2.3 Proteus快速入门

英国Labcenter公司推出的Proteus软件采用虚拟技术，很好地解决了单片机及其外围电路的设计和协同仿真问题，可以在没有单片机实际硬件的条件下，利用个人计算机实现单片机软件和硬件的同步仿真，仿真结果可以直接应用于真实设计，极大地提高了单片机应用协同的设计效率，同时也使得单片机的学习和应用开发变得容易与简单。

Proteus软件包提供了丰富的元件库，可以根据不同要求设计各种单片机应用系统。该软件已有20多年的使用历史，它针对单片机应用，可以直接在基于原理图的虚拟模型上进行软件编程和虚拟仿真调试，配合虚拟示波器、逻辑分析仪等，用户能看到单片机系统运行后的输出/输入结果。

2.3.1 集成Proteus ISIS环境

在计算机中安装好Proteus后，启动Proteus ISIS，进入ISIS窗口，如图2-15所示。ISIS的编辑界面完全为Windows风格，主要包括标题栏、菜单栏、工具栏（包括命令工具和模式工具栏）、状态栏、仿真控制按钮、方位控制按钮、对象选择窗口、原理图编辑窗口和预览窗口。

其中标题栏用于指示当前设计的文件名；状态栏仅显示当前鼠标的坐标值；原理图编辑窗口用于放置元器件，进行连线，绘制原理图；预览窗口用于预览选中的对象，或以原理图中的某点为中心快速地显示整个原理图。

1.菜单栏

ISIS菜单栏包括各种命令操作，利用菜单栏中的命令可以实现ISIS的所有功能，它主要包括File、View、Edit、Library、Tools、Design、Graph、Source、Debug、Template、System和Help等12个下拉菜单。

（1）File（文件）菜单

该菜单包括新建设计文件、打开（装载）已有的设计文件、保存设计、导入/导出部分文件、打印设计、显示最近的设计文件，以及退出ISIS系统等常用操作。其中ISIS设计文件的后缀名为“.DSN”，部分文件的后缀名为“.SEC”。

（2）View（视图）菜单

该菜单包括重绘当前视图、是否显示栅格、鼠标显示样式（无样式、“×”号样式、“大+”号字样式）、捕捉间距设置、原理图缩放、元器件平移以及各个工具栏的显示与否。

（3）Edit（编辑）莱单

该菜单包括撤销/恢复操作、通过元器件名查找元器件、剪切、复制、粘贴，以及分层设计原理图时元器件上移或下移一层操作等。

（4）Library（库）菜单

该菜单包括从元件库中选择元器件及符号、创建元器件、元器件封装、分解元器件操作、元器件库编辑、验证封装有效性、库管理等操作。

（5）Tools（工具）菜单

该菜单包括实时注解、实时捕捉栅格、自动布线、搜索标签、属性分配工具、全局注解、导入ASCII数据文件、生成元器件清单、电气规则检查、网络表编译、模型编译等操作。

（6）Design（设计）菜单

该菜单包括编辑设计属性、编辑当前图层的属性、进行设计注释、电源端口配置、新建一个图层、删除图层、转到其他图层，以及层次化设计时在父图层与子图层之间的转移等操作。

（7）Graph（图形）菜单

该菜单包括编辑图形、添加跟踪曲线、仿真图形、查看日志、一致性分析和某路径下文件批处理模式的一致性分析等操作。

（8）Source（源）菜单

该菜单包括添加/删除源文件、添加/删除代码生成工具、设置外部文本编辑器和编译操作。

（9）Debug（调试）菜单

该菜单包括启动调试、执行仿真、设置断点、限时仿真、单步执行，以及对弹出的调试窗口的设置等操作。

（10）Template（模板）菜单

该菜单主要包括设置图形格式、文本格式、元器件外观特征（线条颜色和填充颜色等）、连接点样式等操作。

（11）System（系统）菜单

该菜单包括设置ISIS编辑环境（主要包括自动保存时间间隔和初始化部分菜单）、选择文件路径、设置图纸大小、设置文本样式、快捷键分配、仿真参数设置等操作。

（12）Help（帮助）莱单

该菜单主要包括系统信息、ISIS教程文件和Proteus VSM帮助文件，以及设计实例等。

2.命令工具栏

ISIS的标准工具栏包含4部分，分别为File Toolba（r文件工具栏）、View Toolbar（视图工具栏）、Edit Toolbar（编辑工具栏）、Design Toolbar（设计工具栏），工具栏的显示与隐藏可通过View/Toolbar菜单实现。如图2-16所示，勾选或去掉相应工具栏前面的“√”，即可实现工具栏的显示或隐藏。

工具栏中的每个按钮都对应一个具体的菜单命令，各个按钮的功能如表2-11所示。

3.模式选择工具栏

该工具栏包括主模式图标、部件图标和2D图形工具图标，用来确定原理图编辑窗口的编辑模式，也就是选择不同的模式图标，在编辑窗口单击鼠标将执行不同的操作。例如选择Junction dot图标（选中图标呈凹陷状态），然后在编辑窗口单击，所执行的即为放置连接点操作。需要注意的是，和命令工具栏不同，模式选择工具栏没有对应的命令菜单项，并且该工具栏总呈现在窗口中，无法隐藏。各个模式图标所具有的功能如表2-12所示。

4.旋转、镜像控制按钮

对于具有方向性的对象，ISIS提供了旋转、镜像控制按钮，来改变对象的方向。需要注意的是，在ISIS原理图编辑窗口中，只能以90°间隔（正交方式）来改变对象的方向。各按钮的功能如表2-13所示。

5.仿真控制按钮

交互式电路仿真是ISIS的一个重要部分，用户可以通过仿真过程实时观测到电路的状态和各个输出，仿真控制按钮主要用于交互式仿真过程的实时控制，其按钮功能如表2-14所示。

2.3.2 电路原理图设计

电路原理图的设计是Proteus VSM和印制电路板设计中的第一步，也是非常重要的一步。原理图设计的好坏直接影响到后面的工作。首先，原理图的正确性是最基本的要求，因为在一个错误的基础上进行的工作是没有意义的；其次，原理图应该布局合理，以便于读图、查找和纠正错误；再次，原理图要力求美观。原理图的设计过程可分为以下几个步骤。

（1）新建设计文件并设置图纸参数和相关信息

在开始电路设计之前，用户根据电路图的复杂度和具体要求确定所用设计模板，或直接设置图纸的尺寸、样式等参数，以及文件头等与设计有关的信息，为以后的设计工作建立一个合适的工作平面。

（2）放置元器件

根据需要从元器件库中查找并选择所需的元器件，然后从对象选择器中将用户选定的元器件放置到已建立好的图纸上，并对元器件在图纸上的位置进行调整，对元器件的名称、显示状态、标注等进行设定，以方便下一步的布线工作。

（3）对原理图进行布线

该过程实际上是将事先放置好的元器件用具有意义的导线、网络标号等连接起来，使各元器件之间具有用户所设计的电气连接关系，构成一张完整的电路原理图。

（4）调整、检查和修改。在该过程中，利用ISIS提供的电气规则检查命令对前面所绘制的原理图进行检查，并根据系统提供的错误报告修改原理图，调整原理图布局，以同时保证原理图的正确和美观。最后视实际需要，决定是否生成网络表文件。

（5）补充完善

在该过程中，主要是对原理图做一些说明和修饰，以增加可读性和可视性。

（6）保存和输出

该过程主要是对设计完成的原理图进行保存、打印输出等，以供在以后的工作中使用。

在原理设计过程中，对鼠标的使用非常频繁。在ISIS中，鼠标操作与传统的方式不同，右键选取、左键编辑或移动：

右键单击——选中对象，此时对象呈红色；再次右击已选中的对象，即可删除该对象。

右键拖曳——框选一个块的对象。

左键单击——放置对象或对选中的对象编辑对象属性。

左键拖曳——移动对象。

在本节中，将以图2-17所示的P1口操作的电路原理图为例，详细介绍电路原理图的基本设计过程。

该实例主要包括了如何选择、放置、旋转、移动、删除和编辑元器件，以及如何编辑元器件属性等操作，同时具体体现了上节所介绍的部分工具栏图标的用法。

1.新建设计文件

运行ISIS，它会自动打开一个空白文件，也可以执行菜单命令File/New Design，在图2-18所示的创建新设计文件对话框中选择创建新设计文件的模板（本电路图选择的是DEFAUH模板），新建一个空白文件。不管哪种方式新建的设计文件，其默认文件名都是Untitled.dsn，其图纸样式都基于系统的默认设置，如果图纸样式有特殊要求，用户可以从System菜单进行相应的设置。

2.放置元器件

（1）选择元器件

放置元器件之前，需要先从元器件库中选择需要的元器件，以添加到对象选择器中。图2-17所示电路图所需的元器件名称及包含该元器件的元器件库名称如表2-15所示。

下面以添加AT89C51元件为例，说明选择元器件的具体步骤。

① 选择主模式图标工具栏中的图标，并选择如图2-19所示对象选择器中的P按钮，出现如图2-20所示的选择元器件对话框。

另外，直接单击编辑工具栏上的按钮，或者使用快捷键，ISIS系统默认快捷键为P（表示Pick），同样会直接出现图2-20所示的选择元器件对话框。

② 因为已经知道了AT89C51所在的元件库，所以直接在选择元器件对话框中的Category栏中选择Microprocessor ICS库，从图2-20的Resu1ts窗口中选择AT89C51，单击OK按钮，或直接双击AT89C51，即把该元件添加到了对象选择器中。

从选择元器件对话框中选择元器件，除了上述方法外，用户还可以通过直接在Keywords下的编辑框中输入元器件名称或者元器件的值来进行查找，通过勾选Match Whole Words后面的方框，用户还可以选择是进行精确查找还是进行模糊查找，也就是查找结果是否要和用户输入值完全一致。

或者用户可以交叉应用上述两种方法以限定查找结果，例如需要查找470 Ω的电阻，可以在Key Words编辑框中输入“470R”，并用鼠标单击Resistors库，可以很大程度地限制系统查找结果。

依上述方法把表2-15中其他元器件添加到对象选择器中，关闭选择元器件对话框。

（2）放置元器件

在对象选择器中添加元器件之后，就要在原理图中放置元器件。在对象选择器中，单击AT89C51，同时预览窗口将会显示所选元器件。在编辑窗口单击，放置AT89C51。

以该方法可以放置其他器件。

（3）移动元器件

在编辑窗口右击选中对象，并按住左键拖动该对象到合适的位置，然后在编辑窗口的空白处右击，撤销对象的选中状态。

（4）删除元器件

对于误放置的元器件，右键双击该对象，即可删除。如果不小心进行了误删除操作，可通过编辑工具栏中的Undo按钮，进行恢复。

（5）调整元器件方位

在编辑窗口右击选中某一器件，使其高亮显示，单击旋转按钮中的按钮，调整其方位，并依该方法调整好其他元件，最后元器件放置结果如图2-21所示。

（6）放置电源与地

在部件图标中选择按钮，单击POWER可以选择电源和地。

（7）编辑元器件标签

在编辑窗口右击选中对象，继续在选中对象上单击，即可打开该元器件的编辑对话框。或者选择主模式图标工具栏中的图标，然后在编辑窗口单击元器件，也可直接打开该元器件的编辑对话框，如图2-22所示为LED-GREEN的编辑对话框。

用户可以对对话框中的一些参数进行设置与修改。不同的元件其参数不同，对应的对话框是不一样的。

（8）编辑元器件属性

在图2-21中发现每个元器件下面都有一个〈TEXT〉框，为了保证原理图的美观，把每个〈TEXT〉去掉，需要对元器件的属性进行编辑。在即时编辑模式下，直接单击每个〈TEXT〉项，或者先选中元器件，然后单击〈TEXT〉框，进入元器件属性编辑对话框，并且单击Style项，如图2-23所示。

要取消Visible项的Follow Global属性，可取消其勾选状态，将〈TEXT〉框从原理图中隐藏。按此步骤，将每个元器件下面的〈TEXT〉框变为隐藏状态。

3.对原理图布线

ISIS编辑环境未提供专门的连线工具，省去了用户选择连线模式的麻烦。在ISIS环境下，在两个元器件之间进行连线非常简单。只需要直接单击两个元器件的连接点，ISIS即可自动定出走线路径并完成两连接点的连线操作。如果想自己决定走线路径，只需单击第一个元器件的连接点，然后在希望放置拐点的地方单击，最后单击另一个元器件的连接点即可；放置拐点的地方鼠标会呈“×”形。在布线结束后选中连线，在最初放置拐点的地方，可通过左键拖动拐点改变连线的样式。

需要注意的是，布线过程不能在即时编辑模式下进行，其他任何模式下都可以实现。按照上述步骤，通过用户自己决定走线路径的方法，连接图2-21中的各个元器件，连接后的原理图如图2-24所示。

到此就设计出了一个原理图。后面还有生成网络表文件、对原理图进行电气规则检查、标题栏、说明文字、保存、打印等内容，请读者参看有关资料。