(2.2)--课外拓展资料之一(2):Proteus教程单片机原理及应用.pdf
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1、I目录第一部分 ISIS 原理图绘制.1介绍.1创建一个新的工程.2使用向导.4缩放.5平移.6设计视觉帮助.6快捷键.7显示选项.8设计概述.9电路描述.10原理图绘制入门.10从库中选取元件.10在原理图中放置元件.13连线.17元器件的标签和标号.21快速操作技巧和块编辑.23多页设计和连接性.25在设计中添加新图纸.26命名/管理/浏览图纸.26图纸间的连接.28门交换.29准备绘制 PCB.30封装分配.30网络连接.32设计检查.33设计浏览器.33物料清单.35打印.40附录:创建新元件.41图形和引脚.42添加封装.46添加属性.49添加数据手册.50选择索引和库.51第二部分
2、 ARES PCB 布版.53简介.53PCB 布版编辑器概述.53主窗口.54控制工具栏.55浏览.56设计视觉帮助.56II显示选项.57放置元件.59元件和封装.59电路板板边.60工作区域、坐标和捕捉.61放置元件和飞线.64安装孔和焊盘样式.67设计规则和网络分类.71设计规则.71网络类.72禁止布线区.74电路板布线.76手动放置一根导线.76删除布线.79编辑布线.80层对和手动布线.80基本自动布线技术.82选择过滤器.83高级自动布线技术.85网络表和设计更改.87实时网表.88批处理网表.89标注.90通用网表规则.90电源覆铜和槽.91放置电源覆铜.91嵌套和孤岛.92
3、开槽.933D 视图.95基本的浏览操作.95裸板视图和高度限制.95自定义视图.96实时更新.96PCB 板输出选项.97打印.97输出生产文件.97附录:创建新的封装.99绘制封装.99制作封装.1053D 视图.106第三部分 VSM 虚拟系统模型.107介绍.107建立工程.108编译器配置.108III运行仿真.110注意事项.111写固件程序.112调试弹出窗口.115基本调试.117注意事项.119监视窗口.119硬件断点.121交互式测量.123基于图表的测量.125诊断信息.129第四部分 图表仿真教程.133引言.133开始.133激励源.134探针.135图表.135仿真
4、.138测量.139电流探针.141频率分析.142扫描变量分析.144噪声分析.145日期/版本修改内容作者20140118V8.1依据 Labcenter 原版 Proteus 使用教程翻译完成。如有错漏,欢迎指正:范林、张九龄翻译王荣华、陈美兰校对IV020-86003016http:/广州市风标电子技术有限公司第页1第一部分第一部分 ISIS 原理图绘制原理图绘制介绍介绍本教程的目的是通过介绍一个相对简单的电路图搭建的整体流程,让您可以熟悉了解如何使用 Proteus 软件的原理图设计模块(ISIS)。我们将从介绍一些简单的基本操作开始,例如放置和连接各种元器件让您了解软件的基本使用;
5、在此之后,将会介绍一些较为复杂的编辑工具,例如创建一个新的元件。在 PCB 制作模块(ARES)教程里,将使用本教程绘制完成的原理图来制作 PCB,这两个部分将构成一个完整的电路设计流程。如果您想跳过本教程直接进行 PCB 的设计,那么你可以使用 DSPIC33_REC_SCHEMATIC.pdsprj 文件来进行,它包含了一个完整的原理图;如果你想直接进行布线操作,那么你可以使用 DSPIC33_REC_UNROUTED.pdsprj 文件;如果你想看到最终的设计结果,那么请打开 DSPIC33_REC_COMPLETE.pdsprj 文件。以上全部工程都可以从 Proteus 8 主页内使
6、用“打开示例工程”按键来打开。注意:本教程中使用的快捷键都是软件安装时默认的快捷键,如果软件安装完成后你修改了快捷键,那么本教程提到的快捷键可能无效。020-86003016http:/广州市风标电子技术有限公司第页2创建一个新的工程创建一个新的工程假定此时您已经安装了 Proteus 8 软件。单击“开始菜单”,选择“Proteus 8 Professional”文件夹,再点击“Proteus 8 Professional”打开应用程序。在绘制原理图之前,我们必须新建一个 Proteus 工程。由于本教程是与 PCB 绘制教程相关联的,在这里我们将新建一个带有原理图和 PCB 的 Prote
7、us 工程。点击在 Proteus 主页顶部的“新建工程”按钮。在“新建工程向导”的第一页将将指定这个工程的文件名和保存路径。我们需要绘制原理图,在下一页的顶部选项卡中,勾选“从选中的模版中创建原理图”,然后选择默认模版。类似地,我们需要进行 PCB 设计,勾选“从选择的模版中创建 PCB 设计”,并选择默认模版。020-86003016http:/广州市风标电子技术有限公司第页3我们不对这个设计进行仿真,所以在仿真固件页面设置为空点击“下一步”到汇总页如下图所示:点击“完成”按钮,完成新建工程过程。020-86003016http:/广州市风标电子技术有限公司第页4原理图模版可以包含图纸的大
8、小,主题颜色,公司标志,标题块和其他各种美观预设。有关原理图模版的详细说明请参考 ISIS 帮助文档中模版章节的内容。PCB 模版可以包含板边缘,安装孔,设计规则,层堆栈和其他各种设计技术信息。有关 PCB 模版的详细说明请参考 PCB 帮助文档中模版章节的内容。建立好项目后,软件将打开两个选项卡,一个原理图设计,另一个是 PCB 设计。单击原理图选项卡可以将 ISIS模块至于页面最前端。使用向导使用向导屏幕显示最大的区域称为编辑窗口,它的作用类似于一个绘图窗口,这将是您放置和连接元器件的区域。在屏幕左上方的那个较小的区域称为预览窗口。预览窗口用来预览当前的设计图,蓝色边框显示的是当前图纸的边
9、框,而绿色边框表示的是编辑窗口的大小。然而,当从对象选择器中选择一个新对象时,预览窗口则是用于预览这个被选中的对象,这个稍后再介绍。ISIS原理图绘制窗口020-86003016http:/广州市风标电子技术有限公司第页5如果您不喜欢工具栏的默认位置,您可以移动它们,并将它们放置到软件的任何一个边缘即可。类似地,您也可以通过拉拽对象选择器和预览窗口的右端穿过编辑窗口,将它们放置在软件的右端。工具栏和菜单选项将会随着被选中选项卡而变化。在本 ISIS 教程中,使用到的工具按钮和菜单都是在原理图绘制选项卡被选中的情况下。在对象选择器或在预览窗口右键单击鼠标,将出现一个弹出菜单,其中包括“自动隐藏”
10、选项。选择自动隐藏预览窗口和对象选择器,将使编辑窗口占有最大的可视面积,对绘制原理图有很大的帮助。选择了自动隐藏功能后,对象选择器和预览窗口将最小化为一个弹出框,当鼠标放在上面时或者选择不同的对象模式时,弹出框重新打开成对象选择器和预览窗口。自动隐藏对象选择器设备模式下自动隐藏的对象选择器浏览编辑窗口有以下两种方式:缩放和平移,详细说明如下:缩放缩放有如下几种方法可以对原理图进行缩放:移动鼠标到需要缩放的地方,滚动鼠标滚轮进行缩放。移动鼠标到需要缩放的地方,按键盘 F6 放大,F7 缩小。按下 SHIFT 键,鼠标左键拖拽出需要放大的区域,这叫 SHIFT ZOOM 功能。使用工具条中的 Zo
11、om in(放大)、Zoom Out(缩小),Zoom All(全图),Zoom Area(放大区域)进行操作,如下图所示:按 F8 键可以在任何时候显示整张图纸。SHIFT ZOOM 功能和滚轮缩放也可应用于预览窗口,在预览窗口进行操作,编辑窗口将有相应变化。020-86003016http:/广州市风标电子技术有限公司第页6平移平移有如下几种方式在编辑窗口进行平移操作。按下鼠标滚轮,出现光标,表示图纸已经处于提起状态,可以进行平移。鼠标置于要平移到的地方,按快捷键 F5 进行平移。按下 SHIFT 键,在编辑窗口边缘移动鼠标,进行平移(Shift Pan)。如果想要平移至相距比较远的地方,
12、最快捷的方式是在预览窗口点击显示该区域使用工具栏平移按钮进行平移。使用第一种方式进行平移时,在图纸提起状态下,也可使用鼠标滚轮进行缩放操作。掌握这些操作将会大大提高原理图绘制效率,特别是滚轮的使用。不但可以用于缩放,还可以用于平移。如果您愿意多花一些时间来熟悉使用这些 ISIS 技巧,这将对您之后的设计起到帮助,例如学会使用滚轮来进行缩放和移动将为您节省宝贵的时间。可以在编辑窗口显示网格点和网格线来作为视觉辅助。在“视图”菜单下调用“切换网格”命令,或者在工具栏上点网格图标,可以切换网格的显示。网格可以帮助你放置器件和进行连线进行快速对齐。如果你看不到网格,可能需要调整你的显示器的对比度,或者
13、在“模版”-“设置设计颜色”菜单下改变网络的颜色(默认的颜色是轻灰色)。在预览窗下方是对象选择器(即对象列表窗),用来选择器件、符号和其他库对象。后面我们将进一步熟悉对象选择器的使用。最后,在屏幕底部是坐标显示栏,如下图所示,显示鼠标指针的当前坐标值。坐标的单位是 th(即千分之一英寸,与 mil 相同),坐标原点在图纸的中心。注意 ISIS 允许对所有工具栏进行重定位,并可以调整对象选择器/预览窗的大小和位置。本教程是以它们的默认位置来讨论的。设计视觉帮助设计视觉帮助ISIS 是一个界面非常友好的应用平台,它提供两种主要的可视化的方法,帮助使用者了解正在进行的操作:一是鼠标指向对象时,对象会
14、被虚线包围;二是鼠标光标也会根据其功能发生改变。简单来说,就是当鼠标移动到某一元件上时,光标的样式会发生改变,表明光标所指的对象可被选中和进行操作,这个对象我们称之为“热对象”;不同样式的鼠标光标,表明当您按下鼠标左键时,能够对“热对象”进行不同的操作。以下是光标含义说明列表:光标描述标准光标-没有指向任何对象时显示。放置光标-显示为白色笔型光标,单击放置对象。020-86003016http:/广州市风标电子技术有限公司第页7连线光标-显示为绿色笔型光标,单击左键开始连线。总线光标-显示为蓝色笔型光标,单击左键开始绘制总线。选择光标-单击左键时光标所指对象被选中。移动光标-可移动鼠标下的对象
15、。拖线光标-按住鼠标左键对连线或 2D 图形进行拖拽调整赋值光标-当使用属性赋值工具设置对象属性,鼠标指向对象时,点击左键将把相关属性设置到对象中。我们将会在教程中使用到不同的光标类型。快捷键快捷键对于那些喜欢通过键盘操作的用户,Proteus 提供了许多非常灵活的快捷键,并且允许用户设置自己的快捷键。可以从“系统”菜单“设置快捷键”命令中打开设置对话框,在对话框顶端的下拉框中选择所有的菜单命令和操作模式进行设置。只需要简单的选中您所需要的命令,并且分配相对应的按键综合到这个命令即可,如下图所示:除了标准的 windows 快捷键(如 CTRL+S 为保存命令)不能进行进行重新映射外,其它的快
16、捷键的设置则没有限制。020-86003016http:/广州市风标电子技术有限公司第页8显示选项显示选项ISIS 可以有效地利用电脑显卡以提供流畅的操作和显示效果。然而,并不是所有机器的显卡都可以支持软件的使用,故有时候 Proteus 会利用 Windows 系统的某些功能来完成显示和图形选项,以下是所对应的模式:Windows GDI 模式OpenGL 硬件加速模式Direct 2D 硬件加速模式如果您电脑的显卡不支持硬件加速,ISIS 默认使用 Windows GDI 模式。如果您的电脑显卡可以支持 Direct 2D和 OpenGL 模式,ISIS 系统将默认使用 Direct2D
17、模式,因为 Direct2D 模式对所有的显卡都更加兼容和可靠。在“系统”-“设置显示选项”菜单中设置显示配置。下图所示的某些选项是由一些特定的硬件加速技术所提供的,选择不同的模式,有些选项会失效。对话框的第一部分是用于显示您的显卡是否支持 OpenGL 或者 Direct2D 硬件加速功能,如果支持,你可以选择相应的模式。对话框的“自动平移动画”设置部分,可以让您方便调整原理图的操作范围,流畅度和移动速度。例如,按住shift 按键并且移动鼠标到编辑窗口的边缘,编辑窗口将自动平移。对话框的“高亮动画”设置部分允许你设置当鼠标移动到某一对象时,该对象高亮显示的速度。捕捉速度和释放速度分别是对象
18、高亮显示和恢复默认显示的速度。这些设置只在硬件加速显示模式下有效。最后,多次采样是 OpenGL 模式下对反锯齿功能的设置,多次采样设置得越高,反锯齿效果就越好,但消耗的GPU 资源就越多。如果你设置到一个超出显卡硬件支持的采样水平,ISIS 软件将自动选择到一个显卡可以支持的采样水平。OpenGL 模式的多次采样功能跟显卡关系很大,有些可以显示非常平滑的文字,但有些则锯齿明显或者根本就不能显示。因此建议你在使用 OpenGL 模式时关闭多次采样功能。在 ISIS 的“模版”菜单中还可以设置颜色和风格。可以改变设置中使用的图纸、网格、对象和高亮显示时的颜色和线宽等,请参考帮助文档里面的模版章节
19、以获取更详细的信息。020-86003016http:/广州市风标电子技术有限公司第页9设计概述设计概述下面这个图就是我们这个教程将要绘制的电路图-dsPIC33 数据采集示例电路。这个电路的绘制过程将会使用到ISIS 的大部分重要的特性。DSPIC33 数据采集系统用于收集三个最为重要的环境参数:大气压力环境温度相对湿度在这个电路中,使用了几个具有内置信号调理或数字接口的集成传感器,用于测量环境参数,使得我们这个dsPIC33 数据采集系统的电路大大简化。所有采集到的数据都会周期性地存储到 dsPIC33 的非易失存储器中,这些数据使用二进制格式进行保存,然后再通过串口终端传送给 PC 主机
20、。本系统电路采用电池进行供电,并放置到户外环境中工作,因此电路对功耗进行了特别的优化,使得电池的寿命尽可能地延长。大多数时候,系统电路处于休眠状态,然后会定期苏醒去完成需要的数据采集工作。020-86003016http:/广州市风标电子技术有限公司第页10电路描述电路描述下面这个方框图描述了电路各个模块之间的行为和操作。本教程主要是用来学习 ISIS 的软件使用,因此,在此过程中,我们只会简单描述电路的结构,但不会对电路工作的原理进行详细的讨论。原理图绘制入门原理图绘制入门我们将从以下几个方面的操作来熟悉如何绘制原理图:从元件库中选取元件、将它们放置在电路图中并进行相应的电路连线。本教程使用
21、到的电路相对有点复杂,因此,会涉及到比较多的绘制步骤。在本节的最后,我们将提供一个完整的原理图给你使用,所以,如果你觉得你已经熟悉基本的软件操作,掌握了操作的技巧,你可以跳过剩下的部分,不必绘制出一个完整的原理图。然而,我们强烈建议您完整读完这个教程,以免错过部分重要特征。第一件需要做的事情就是从元件库中选取本次设计所需要的元件。从库中选取元件从库中选取元件有以下两种方法选取元件:如图所示,按下对象选择器左上方的“P”按钮,你也可以通过快捷键来启动元件库浏览器对话框(默认的快捷键是 P)。020-86003016http:/广州市风标电子技术有限公司第页11在原理图编辑区域的任意位置点击鼠标右
22、键,并且根据图示选择弹出菜单:放置-元件-从元件库中上述两种方法都可以打开元件库浏览器对话框。下面列出本电路图所需的元器件名以供参考:27N00224LC64AVX0805NP022PAVX0805X7R1NAVX0805X7R10NAVX0805X7R100N B82432T1103K000BAS40CHIPRES1KCHIPRES10KCHIPRES20KCHIPRES68KCHIPRES100KCHIPRES100RCHIPRES200KCONN-H2CONN-SIL4CONN-SIL6CRYSTALDSPIC33FJ12GP201JUMPERLED-REDLM285-2V5LM358M
23、AX1724MPX4115SHT15TAWD106M025R0600有下列几种方法可以帮助我们从库中找到所需要的元器件。假如您已经知道所需要的元器件名,最方便的方法就是直接搜索它。可以试着将“2N7002”输入到元件库浏览器的关键字栏中,浏览器将会根据您输入的关键字提供三个备选的元件列表供您选择,在元件列表中的“2N7002”元件上双击鼠标左键将把需要的元件放到对象选择器中,如下图所示:020-86003016http:/广州市风标电子技术有限公司第页12使用此方法就可以根据元件名方便地获取您所需要的所有元件。然而,并不是所有的元件名都可以清楚的记住,ISIS 还提供了其他几种方式方便您查找元
24、件。其中一种最直观的方法就是像使用因特网搜索引擎一样使用库浏览器,可以通过输入描述关键字来查找,然后再在结果列表中选择需要的那个元件。现在试试用这个方法查找电阻 CHIPRES1K,在关键字一栏中输入“1K SMT resistor”后,库浏览器将把所有符合关键描述的元件放置到结果列表,选择 CHIPRES1K 双击便可以放置到对象选择器中。类似地,也可以搜索“10k SMT resistor”来找到并且加入 CHIPRES10k 等元件。从元件库浏览器中查找CHIPRES1K电阻您可以通过点击鼠标右键来自定义元件库浏览器的信息显示方式,在弹出的菜单中,可以选择显示类别、子类别、制造商和元件库
25、。当您只需要浏览某一特定类型或特定厂商的元器件时,可以直接从库中进行选择。例如,清除关键字搜索中的内容后,选择“Capacitors Category”项。在本次设计中所用到的是 AVX 公司的 Nickel Barrier 电容,故我们可以在子元件目录选项中选择 Nickel Barrier 同时在生产厂商选项中选择 AVX。然而这样同样会有许多电容可供选择,因此,在关键字输入栏输入“22p 1N”等等这些关键描述,然后我们再来选择我们需要的具体元件(AVX0805NP022P、AVX0805X7R1N 等等)。运用上面所介绍的多种方法查找前面列表列出的所有元件,并“双击”将其放进对象选择器
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- 2.2 课外 拓展 资料 之一 Proteus 教程 单片机 原理 应用
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