，則選擇默認的原理圖設(shè)計模版，如圖1-5所示；單擊“NEXT”按鈕，同樣的，我們需要一個便于檢查的PCB的布局頁面，選擇默認的模板，如圖1-6所示：圖1-5創(chuàng)建原理圖設(shè)計模版圖1-6創(chuàng)建PCB布局模版PROTEUSISIS編輯環(huán)境單擊“NEXT”按鈕,出現(xiàn)PCB圖層的類型、材料以及厚度等信息界面，如圖1-7所示；接著連續(xù)單擊“NEXT”按鈕，出現(xiàn)創(chuàng)建固件的界面，如圖1-8所示。圖1-7PCB圖層信息圖1-8創(chuàng)建固件PROTEUSISIS編輯環(huán)境繼續(xù)單擊“NEXT”按鈕，出現(xiàn)我們創(chuàng)建的項目的簡要的說明，如圖1-9所示頁面：圖1-9

項目說明信息PROTEUSISIS編輯環(huán)境單擊“Finish”按鈕來完成項目創(chuàng)建。該項目打開后有兩個工程界面，一個是原理圖編輯界面，另一個用于PCB布局界面，單擊SchematicCapture選項卡，將原理圖編輯置于前臺，如圖1-10所示：圖1-10原理圖設(shè)計選項卡PROTEUSISIS編輯環(huán)境之后系統(tǒng)進入PROTEUSISIS編輯環(huán)境，如圖1-11所示：圖1-11PROTEUSISIS編輯環(huán)境PROTEUSISIS菜單欄介紹1、主菜單PROTEUSISIS的主菜單欄包括File（文件）、Edit（編輯）、View（視圖）、Tool（工具）、Design（設(shè)計）、Graph（繪圖）、Debug（調(diào)試）、Library（庫）、Template（模板）、System（系統(tǒng)）、Help（幫助），如圖1-12所示：圖1-12PROTEUSISIS的主菜單和主工具欄PROTEUSISIS菜單欄介紹File菜單：包括新建設(shè)計、打開設(shè)計、保存設(shè)計、導入/導出文件，也可以用于打印、顯示設(shè)計文檔，以及退出PROTEUSISIS系統(tǒng)等。Edit菜單：包括撤銷/恢復操作、查找與編輯元器件、選擇所有對象、剪切、復制、粘貼對象，以及設(shè)置多個對象的層疊關(guān)系等。View菜單：包括重新生成電路圖、是否顯示網(wǎng)格、設(shè)置原點、設(shè)置X軸光標、設(shè)置格點間距、縮放電路圖及顯示與隱藏各種工具欄等。Tool菜單：工具菜單。它包括自動布線、查找并標記、屬性分配工具、全局注解、導入文本數(shù)據(jù)、元器件清單、電氣規(guī)則檢查、編譯模型等工具欄。Design菜單：工程設(shè)計菜單。它具有編輯設(shè)計屬性，編輯原理圖屬性，編輯設(shè)計說明，配置電源，新建、刪除原理圖，在層次原理圖中總圖與子圖以及各子圖之間相互跳轉(zhuǎn)和設(shè)計目錄管理等功能。Graph菜單：圖形菜單。它具有編輯仿真圖形，添加仿真曲線、仿真圖形，查看日志，導出數(shù)據(jù)，清除數(shù)據(jù)、檢查圖形、檢查文件等功能。

Debug菜單：調(diào)試菜單。包括啟動調(diào)試、暫停仿真、停止仿真、執(zhí)行仿真、執(zhí)行下一條指令、執(zhí)行下一條源代碼指令、程序一直執(zhí)行，直到當前的子程序返回、、程序一直執(zhí)行，直到程序到達當前行、單步運行、斷點設(shè)置和重新排布彈出窗口等功能。PROTEUSISIS菜單欄介紹Library菜單：庫操作菜單。它具有選擇元器件及符號、制作元器件及符號、設(shè)置封裝工具、分解元器件、導入BSDL、編譯庫、自動放置庫、校驗封裝和調(diào)用庫管理器等功能。Template菜單：模板菜單。包括設(shè)置原稿、設(shè)計顏色、圖像格式、文本格式、2D圖形默認值、連接點以及應(yīng)用模板格式和把設(shè)計保存為模板等。System菜單：系統(tǒng)設(shè)置菜單。包括設(shè)置系統(tǒng)環(huán)境、文本格式、顯示、鍵盤、性能、圖紙尺寸、文本樣式、動畫、仿真參數(shù)以及恢復默認設(shè)置等。Help菜單：幫助菜單。包括版權(quán)信息、PROTEUSISIS學習教程和示例等。PROTEUSISIS菜單欄介紹

2、主工具欄PROTEUSISIS的主工具欄位于主菜單下面兩行，以圖標形式給出，包括File工具欄、View工具欄、Edit工具欄和Design工具欄四個部分。工具欄中每一個按鈕都對應(yīng)一個具體的菜單命令，主要是快捷方便的使用命令。如表1-1所示：按鈕對應(yīng)菜單功能HomePage打開主頁SchematicCapture原理圖輸入PCBLayoutPCB布局3DVisualizer3D觀察器GerberViewerPCB板觀察器BillofMaterials材料清單SourceCode源文件菜單ProjectNotes工程說明按鈕對應(yīng)菜單功能Overview概述DesignExplorer設(shè)計資源管理器File→NewProject新建項目File→OpenProject打開項目File→SaveProject保存項目File→CloseProject關(guān)閉項目View→RedrawDisplay刷新View→ToggleGrid柵格開關(guān)View→Togglefalseorigin原點View→CenterAtCursor選擇顯示中心View→ZoomIn放大View→Zoomout縮小View→ZoomToViewEntireSheet顯示全部View→ZoomToArea縮放一個區(qū)域Edit→Undo撤銷Edit→Redo恢復按鈕對應(yīng)菜單功能Edit→CutToClipboard剪切Edit→CopyToClipboard復制Edit→PasteToClipboard粘貼BlockCopy（塊）復制BlockMove（塊）移動BlockRotate（塊）旋轉(zhuǎn)BlockDelete（塊）刪除Library→PickPartsFromLibraries拾取元器件或符號Library→MakeDevice制作元器件Library→PackagingTool封裝工具Library→Decompose分解元器件Tool→WireAoutRouter自動布線器Tools→SearchandTag查找并標記Tools→PropertyAssignmentTool屬性分配工具Design→NewSheet新建圖紙Design→RemoveSheet移去圖紙按鈕對應(yīng)菜單功能ExittoParentSheet轉(zhuǎn)到主原理圖Tools→ElectricalRuleCheck生成電氣規(guī)則檢查報告PROTEUSISIS菜單欄介紹

3、工具箱

PROTEUSISIS的工具箱位于軟件界面左側(cè)部分，也是以圖標形式給出，包括SelectionMode按鈕、ComponentMode按鈕、JunctionDotMode按鈕和WireLableMode按鈕等等。工具箱中每一個按鈕都有自己對應(yīng)的功能，各個按鈕的功能作用如下所示。PROTEUSISIS菜單欄介紹

SelectionMode按鈕：選擇模式，可以單擊任意元器件并編輯元器件的屬性。

ComponentMode按鈕：拾取元器件。

JunctionDotMode按鈕：放置節(jié)點可在原理圖中標注連接點。

WireLableMode按鈕：標注線段或網(wǎng)絡(luò)名。

TextScriptMode按鈕：輸入文本。

BusesMode按鈕：繪制總線和總線分支。

SubcircuitMode按鈕：繪制電子塊。

TerminalsMode按鈕：在對象選擇器中列出各種終端（輸入、輸出、電源和地等）。

DevicePinsMode按鈕：在對象選擇器中列出各種引腳（如普通引腳、時鐘引腳、反電壓引腳和短接引腳等）。

GraphMode按鈕：在對象選擇器中列出各種仿真分析所需的圖表（如模擬圖表、數(shù)字圖表、混合圖表和噪聲圖表等）。PROTEUSISIS菜單欄介紹

ActivePopupMode按鈕：對設(shè)計電路分割仿真時采用此模式。

GeneratorMode按鈕：在對象選擇器中列出各種激勵源（如正弦激勵源、脈沖激勵源、指數(shù)激勵源和FILE激勵源等）。

ProbeMode按鈕：可在原理圖中添加探針（如電壓探針和電流探針）。

VirtualInstrumentsMode按鈕：在對象選擇器中列出各種虛擬儀器（如示波器、邏輯分析儀、定時/計數(shù)器和模式發(fā)生器等）。除上述圖標按鈕外，系統(tǒng)還提供了2D圖形模式按鈕，可供畫線、畫弧等。

2DGraphicsLineMode按鈕：為直線圖標，用于創(chuàng)建元器件或表示圖表時劃線。

2DGraphicsBoxMode按鈕：為方框圖標，用于創(chuàng)建元器件或表示圖表時繪制方框。

2DGraphicsCircleMode按鈕：為圓圖標，用于創(chuàng)建元器件或表示圖表時劃圓。PROTEUSISIS菜單欄介紹

2DGraphicsArcMode按鈕：為弧線圖標，用于創(chuàng)建元器件或表示圖表時繪制弧線。

2DGraphicsClosedPathMode按鈕：為任意形狀圖標，用于創(chuàng)建元器件或表示圖表時繪制任意形狀圖標。

2DGraphicsTextMode按鈕：為文本編輯圖標，用于插入各種文字說明。

2DGraphicsSymbolsMode按鈕：為符號圖標，用于選擇各種符號元器件。

2DGraphicsMarkersMode按鈕：為標記圖標，用于產(chǎn)生各種標記圖標。對于具有方向性的對象，系統(tǒng)還提供了各種旋轉(zhuǎn)圖標按鈕（需要選中對象）：

RotateClockwise按鈕：順時針方向旋轉(zhuǎn)按鈕，以90°偏置改變元器件的放置方向。

RotateAnti-clockwish按鈕：逆時針方向旋轉(zhuǎn)按鈕，以90°偏置改變元器件的放置方向。

X-mirror按鈕：水平鏡像旋轉(zhuǎn)按鈕，以Y軸為對稱軸，按180°偏置旋轉(zhuǎn)元器件。

Y-mirror按鈕：垂直鏡像旋轉(zhuǎn)按鈕，以X軸為對稱軸，按180°偏置旋轉(zhuǎn)元器件。編輯窗口顯示導航PROTEUS中提供了兩種編輯窗口顯示導航工具：縮放（Zooming）工具與改變顯示中心（CenterAtCursor）工具。其中縮放工具用于調(diào)整原理圖的顯示范圍，而改變顯示中心工具用于調(diào)整圖頁的顯示區(qū)域。其中縮放工具如圖1-13所示。圖1-13工具欄縮放工具編輯窗口顯示導航改變顯示中心（CenterAtCursor）工具。與縮放功能一樣，PROTEUSISIS中也提供了多種改變編輯窗口顯示中心的方式。

1）在編輯窗口按住滾輪不放，同時移動鼠標，此時編輯窗口的顯示中心將隨著鼠標的移動而移動。當出現(xiàn)期望顯示的部分，點擊鼠標左鍵，編輯窗口將顯示期望的部分。

2）將鼠標放置在期望顯示的部分，按下F5鍵，編輯窗口將顯示期望的部分。

3）在編輯窗口中，按下Shift鍵，用鼠標“撞擊”邊框，可改變編輯窗口的顯示中心。

4）在預(yù)覽窗口，在期望顯示的部分點擊鼠標左鍵，即可改變編輯窗口的顯示中心。

5）使用工具欄CenterAtCursor（改變顯示中心）圖標改變顯示中心。如圖1-14所示。編輯窗口顯示導航圖1-14工具欄改變顯示中心工具改變顯示中心工具編輯窗口的設(shè)置1、編輯窗口的圖紙在繪制電路時，首先須按照電路的大小選擇圖紙，PROTEUSISIS中提供圖紙選項。點擊System→SetSheetSizes，將出現(xiàn)如圖1-15所示的對話框。對于各種不同應(yīng)用場合的電路設(shè)計，圖紙的大小也不一樣。系統(tǒng)默認圖紙大小為A4，如用戶要將圖紙大小更改成為標準A3圖紙。將A3的復選框選中，單擊OK按鈕確認即可。系統(tǒng)所提供的圖紙樣式有以下幾種：

*美制：A0、A1、A2、A3、A4，其中A4為最小。

*用戶自定義：User。圖1-15設(shè)置圖紙大小編輯窗口的設(shè)置2、編輯窗口的點狀柵格在設(shè)計電路圖時，圖紙上的點狀柵格為放置元器件和連接線路帶來了很大的幫助，也使電路圖中元器件的對齊、排列更加方便。（1）點狀柵格的顯示與隱藏設(shè)置執(zhí)行菜單命令View→ToggleGrid(快捷鍵：G)設(shè)置窗口中的點狀柵格的顯示與隱藏。如圖1-16所示。編輯窗口的設(shè)置（a）隱藏點狀柵格（b）顯示點狀柵格圖1-16點狀柵格的隱藏與顯示編輯窗口的設(shè)置或點擊工具欄中的Grid圖標（如圖1-17所示）也可實現(xiàn)對點狀柵格的操作。圖1-17Grid圖標編輯窗口的設(shè)置（2）點狀柵格的顏色設(shè)置如圖1-18所示，選擇Template→SetDesignColours菜單命令，彈出“EditDesignDefaults”對話框，如圖1-19所示。圖1-19EditDesignColours（編輯設(shè)計默認選項）對話框圖1-18Template→SetDesignColours菜單命令編輯窗口的設(shè)置具體介紹該界面的功能：Colour:顏色設(shè)置PaperColour：圖紙顏色設(shè)置；GridColour：柵格顏色設(shè)置；WorkAreaBoxColour：工作區(qū)框顏色設(shè)置；WorldBoxColour：邊界框顏色設(shè)置；HighlightColour：高亮顏色設(shè)置；DragColour：拖拽時顏色設(shè)置；

Animation：動畫設(shè)置

PositiveColour：高電平顏色；

GroundColour：地的顏色；

NegativeColour：低電平顏色；

Logic‘1’Colour：邏輯‘1’顏色設(shè)置；

Logic‘0’Colour：邏輯‘0’顏色設(shè)置；

Logic‘？’Colour：未知狀態(tài)邏輯值顏色設(shè)置；編輯窗口的設(shè)置這里主要設(shè)置柵格顏色，單擊“GridColour”選項的下拉式按鈕，將彈出調(diào)色板，如圖1-20所示。選擇期望的顏色，后點擊“OK”按鈕，即可改變點狀柵格格點的顏色。圖1-20點狀柵格格點顏色設(shè)置編輯窗口的設(shè)置通過上述對話框可對圖紙顏色、工作區(qū)框顏色、邊界框顏色、高亮顏色、拖拽時顏色等按用戶期望的顏色進行設(shè)置。同理，也可對GraphColourConfiguration（圖形顏色配置）中的模擬跟蹤曲線（AnalogueTraces）、不同類型的數(shù)字跟蹤曲線（DigitalTraces）等進行設(shè)置，如圖1-21所示。圖1-21圖形顏色配置編輯窗口的設(shè)置3、編輯圖形風格選擇Template→SetGraphicsStyles菜單，編輯圖形風格。如圖1-22所示。使用這一編輯框可以編輯圖形風格，如線型、線寬、線的顏色，及圖形的填充色等。點選Style可選擇不同的系統(tǒng)圖形風格。圖1-22編輯圖形風格編輯窗口的設(shè)置單擊“New”按鈕，將彈出如圖1-23所示的對話框。用戶在Newstyle’sname中鍵入新的風格的名稱，如peal，并單擊“OK”按鈕，將出現(xiàn)如圖1-24所示窗口。在這一窗口，用戶可自定義圖形的風格，如顏色、線型等。圖1-23創(chuàng)建新的圖形風格對話框圖1-24設(shè)置新的圖形的風格編輯窗口的設(shè)置1）選擇Template→SetTextStyles菜單，編輯全局字體風格。如圖1-25所示。單擊“Fontface”的下拉式列表，可從中選擇期望的字體，還可設(shè)置字體的高度、顏色及是否加粗、傾斜、加下劃線等。在Sample區(qū)域可以預(yù)覽更改設(shè)置后，字體的風格。圖1-25編輯全局字體風格編輯窗口的設(shè)置同理，單擊“New”按鈕可創(chuàng)建新的圖形文本風格。2）選擇Template→Set2DGraphicsDefaults菜單，編輯圖形字體格式。如圖1-26所示。出現(xiàn)這一編輯框后，可在“Fontface”中選擇圖形文本的字體類型，在TextJustification選擇區(qū)域可選擇字體在文本框中的水平位置、垂直位置，在Effects選擇區(qū)域可選擇字體的效果，如加粗、傾斜、加下劃線等，而在“CharacterSizes”設(shè)置區(qū)域，可以設(shè)置字體的高度和寬度。3）選擇Template→SetJunctiondots菜單，編輯交點。如圖1-27所示。編輯窗口的設(shè)置圖1-26編輯圖形字體圖1-27編輯交點編輯窗口的設(shè)置4、文本編輯器的設(shè)置選擇System→SetTextEditor，將出現(xiàn)如圖1-28所示的對話框?？梢詫ξ谋镜淖煮w、字形、大小、效果、顏色等進行設(shè)置。圖1-28設(shè)置文本格式編輯窗口的設(shè)置5、設(shè)置系統(tǒng)運行環(huán)境點擊System→SystemSettings命令，即可打開系統(tǒng)設(shè)置對話框。如圖1-29所示。圖1-29系統(tǒng)環(huán)境設(shè)置對話框編輯窗口的設(shè)置選項卡主要包括如下設(shè)置：

*GlobalSettings：全局設(shè)置。

*SimulatorSettings：仿真器設(shè)置。

*PCBDesignSettings：PCB設(shè)計的設(shè)置。*CrashReporting：崩潰報告。全局設(shè)置中可進行初始工程文件、模板文件、庫文件等文件保存路徑的設(shè)置，選項區(qū)域包括：

*MaximumUndoLevels：最大可撤銷操作數(shù)的設(shè)置。

*AutosaveInterval（mins）：系統(tǒng)自動保存時間設(shè)置（mins）。仿真器設(shè)置中可進行仿真模型及組件路徑設(shè)置和仿真結(jié)果路徑設(shè)置。編輯窗口的設(shè)置6、設(shè)置鍵盤快捷方式（SetKeyboardMapping）點擊“System”→“SetKeyboardMapping”命令，即可打開鍵盤快捷方式設(shè)置對話框。如圖1-30所示。使用這一對話框可修改系統(tǒng)所定義的菜單命令的快捷方式。其中，單擊“CommandGroups”欄中的箭頭，可選擇相應(yīng)的菜單，同時在列表欄中顯示菜單下的可用的命令（AvailableCommands）。在列表欄下方的說明欄中顯示所選中的命令的意義。而“Keysequenceforselectedcommand”欄中顯示所選中命令的鍵盤快捷方式。使用“Assign”和“Unassign”按鈕可編輯或刪除系統(tǒng)設(shè)置的快捷方式。同時選中Options選項卡，將出現(xiàn)如圖1-31所示的菜單。使用其中的“Resettodef