1.1.2 Proteus VSM仿真與分析,Proteus 軟件的ISIS原理圖設(shè)計(jì)界面同時(shí)還支持電路仿真模式VSM(虛擬仿真模式)。當(dāng)電路元件在調(diào)用時(shí)，我們選用具有動(dòng)畫演示功能的器件或具有仿真模型的器件，當(dāng)電路連接完成無(wú)誤后，直接運(yùn)行仿真按鈕，即可實(shí)現(xiàn)聲、光、動(dòng)等逼真的效果，以檢驗(yàn)電路硬件及軟件設(shè)計(jì)的對(duì)錯(cuò)，非常直觀。,Proteus VSM有兩種不同的仿真方式：交互式仿真和基于圖表的仿真。 交互式仿真 實(shí)時(shí)直觀地反映電路設(shè)計(jì)的仿真結(jié)果； 基于圖表的仿真(ASF) 用來(lái)精確分析電路的各種性能，如頻率特性、噪聲特性等。,Proteus VSM中的整個(gè)電路分析是在ISIS原理圖設(shè)計(jì)模塊下延續(xù)下來(lái)的，原理圖中可以包含以下仿真工具： 探針 直接布置在線路上，用于采集和測(cè)量電壓/電流信號(hào)； 電路激勵(lì) 系統(tǒng)的多種激勵(lì)信號(hào)源； 虛擬儀器 用于觀測(cè)電路的運(yùn)行狀況； 曲線圖表 用于分析電路的參數(shù)指標(biāo)。,1. 仿真工具 激勵(lì)源 DC：直流電壓源。 Sine：正弦波發(fā)生器。 Pulse：脈沖發(fā)生器。 Exp：指數(shù)脈沖發(fā)生器。 SFFM：?jiǎn)晤l率調(diào)頻波信號(hào)發(fā)生器。 Pwlin：任意分段線性脈沖信號(hào)發(fā)生器。 File：File信號(hào)發(fā)生器，數(shù)據(jù)來(lái)源于ASCII文件。,Audio：音頻信號(hào)發(fā)生器，數(shù)據(jù)來(lái)源于wav文件。 DState：?jiǎn)畏€(wěn)態(tài)邏輯電平發(fā)生器。 DEdge：?jiǎn)芜呇匦盘?hào)發(fā)生器。 DPulse：?jiǎn)沃芷跀?shù)字脈沖發(fā)生器。 DClock：數(shù)字時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生器。 DPattern：模式信號(hào)發(fā)生器。 Proteus 激勵(lì)源的可編輯格式示例如圖1-3所示。,圖1-3 Proteus 激勵(lì)源的可編輯格式示例,2. 仿真工具 虛擬儀器 虛擬示波器(OSCILLOSCOPE)。 邏輯分析儀(LOGIC ANALYSER)。 計(jì)數(shù)器、定時(shí)器(COUNTER TIMER)。 虛擬終端(VIRUAL TERMINAL)。 信號(hào)發(fā)生器(SIGNAL GENERATOR)。 模式發(fā)生器(PATTERN GENERATOR)。,交直流電壓表和電流表(AC/DC voltmeters/ammeters)。 SPI調(diào)試器(SPI DEBUGGER)。 I2C調(diào)試器(I2C DEBUGGER)。 Proteus 的部分虛擬儀器(虛擬終端顯示器、四通道示波器和SPI、I2C調(diào)試器),Proteus 激勵(lì)源的可編輯格式示例如圖1-3所示。,圖1-3 Proteus 激勵(lì)源的可編輯格式示例,3. 交互式仿真實(shí)例(741放大電路) 高級(jí)仿真(ASF)實(shí)例(741放大電路分析)如圖1-5所示。,圖1-5 741放大電路分析,噪聲分析：顯示隨頻率變化的輸出噪聲和等效輸入噪聲電壓，并列出電路各部分所產(chǎn)生的噪聲電壓清單。741放大電路的噪聲分析如圖1-6所示。 失真分析：用于確定由測(cè)試電路所引起的電平失真的程度，失真分析圖表用于顯示隨頻率變化的二次和三次諧波失真電平。741放大電路的失真分析如圖1-7所示。,圖1-6 741放大電路的噪聲分析 圖1-7 741放大電路的失真分析,4. Proteus微處理器系統(tǒng)仿真,單片機(jī)系統(tǒng)的仿真是Proteus VSM的主要特色。用戶可在Proteus中直接編輯、編譯、調(diào)試代碼，并直觀地看到仿真結(jié)果。 CPU模型有ARM7(LPC21xx)、PIC、Atmel AVR、Motorola HCXX以及8051/8052系列。同時(shí)模型庫(kù)中包含了LED/LCD顯示、鍵盤、按鈕、開(kāi)關(guān)、常用電機(jī)等通用外圍設(shè)備。VSM甚至能仿真多個(gè)CPU，它能便利處理含兩個(gè)或兩個(gè)以上微控制器的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 下面看一個(gè)微處理器系統(tǒng)仿真與分析實(shí)例 交互式仿真顯示系統(tǒng)輸出結(jié)果，如圖1-8所示。,圖1-8 微處理器交互仿真實(shí)例,原理圖中的P1為虛擬串口，通過(guò)適當(dāng)設(shè)置和引用，可以直接實(shí)現(xiàn)模擬與實(shí)際電路一樣的串行通信效果，避免了涉及外圍及與PC之間的通信無(wú)法實(shí)現(xiàn)的情況。 在Proteus中，虛擬元件及虛擬儀器的種類很多，我們不必?fù)?dān)心單片機(jī)與上位機(jī)之間的通信如何來(lái)仿真的問(wèn)題。,圖1-9 虛擬仿真電路與外部實(shí)際電路的雙向通信,5. Proteus與Keil聯(lián)調(diào) Proteus與匯編程序調(diào)試軟件Keil可實(shí)現(xiàn)聯(lián)調(diào)，在微處理器運(yùn)行中，如果發(fā)現(xiàn)程序有問(wèn)題，可直接在Proteus 的菜單中打開(kāi)Keil對(duì)程序進(jìn)行修改，如圖1-10所示。,圖1-10 Proteus與Keil的聯(lián)調(diào),1.1.3 Proteus ARES的應(yīng)用預(yù)覽功能,Proteus的ARES軟件具有PCB(印刷電路板)設(shè)計(jì)的強(qiáng)大功能。新的Proteus 7支持PCB板的三維預(yù)覽，便于觀察器件布局和展示設(shè)計(jì)結(jié)果，如圖1-11所示。,圖1-11 Proteus的PCB三維預(yù)覽,1.2 Proteus跟我做 1.2.1 Proteus軟件的安裝與運(yùn)行,Proteus軟件目前的最新版本為7.2，先按要求把軟件安裝到計(jì)算機(jī)上，安裝結(jié)束后，在桌面的“開(kāi)始”程序菜單中，單擊運(yùn)行原理圖(ISIS 7 Professional)或PCB (ARE 7 Professional)設(shè)計(jì)界面。ISIS 7 Professional在程序中的位置如圖1-12所示。,圖1-12 ISIS 7 Professional 在程序中的位置,圖1-13為ISIS 7 Professional 運(yùn)行時(shí)的界面。 圖1-13 ISIS 7 Professional 運(yùn)行時(shí)的界面,我們都知道，學(xué)習(xí)軟件的最大困惑是，想一下子能夠上手，但看到層層疊疊的英文菜單和詳而又細(xì)的教程卻望而生畏，最后會(huì)因沒(méi)有足夠的耐心而失去興趣，半途而廢。其實(shí)，對(duì)于初學(xué)者，我們不必了解軟件的全部功能，只要能夠把握它的核心和宗旨的東西，拿來(lái)就能用，能快速玩轉(zhuǎn)，是最開(kāi)心不過(guò)的了。至于內(nèi)部的詳細(xì)功能，在有了興趣和信心之后，再具體學(xué)習(xí)即可。,1.2.2 一階動(dòng)態(tài)電路的設(shè)計(jì)與仿真,我們先從最簡(jiǎn)單的電路入手，來(lái)設(shè)計(jì)一個(gè)電容充放電電路，并通過(guò)電路仿真觀察其電流流向和燈的亮滅。大家跟我做，一步一步來(lái)，一會(huì)兒你會(huì)找到一種成就感。,1. 元件的拾取 在桌面上選擇【開(kāi)始】【程序】“Proteus 7 Professional”，單擊藍(lán)色圖標(biāo)“ISIS 7 Professional”打開(kāi)應(yīng)用程序。ISIS Professional的編輯界面如圖1-14所示。 圖1-14 ISIS Professional的編輯界面,在彈出的對(duì)話框中選擇“No”，選中“以后不再顯示此對(duì)話框”，關(guān)閉彈出提示。 本例所用到的元件清單如表1-1所示。 表1-1 例1的元件清單,用鼠標(biāo)左鍵單擊界面左側(cè)預(yù)覽窗口下面的“P”按鈕，如圖1-14所示，彈出“Pick Devices”(元件拾取)對(duì)話框，如圖1-15所示。 圖1-15 元件拾取對(duì)話框,ISIS 7 Professional的元件拾取就是把元件從元件拾取對(duì)話框中拾取到圖形編輯界面的對(duì)象選擇器中。元件拾取共有兩種辦法。 (1) 按類別查找和拾取元件 元件通常以其英文名稱或器件代號(hào)在庫(kù)中存放。我們?cè)谌∫粋€(gè)元件時(shí)，首先要清楚它屬于哪一大類，然后還要知道它歸屬哪一子類，這樣就縮小了查找范圍，然后在子類所列出的元件中逐個(gè)查找，根據(jù)顯示的元件,符號(hào)、參數(shù)來(lái)判斷是否找到了所需要的元件。雙擊找到的元件名，該元件便拾取到編輯界面中了。 拾取元件對(duì)話框共分四部分，左側(cè)從上到下分別為直接查找時(shí)的名稱輸入、分類查找時(shí)的大類列表、子類列表和生產(chǎn)廠家列表。中間為查到的元件。,列表。右側(cè)自上而下分別為元件圖形和元件封裝，圖1-16中的元件沒(méi)有顯示封裝。 圖1-16 分類拾取元件示意圖,(2) 直接查找和拾取元件 把元件名的全稱或部分輸入到Pick Devices(元件拾取)對(duì)話框中的“Keywords”欄，在中間的查找結(jié)果“Results”中顯示所有電容元件列表，用鼠標(biāo)拖動(dòng)右邊的滾動(dòng)條，出現(xiàn)灰色標(biāo)示的元件即為找到的匹配元件，如圖1-17所示。 這種方法主要用于對(duì)元件名熟悉之后，為節(jié)約時(shí)間而直接查找。對(duì)于初學(xué)者來(lái)說(shuō)，還是分類查找比較好，一是不用記太多的元件名，二是對(duì)元件的分類有一個(gè)清楚的概念，利于以后對(duì)大量元件的拾取。,圖1-17 直接拾取元件示意圖,按照電容的拾取方法，依次把五個(gè)元件拾取到編輯界面的對(duì)象選擇器中，然后關(guān)閉元件拾取對(duì)話框。元件拾取后的界面如圖1-18所示。 圖1-18 元件拾取后的界面,下面把元件從對(duì)象選擇器中放置到圖形編輯區(qū)中。用鼠標(biāo)單擊對(duì)象選擇區(qū)中的某一元件名，把鼠標(biāo)指針移動(dòng)到圖形編輯區(qū)，雙擊鼠標(biāo)左鍵，元件即被放置到編輯區(qū)中。電阻要放置兩次，因?yàn)楸纠杏玫絻蓚€(gè)電阻。放置后的界面如圖1-19所示。 圖1-19 元件放置后的界面,2. 編輯窗口視野控制 學(xué)會(huì)合理控制編輯區(qū)的視野是元件編輯和電路連接進(jìn)行前的首要工作。 編輯窗口的視野平移可用以下方法： 在原理圖編輯區(qū)的藍(lán)色方框內(nèi)，把鼠標(biāo)指針?lè)胖迷谝粋€(gè)地方后，按下“F5”，則以鼠標(biāo)指針為中心顯示圖形。 當(dāng)圖形不能全部顯示出來(lái)時(shí)，按住“Shift”鍵，移動(dòng)鼠標(biāo)指針到上、下、左、右邊界，則圖形自動(dòng)平移。,快速顯示想要顯示的圖形部分時(shí)，把鼠標(biāo)指向左上預(yù)覽窗口中某處，并單擊鼠標(biāo)左鍵，則編輯窗口內(nèi)圖形自動(dòng)移動(dòng)到指定位置。 另外還有兩個(gè)圖標(biāo)，用于顯示整個(gè)圖形，以鼠標(biāo)所選窗口為中心顯示圖形。,編輯窗口的視野縮放用以下方法： 先把鼠標(biāo)指針?lè)胖玫皆韴D編輯區(qū)內(nèi)的藍(lán)色框內(nèi)，上下滾動(dòng)鼠標(biāo)滾輪即可縮放視野。如果沒(méi)有鼠標(biāo)滾輪，可使用圖標(biāo) 和 來(lái)放大和縮小編輯窗口內(nèi)的圖形。 放置鼠標(biāo)指針到編輯窗口內(nèi)想要放大或縮小的地方，按“F6”(放大)或“F7”(縮小)放大或縮小圖形，按“F8”顯示整個(gè)圖形。 按住“Shift”鍵，在編輯窗口內(nèi)單擊鼠標(biāo)左鍵，拖出一個(gè)欲顯示的窗口。,3. 元件位置的調(diào)整和參數(shù)的修改 在編輯區(qū)的元件上單擊鼠標(biāo)左鍵選中元件(為紅色)，在選中的元件上再次單擊鼠標(biāo)右鍵則刪除該元件，而在元件以外的區(qū)域內(nèi)單擊右鍵則取消選擇。元件誤刪除后可用圖標(biāo) 找回。單個(gè)元件選中后，單擊鼠標(biāo)左鍵不松可以拖動(dòng)該元件。群選使用鼠標(biāo)左鍵拖出一個(gè)選擇區(qū)域，使用圖標(biāo) 來(lái)整體移動(dòng)。使用圖標(biāo) 可整體復(fù)制，圖標(biāo) 用來(lái)刷新圖面。,按圖1-20所示元件位置布置好元件。使用界面左下方的四個(gè)圖標(biāo) 、 、 、 可改變?cè)姆较蚣皩?duì)稱性。把兩位開(kāi)關(guān)調(diào)整成圖示的方位。 圖1-20 元件布置,先存一下盤。建立一個(gè)名為Proteus的目錄，選主菜單FileSave Design As，在打開(kāi)的對(duì)話框中把文件保存為Proteus目錄下的“Cap1.DSN”，只用輸入“Cap1”，擴(kuò)展名系統(tǒng)自動(dòng)添加。 下面改變?cè)?shù)。 左鍵雙擊原理圖編輯區(qū)中的電阻R1，彈出“Edit Component”(元件屬性設(shè)置)對(duì)話框，把R1的Resistance(阻值)由10k改為1k，把R2的阻值由10k改為100(缺省單位為)。,Edit Component(元件屬性設(shè)置)對(duì)話框如圖1-21所示。 圖1-21 元件屬性設(shè)置對(duì)話框,注意到每個(gè)元件的旁邊顯示灰色的“”，為了使電路圖清晰，可以取消此文字顯示。雙擊此文字，打開(kāi)一個(gè)對(duì)話框，如圖1-22所示。在該對(duì)話框中選擇“Style”，先取消選擇“Visible”右邊的“Follow Global”選項(xiàng)，再取消選擇“Visible”選項(xiàng)，單擊“OK”即可。,圖1-22 “TEXT”屬性設(shè)置對(duì)話框,也可在元件調(diào)用前，直接選擇主菜單中的【Template】【Set Design Defaults】打開(kāi)畫圖模板設(shè)置選項(xiàng)，如圖1-23所示。 圖1-23 打開(kāi)模板設(shè)計(jì)對(duì)話框,接著出現(xiàn)Edit Design Defaults(編輯模板設(shè)計(jì))對(duì)話框，如圖1-24所示。在“Show hidden text”選項(xiàng)中把對(duì)勾去掉，然后單擊“OK”即可。每個(gè)元件的旁邊不再顯示灰色的“”。,圖1-24 編輯模板設(shè)計(jì)對(duì)話框,4. 電路連線 電路連線采用按格點(diǎn)捕捉和自動(dòng)連線的形式，所以首先確定編輯窗口上方的自動(dòng)連線圖標(biāo) 和自動(dòng)捕捉圖標(biāo) 為按下?tīng)顟B(tài)。Proteus的連線是非常智能的，它會(huì)判斷你下一步的操作是否想連線從而自動(dòng)連線，而不需要選擇連線的操作，只需用鼠標(biāo)左鍵單擊編輯區(qū)元件的一個(gè)端點(diǎn)拖動(dòng)到要連接的另外一個(gè)元件的端點(diǎn)，先松開(kāi)左鍵后再單擊鼠標(biāo)左鍵，即完成一根連線。如果要?jiǎng)h除一根連線，右鍵雙擊連線即可。按圖標(biāo) 取消背景格點(diǎn)顯示，如圖1-25所示。,連線完成后，如果再想回到拾取元件狀態(tài)，按下左側(cè)工具欄中的“元件拾取”圖標(biāo) 即可，如圖1-26所 示。記住按一下存盤圖標(biāo)。,圖1-25 連接好的電路原理圖 圖1-26 重新回到元件拾取界面,5. 電路的動(dòng)態(tài)仿真 前面我們已經(jīng)完成了電路原理圖的設(shè)計(jì)和連接，下面來(lái)看看電路的仿真效果。 首先在主菜單“System”“Set Animation Options”中設(shè)置仿真時(shí)電壓及電流的顏色及方向，如圖1-27所示。,圖1-27 Animated Circuits Configuration對(duì)話框,在隨后打開(kāi)的對(duì)話框中，選擇“Show Wire Voltage by Colour”和“Show Wire Current with Arrows”兩項(xiàng)，即選擇導(dǎo)線以紅、藍(lán)兩色來(lái)表示電壓的高低，以箭頭標(biāo)示來(lái)表示電流的流向。 單擊Proteus ISIS環(huán)境中左下方的仿真控制按鈕中的運(yùn)行按鈕，開(kāi)始仿真。仿真開(kāi)始后，用鼠標(biāo)單擊圖中的開(kāi)關(guān)，使其先把電容與電源接通，如圖1- 28所示。,能清楚地看到電容充電的效果。接著單擊開(kāi)關(guān)，使其把電容與燈連通?？吹綗糸W了一下，如圖1-29所示。由于充電時(shí)間常數(shù)為1秒，放電時(shí)間常數(shù)小一些，瞬間放電，所以燈亮的時(shí)間很短。如果放電時(shí)間常數(shù)再大，則不易觀察到燈亮的效果。在運(yùn)行時(shí)，可以來(lái)回?fù)軇?dòng)開(kāi)關(guān)，反復(fù)觀察充放電過(guò)程。單擊仿真控制按鈕中的停止按鈕，仿真結(jié)束。,圖1-28 電容充電過(guò)程的仿真,圖1-29 電容放電過(guò)程的仿真,6. 文件的保存 在設(shè)計(jì)過(guò)程中要養(yǎng)成不斷存盤的好習(xí)慣，以免突發(fā)事件而造成事倍功半的效果，影響學(xué)習(xí)情緒。最好先建立一個(gè)存放“*.DSN”文件的專用文件夾，你會(huì)發(fā)現(xiàn)在這個(gè)文件夾中，除了剛剛設(shè)計(jì)完成的“Cap1.DSN”文件外，還有很多其他擴(kuò)展名的文件，可以統(tǒng)統(tǒng)刪除。下次打開(kāi)時(shí)，可直接雙擊“Cap1.DSN”文件，或先運(yùn)行Proteus，再打開(kāi)“Cap1.DSN”文件。,7. 變式演練 下面來(lái)嘗試自己動(dòng)手設(shè)計(jì)一個(gè)電容充放電電路，如圖1-30所示。與剛才的電路不同的是，這個(gè)電路選用了兩個(gè)一位開(kāi)關(guān)代替原來(lái)的一個(gè)兩位開(kāi)關(guān)；在充放電回路中分別串入了直流數(shù)字電流表，在電容兩端并接了一個(gè)電壓表，用于觀察充放電過(guò)程中的電流及電壓的變化；另外，放電回路中取消了放電電阻，充電電阻值和電容值也都有變化,圖1-30 變式演練電路圖,所用元件名稱及所屬的庫(kù)文件如表1-2所示，可采取直接查詢法來(lái)拾取表中元件。 表1-2 變式演練的元件清單,選取虛擬儀器圖標(biāo) 來(lái)獲取直流電壓表和電流表，如圖1-31所示。由上而下的儀器分別為示波器(OSCILLOSCOPE)、邏輯分析儀(LOGIC ANALYSER)、計(jì)數(shù)定時(shí)器(COUNTER TIMER)、虛擬終端(VIRTUAL TERMINAL)、信號(hào)發(fā)生器(SIGNAL GENERATOR)、模式發(fā)生器(PATTERN GENERATOR)、直流電壓表(DC VOLTMETER)、直流電流表(DC AMMETER)、交流電壓表(AC VOLTMETER)和交流電流表(AC AMMETER)。,圖1-31 虛擬儀器菜單,兩個(gè)電流表設(shè)置為毫安表，分別取名為AM1和AM2；電壓表取名為VM1。雙擊電流表，出現(xiàn)如圖1-32所示的Edit Component(屬性設(shè)置)對(duì)話框，照?qǐng)D完成設(shè)置。 圖1-32 毫安表的設(shè)置 把此文件保存為“CAP2.DSN”。 在仿真時(shí)，注意觀察電流表和電壓表數(shù)值的變化。,1.2.3 異步四位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)及仿真,從上一節(jié)一階動(dòng)態(tài)電路的例子，我們已經(jīng)對(duì)Proteus的基本功能有了初步的認(rèn)識(shí)和了解，但是，還有一些疑問(wèn)和不解沒(méi)有解決。比如，怎么知道哪些元件存放在哪些庫(kù)里，怎么知道所用元件的名稱等。通過(guò)下面這個(gè)數(shù)字電路的設(shè)計(jì)實(shí)例，大家會(huì)有進(jìn)一步的體會(huì)。,如果已經(jīng)具備了數(shù)字電子技術(shù)的知識(shí)，就會(huì)知道，這是一個(gè)異步時(shí)序邏輯電路，由四個(gè)觸發(fā)器構(gòu)成，這里選用JK觸發(fā)器，把它們的JK端全接高電平，前一級(jí)的輸出作為后一級(jí)的時(shí)鐘信號(hào)。觀察四個(gè)觸發(fā)器輸出端所組成的二進(jìn)制數(shù)的變化是否為0F(即00001111)。,1. 元件的拾取 如果不知道所用元件的確切名字及所在的庫(kù)，可以用查詢的方法在所有庫(kù)里海選。選擇主菜單“Library”“Pick Device/Symbol”，或直接單擊左側(cè)工具箱中的圖標(biāo) 后再單擊“P”按鈕，打開(kāi)如圖1-33所示的對(duì)話框。 采用部分查找法，在所查找的元件名關(guān)鍵詞中填寫“JK”，所有“JK”觸發(fā)器元件都被找出，列在圖1-33的中間部分查詢結(jié)果中。選中“JKFF(ACTIVE)”，即選中仿真庫(kù)中的元件，單擊“OK”，元件拾取到對(duì)象選擇器中。,圖1-33 元件拾取對(duì)話框,按表1-3所示，采用直接查詢法，把所有元件都拾取到編輯區(qū)的元件列表中。 表1-3 元件清單列表,2. 元件連線 先放置一個(gè)JK觸發(fā)器。選中左側(cè)電源和接地圖標(biāo) ，單擊“POWER”，一個(gè)箭頭形狀的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字直流電源(即高電平)出現(xiàn)在元件預(yù)覽區(qū)，拖出后與觸發(fā)器的JK端接上，如圖1-34所示。 圖1-34 與觸發(fā)器的JK端連接,因?yàn)樗膫€(gè)觸發(fā)器的JK端接法都一樣，故采取復(fù)制法畫其他三個(gè)觸發(fā)器。用左鍵選中剛才所畫的圖形，選取上方的復(fù)制按鈕 ，連續(xù)單擊鼠標(biāo)三次，得到如圖1-35所示的圖形。 圖1-35 復(fù)制后的四個(gè)觸發(fā)器 接下來(lái)，把前一個(gè)觸發(fā)器的輸出端連接到下一個(gè)觸發(fā)器的時(shí)鐘CLK端上。再把時(shí)鐘“CLOCK”拖出，連在第一個(gè)觸發(fā)器的CLK輸入端上，,如圖1-36所示。如果是下降沿觸發(fā)的觸發(fā)器，則把前一個(gè)觸發(fā)器的Q端連到下一個(gè)觸發(fā)器的時(shí)鐘CLK端上。把該電路保存為“Counter.DSN”。 圖1-36 連接好的異步四位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器,3. 電路的動(dòng)態(tài)仿真 為了觀察計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)的動(dòng)態(tài)過(guò)程，我們?cè)诿總€(gè)觸發(fā)器的輸出端Q連接一個(gè)邏輯電平探測(cè)器，能夠顯示0和1。把LOGICPROBE(BIG)元件拖到圖形編輯區(qū)內(nèi)，連續(xù)雙擊鼠標(biāo)三次，得到四個(gè)邏輯探測(cè)器。分別接到每個(gè)JK觸發(fā)器的輸出端Q上。最后一個(gè)觸發(fā)器為最高位(MSB)。 同時(shí)，把七段數(shù)碼顯示拖入編輯區(qū)。數(shù)碼管的最左端是高位，分別和各觸發(fā)器的輸出端Q相連，如圖1-37所示。,圖1-37 加上邏輯電平探測(cè)器和七段數(shù)碼管后的電路 按下仿真運(yùn)行按鈕，四個(gè)邏輯探測(cè)器組成的四位二進(jìn)制數(shù)從00001111變化，而七段數(shù)碼管則顯示0F。另外我們還觀察到每個(gè)器件的連線端都有紅藍(lán)兩色小方塊來(lái)顯示該端的電平變化，紅色為高電平，藍(lán)色為低電平。,如圖1-38所示，十六進(jìn)制計(jì)數(shù)器計(jì)到14，顯示“E”。 圖1-38 連接好的異步四位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器,4. 電路波形的生成 有時(shí)為了方便分析，我們還會(huì)在已繪制好的圖中加上波形圖。在一個(gè)波形圖中，可以插入多個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的波形，它們既可以是數(shù)字波形，也可以是模擬波形或是其他形式的波形?，F(xiàn)在我們想把上圖中四個(gè)觸發(fā)器的輸出端Q的波形分別顯示出來(lái)。首先要把一個(gè)電壓探針接在被測(cè)點(diǎn)，左側(cè)圖標(biāo) 和 分別為電壓和電流探針。四個(gè)電壓探針?lè)謩e命名為Q1、Q2、Q3和Q4。單擊左側(cè)圖標(biāo) ，選擇插入波形的種類。如圖1-39所示，選擇數(shù)字波形(DIGITAL)或數(shù)字模擬混合波形(MIXED)。,圖1-39 加上邏輯探針后的圖形 接下來(lái)放置波形。選擇主菜單【Graph】【Edit Graph】，在圖形編輯區(qū)的下方單擊鼠標(biāo)左鍵拖出一個(gè)長(zhǎng)方形波形區(qū)域，再次單擊左鍵確定。選擇【Graph】【Add Trace】，添加軌跡，在彈出的對(duì)話框中，選擇右側(cè)的數(shù)字(Digital)波形，選中Pro,be P1 中的Q1(電壓探針加上后，所有探針的名稱自動(dòng)出現(xiàn)在這里)，單擊“OK”(如圖1-40所示)，Q1的坐標(biāo)出現(xiàn)在波形圖中。繼續(xù)選擇【Graph】【Add Trace】，選中Q2，重復(fù)上一步驟，直到四點(diǎn)波形坐標(biāo)都加到圖形中為止。選擇主菜單【Graph】【Edit Graph】，把波形標(biāo)題更改為“DIGITAL ANALYSIS”(數(shù)字波形分析)，把停止時(shí)間改為16，如圖1-41所示。,圖1-40 加入Q1的軌跡 圖1-41 修改波形標(biāo)題橫坐標(biāo)單位,選擇“Graph”“Simulate Graph”或按空格鍵，生成波形。不需要運(yùn)行仿真，只要執(zhí)行此命令，四個(gè)探測(cè)點(diǎn)的波形就自動(dòng)生成了，如圖1-42所示。這種波形不同于示波器顯示的波形，它能夠靜態(tài)地保留在原理圖中，供讀者分析或隨圖形一起輸出打印。當(dāng)按下空格鍵后，它可以再次刷新生成。 圖1-42 計(jì)數(shù)器的波形圖,左擊波形圖的綠色標(biāo)題欄部分，可全屏顯示波形，并可根據(jù)全屏顯示的菜單更改波形及背景的顏色，拉動(dòng)豎線，在左側(cè)查看各時(shí)刻各觀測(cè)點(diǎn)電平的高低等。 5. 變式演練 設(shè)計(jì)一個(gè)555多諧振蕩器，輸出一個(gè)10Hz的方波。根據(jù)計(jì)算公式，取C1為473(0.047F)，設(shè)R1與R2相等，則R1=R2=100k。元件清單如表1-4所示。,表1-4 多諧振蕩器元件清單 在電容C1一端和555的輸出端3分別放置電壓探針，以生成這兩點(diǎn)的波形。其中Vc選擇為模擬波形(Analog)，Vo為數(shù)字波形(Digital)。波形的停止時(shí)間不要選得太大，以免生成時(shí)間太長(zhǎng)，因?yàn)橹芷跒?0ms，停止時(shí)間選為40ms即可。,另外把這兩點(diǎn)的波形接到示波器上觀察。從虛擬儀器中拖出示波器，按圖1-43接好。 單擊仿真運(yùn)行開(kāi)始按鈕 ，自動(dòng)彈出示波器界面。通過(guò)選擇和調(diào)整相應(yīng)按鈕和旋鈕，把電容的充放電波形和輸出方波顯示出來(lái)，如圖1-44所示。單擊仿真停止按鈕 ，示波器自動(dòng)關(guān)閉，最好不要在示波器界面上關(guān)閉示波器，否則下次仿真運(yùn)行時(shí)示波器將不會(huì)再出現(xiàn)，需要從主菜單的“Debug”“Digital Oscilloscope”中調(diào)出。,圖1-43 555多諧振蕩器,圖1-44 示波器界面,1.2.4 89C51與8255接口電路的調(diào)試及仿真,以上兩個(gè)例子是基于電工電子技術(shù)的電路設(shè)計(jì)與仿真。其實(shí)，Proteus真正超群之處在于它對(duì)單片機(jī)電路的設(shè)計(jì)與仿真。它與單片機(jī)的程序設(shè)計(jì)軟件Keil兼容，能夠把Keil編譯好的“*.Hex”文件置入Proteus的單片機(jī)硬件中，從而實(shí)現(xiàn)軟硬件一體的電路仿真。 首先要確定計(jì)算機(jī)中已經(jīng)安裝了Keil 軟件，當(dāng)然也可以在Proteus ISIS提供的源代碼編輯器中來(lái)進(jìn)行，具體參看第7章。在Keil中新建一個(gè)“Test 1.uv2”工程文件，在其下的“test1.asm”文件中的匯編程序如圖1-45所示。,圖1-45 Keil 軟件下的匯編程序 這段程序首先設(shè)8255 I/O 的控制地址為7FFFH；接下來(lái)的三句是寫8255的控制字80H到8255的7FFFCH，設(shè)8255的PA口為輸出口；最后兩句把一個(gè)字節(jié)數(shù)0FH通過(guò)數(shù)據(jù)指針?biāo)偷?255的PA口。編譯后生成“Test1.hex”文件。,這段程序首先設(shè)8255 I/O 的控制地址為7FFFH；接下來(lái)的三句是寫8255的控制字80H到8255的7FFFCH，設(shè)8255的PA口為輸出口；最后兩句把一個(gè)字節(jié)數(shù)0FH通過(guò)數(shù)據(jù)指針?biāo)偷?255的PA口。編譯后生成“Test1.hex”文件。 在Proteus中，照?qǐng)D1-46拾取元件并連接電路。元件清單為AT89C51、74LS373、8255A、LOGICPROBE，其中74LS373為地址鎖存器。,圖1-46 仿真運(yùn)行中的電路 電路連接好后，雙擊AT89C51芯片，出現(xiàn)如圖1-47所示的對(duì)話框。在“Program File”一項(xiàng)中查找“test1.hex”文件的路徑并加上該文件即可。,開(kāi)始仿真，則8255的PA口輸出如圖1-46所示的00001111數(shù)值，即0FH。這和在Keil 中的匯編語(yǔ)言程序相吻合。 圖1-47 Keil 的“test 1.hex”文件載入單片機(jī)AT89C51中,以上三個(gè)例子分別為電路分析、電子技術(shù)和單片機(jī)技術(shù)中的三個(gè)電路，可以照顧到初學(xué)者的不同知識(shí)層次。這里，我們只介紹了Proteus的部分功能，即電路設(shè)計(jì)與仿真，因?yàn)榉抡嫘Ч恼故究梢栽黾映鯇W(xué)者學(xué)習(xí)的興趣，使初學(xué)者對(duì)此軟件有一個(gè)總體的把握。其實(shí)，Proteus軟件還有與Protel軟件同樣的電子線路設(shè)計(jì)與制版功能。其閃光之處還在于其對(duì)單片機(jī)電路的仿真，正如最后一個(gè)例子所介紹的，它能把單片機(jī)的程序嵌入到硬件中，實(shí)現(xiàn)其他仿真軟件所不能實(shí)現(xiàn)的仿真效果。,