Proteus电子电路设计及仿真

Proteus VSM是一款强大的电子仿真软件系统，其集成原理图设计、程序编写联调、PCB布板等众多功能于一身，深受电子爱好者及工程技术人员欢迎。

本书在修正和完善第1版的基础上，以最新版本的Proteus 8.0中文版为蓝本，由浅入深、循序渐进地介绍了Proteus 8.0中各部分知识及其在电子设计中的应用，包括Proteus 8.0基础知识、基本操作、基础设置、模拟电子应用、数字电子应用、单片机应用及PCB布板应用。全书通过基础知识和实例训练相结合的方式讲解Proteus的强大功能，且在其中穿插了模电、数电及单片机的知识，配书光盘中有本书实例的详细视频讲解。

目 录

第1章 Proteus概述 1

1.1 Proteus简介和历史 1

1.1.1 简介 1

1.1.2 历史 2

1.2 Proteus的应用领域 2

1.3 Proteus VSM组件 3

1.4 Proteus设计流程 3

1.4.1 自顶向下设计 4

1.4.2 自下而上设计 4

1.5 Proteus的安装方法 5

1.6 Proteus的启动和退出 8

1.7 Proteus的主页 9

1.7.1 菜单栏和工具栏 10

1.7.2 选项卡 11

1.7.3 准备开始框 11

1.7.4 开始框 11

1.8 Proteus工程的新建 12

1.9 Proteus的系统设置 16

1.9.1 全局设置 16

1.9.2 仿真设置 17

1.9.3 PCB设计设置 18

1.9.4 崩溃报告设置 19

第2章 Proteus ISIS基本操作 23

2.1 Proteus ISIS工作界面 23

2.1.1 编辑窗口 23

2.1.2 预览窗口 25

2.1.3 对象选择器 25

2.1.4 菜单栏与主工具栏 26

2.1.5 状态栏 27

2.1.6 工具箱 27

2.1.7 方向工具栏与仿真按钮 29

2.2 模板设置 30

2.2.1 模板风格设置 30

2.2.2 图表设置 30

2.2.3 图形设置 31

2.2.4 文本设置 31

2.2.5 图形文本设置 32

2.2.6 交点设置 33

2.3 系统参数设置 33

2.3.1 属性定义设置 33

2.3.2 图纸大小设置 34

2.3.3 文本编辑选项设置 34

2.3.4 快捷键设置 34

2.3.5 动画选项设置 35

2.3.6 仿真选项设置 36

2.4 Proteus的元器件清单 42

2.4.1 HTML View（查看HTML） 43

2.4.2 Property Editor（属性编辑器） 44

2.4.3 BOM Template（BOM模板） 44

2.4.4 BOM Categories（BOM类别） 45

2.4.5 BOM Fields（BOM字段） 45

2.4.6 Generate BOM（生成BOM） 46

实例2-1 原理图绘制实例 47

第3章 Proteus ISIS电路图绘制 50

3.1 绘图模式及命令 50

3.1.1 Component（元器件）模式 51

3.1.2 Junction dot（节点）模式 52

3.1.3 Wire label（连线标号）模式 52

3.1.4 Text scripts（文字脚本）模式 53

3.1.5 Buses（总线）模式 55

3.1.6 Subcircuit（子电路）模式 55

3.1.7 Terminals（终端）模式 56

3.1.8 Device Pins（器件引脚）模式 58

3.1.9 2D图形工具 59

3.2 导线的操作 59

3.2.1 两对象连线 59

3.2.2 连接点 60

3.2.3 重复布线 60

3.2.4 拖动连线 60

3.2.5 移走节点 61

3.3 对象的操作 62

3.4 绘制电路图进阶 63

3.4.1 替换元器件 63

3.4.2 隐藏引脚 63

3.4.3 设置头框 64

3.4.4 设置连线外观 66

3.5 典型实例 66

实例3-1 共发射极放大电路的绘制 66

实例3-2 JK触发器组成的三位二进制同步计数器的绘制与测试 69

实例3-3 KEYPAD的绘制及仿真 72

实例3-4 单片机控串行输入并行输出移位寄存器的绘制 79

第4章 Proteus ISIS分析及仿真工具 83

4.1 虚拟仪器 83

4.2 探针 86

4.3 图表 86

4.4 激励源 89

4.4.1 直流信号发生器DC设置 90

4.4.2 幅度、频率、相位可控的正弦波发生器SINE设置 90

4.4.3 模拟脉冲发生器PULSE设置 91

4.4.4 指数脉冲发生器EXP设置 92

4.4.5 单频率调频波信号发生器SFFM设置 93

4.4.6 PWLIN分段线性脉冲信号发生器设置 93

4.4.7 FILE信号发生器设置 93

4.4.8 音频信号发生器AUDIO设置 94

4.4.9 单周期数字脉冲发生器DPULSE设置 95

4.4.10 数字单边沿信号发生器DEDGE设置 96

4.4.11 数字单稳态逻辑电平发生器DSTATE设置 96

4.4.12 数字时钟信号发生器DCLOCK设置 97

4.4.13 数字模式信号发生器DPATTERN设置 97

4.5 典型实例 98

实例4-1 共发射极放大电路分析 98

实例4-2 ADC0832电路时序分析 102

实例4-3 共发射极应用低通滤波电路分析 105

第5章 模拟电路设计及仿真 109

5.1 运算放大器基本应用电路 109

5.1.1 反相放大电路 110

5.1.2 同相放大电路 111

5.1.3 差动放大电路 112

5.1.4 加法运算电路 114

5.1.5 减法运算电路 115

5.1.6 微分运算电路 116

5.1.7 积分运算电路 116

实例5-1 PID控制电路分析 118

5.2 测量放大电路与隔离放大电路 120

5.2.1 测量放大电路 120

实例5-2 测量放大器测温电路分析 122

5.2.2 隔离放大电路 123

实例5-3 模拟信号隔离放大电路分析 124

5.3 信号转换电路 126

5.3.1 电压比较电路 126

5.3.2 电压/频率转换电路 131

5.3.3 频率/电压转换电路 132

5.3.4 电压/电流转换电路 133

5.3.5 电流/电压转换电路 134

5.4 移相电路与相敏检波电路 135

5.4.1 移相电路 135

5.4.2 相敏检波电路 137

实例5-4 相敏检波器鉴相特性分析 139

5.5 信号细分电路 140

实例5-5 电阻链二倍频细分电路分析 141

5.6 有源滤波电路 143

5.6.1 低通滤波电路 143

5.6.2 高通滤波电路 145

5.6.3 带通滤波电路 148

5.6.4 带阻滤波电路 149

5.7 信号调制/解调电路 150

5.7.1 调幅电路 151

5.7.2 调频电路 153

5.7.3 调相电路 155

5.8 函数发生电路 156

5.8.1 正弦波信号发生电路 156

实例5-6 电容三点式振荡电路分析 158

5.8.2 矩形波信号发生电路 161

5.8.3 占空比可调的矩形波发生电路 162

5.8.4 三角波信号发生电路 164

5.8.5 锯齿波信号发生电路 164

实例5-7 集成函数发生器ICL8038电路分析 164

第6章 数字电路设计及仿真 169

6.1 基本应用电路 169

6.1.1 双稳态触发器 169

6.1.2 寄存器/移位寄存器 172

实例6-1 74LS194 8位双向移位寄存器分析 172

6.1.3 编码电路 174

6.1.4 译码电路 176

实例6-2 CD4511译码显示电路分析 177

6.1.5 算术逻辑电路 178

6.1.6 多路选择器 180

6.1.7 数据分配器 181

6.1.8 加/减计数器 182

6.2 脉冲电路 185

6.2.1 555定时器构成的多谐振荡器 185

实例6-3 占空比与频率均可调的多谐振荡器分析 189

6.2.2 矩形脉冲的整形 191

6.3 电容测量仪 195

6.3.1 电容测量仪设计原理 195

6.3.2 电容测量仪电路设计 195

6.4 多路电子抢答器 199

6.4.1 简单8路电子抢答器 199

6.4.2 8路带数字显示电子抢答器 200

第7章 单片机仿真 205

7.1 Proteus与单片机仿真 206

7.1.1 创建源代码文件 206

7.1.2 编辑源代码程序 207

7.1.3 生成目标代码 208

7.1.4 使用第三方IDE 208

7.1.5 单步调试 209

7.1.6 断点调试 210

7.1.7 Multi-CPU调试 210

7.1.8 弹出式窗口 210

7.2 WinAVR编译器 217

7.2.1 WinAVR编译器简介 217

7.2.2 安装WinAVR编译器 218

7.2.3 WinAVR的使用 220

7.3 ATmega16单片机概述 225

7.3.1 AVR系列单片机特点 225

7.3.2 ATmega16总体结构 227

7.4 I/O端口及其第二功能 236

7.4.1 端口A的第二功能 236

7.4.2 端口B的第二功能 237

7.4.3 端口C的第二功能 238

7.4.4 端口D的第二功能 238

实例7-1 使用Proteus仿真键盘控LED 239

7.5 中断处理 243

7.5.1 ATmega16中断源 243

7.5.2 与中断相关的I/O寄存器 244

7.5.3 中断处理 248

实例7-2 使用Proteus仿真中断唤醒的键盘 249

7.6 ADC模拟输入接口 254

7.6.1 ADC特点 254

7.6.2 ADC的工作方式 255

7.6.3 ADC预分频器 255

7.6.4 ADC的噪声抑制 257

7.6.5 与ADC相关的I/O寄存器 258

7.6.6 ADC噪声消除技术 261

实例7-3 使用Proteus仿真简易电量计 261

7.7 通用串行接口UART 266

7.7.1 数据传送 267

7.7.2 数据接收 267

7.7.3 与UART相关的寄存器 268

实例7-4 使用Proteus仿真以查询方式与虚拟终端及单片机之间互相通信 275

实例7-5 使用Proteus仿真利用标准I/O流与虚拟终端通信调试 280

7.8 定时器/计数器 284

7.8.1 T/C0 285

7.8.2 T/C1 289

7.8.3 T/C2 295

7.8.4 定时器/计数器的预分频器 297

实例7-6 使用Proteus仿真T/C0定时闪烁LED灯 298

实例7-7 使用Proteus仿真T/C2产生信号T/C1进行捕获 302

实例7-8 使用Proteus仿真T/C1产生PWM信号控电机 307

实例7-9 使用Proteus仿真看门狗定时器 313

7.9 同步串行接口SPI 315

7.9.1 SPI特性 315

7.9.2 SPI工作模式 316

7.9.3 SPI数据模式 317

7.9.4 与SPI相关的寄存器 318

实例7-10 使用Proteus仿真端口扩展 320

7.10 两线串行接口TWI 326

7.10.1 TWI特性 326

7.10.2 TWI的总线仲裁 326

7.10.3 TWI的使用 327

7.10.4 与TWI相关的寄存器 327

实例7-11 使用Proteus仿真双芯片TWI通信 330

7.11 综合仿真 336

实例7-12 使用Proteus仿真DS18B20测温计 336

实例7-13 使用Proteus仿真电子万年历 348

实例7-14 使用Proteus仿真DS1302实时时钟 362

第8章 PCB布板 369

8.1 PCB概述 369

8.2 Proteus ARES的工作界面 369

8.2.1 编辑窗口 370

8.2.2 预览窗口 371

8.2.3 对象选择器 371

8.2.4 菜单栏与主工具栏 371

8.2.5 状态栏 373

8.2.6 工具箱 373

8.3 ARES系统设置 375

8.3.1 默认规则设置 375

8.3.2 网格设置 376

8.3.3 使用板层设置 376

8.3.4 板层对设置 377

8.3.5 文本风格设置 377

8.3.6 板的属性设置 378

8.3.7 从模板中调取技术数据 379

8.3.8 把当前版图保存为技术数据 380

8.3.9 显示选项设置 380

8.3.10 环境设置 381

8.3.11 选择过滤器设置 382

8.3.12 快捷键设置 383

8.3.13 颜色设置 384

8.3.14 区域操作设置 384

8.3.15 恢复默认设置 385

实例8-1 PCB布板流程 386

参考文献 398

本书共分为7章，内容包括PROTEUS概述、PROTEUS从概念到产品的快速设计过程、PROTEUS虚拟仿真工具、基于PROTEUS ISIS的电路仿真、基于PROTEUS ISIS的模拟电路仿真、基于PROTEUS ISIS的数字电路仿真、基于PROTEUS ISIS的单片机电路仿真。

本书可作为高等职业院校电子信息类、机电类专业与职工大学、函授大学、电视大学等相关专业的教材，也可作为有关工程技术人员的参考书，还可作为PROTEUS培训教材和PROTEUS爱好者的自学参考书。