Proteus——棉检电子仪器开发的最佳平台<br/>

Proteus——棉检电子仪器开发的最佳平台

2013-08-15朱其祥吴国新徐守东刘从九

中国棉花加工 2013年3期

■朱其祥吴国新徐守东刘从九

〔安徽财经大学，安徽蚌埠 233041〕

仿真技术的广泛应用推动了各行各业的快速发展，对电子产品设计带来变革。Proteus仿真软件为棉检电子仪器从概念到设计完整的开发过程提供了最佳平台，不仅能够解决传统资金短缺问题，而且可以提高开发效率、降低开发成本、提升开发速度，具有较高的推广应用价值。

1 引言

随着棉花质量检验体制改革的不断深入，棉花仪器化检验也在不断地完善中，棉花质量公证检验也由人工感官检验过渡为仪器化检验，大幅度提高了检验的公信力。新体制下的棉花仪器化检验覆盖率因检验数量的递增而逐年提高，这就需要大量快速、可靠、自动化程度高的棉花检验仪器，其智能化和数字化技术是我国向全面仪器化检验迈进的关键，也是我国棉花检验技术的必然发展方向。Proteus仿真软件为棉检电子仪器从概念到设计完整的开发过程提供了最佳平台，不仅能够解决传统资金短缺问题，而且可以提高开发效率、降低开发成本、提升开发速度，具有较高的推广应用价值。

2 Proteus仿真软件简介

Proteus是英国Labcenter electronics公司研发的EDA仿真软件，是目前最先进最完整的、使用最方便、仿真能力突出的设计仿真工具；是电子应用系统设计和实时交互仿真、PCB设计的最佳平台。Proteus可以仿真模拟电路、数字电路，以及模拟/数字混合电路，具有PC调试器、SPI调试器、RS232动态仿真、键盘和LCD系统仿真，更具特色的是可以对微处理器及其外围器件一起进行仿真分析以及与第三方集成开发环境如KeilμVision、MPLAB IDE和IAR EWARM等实现无缝集成。它真正实现了在计算机上完成从原理图（电路设计、电路分析与仿真、单片机代码级调试与仿真、系统测试与功能验证）到形成PCB制板图的完整仿真设计(虚拟样机)过程。

直观、逼真、出色的仿真功能源于其丰富优秀的仿真模型。Proteus有超过50000个元件模型，近5000个封装模型，除了常用的电阻电容电感、二极管三极管、存储器、点阵数码显示器外，独特的微控制器模型如 ARM7、MSP、AVR、PIC、HCll、805x 使其在嵌入式系统仿真设计领域独领风骚，Proteus还提供了自建元器件模型的条件。除此之外，还提供了功能强大的虚拟实验室（有虚拟示波器、虚拟逻辑分析仪、各种虚拟信号源）以及可作精确测量与分析（例傅里叶分析、噪声分析等）的高级图表仿真（ASF）。所以，Proteus也是检测、测试与分析的平台。

正因如此，Proteus在电类教学、单片机应用产品研发、科研及测试技术中都获得了愈来愈广泛的应用，正成为电子产品设计、改进、升级的重要手段。Proteus在全世界拥有越来越多的使用者，例如：摩托罗拉、飞利浦、微芯、索尼、三洋、美的、格力等众多企业用户以及斯坦福、剑桥、香港理工、清华、中山、上海交通等数千所大学用户，这也充分说明了Proteus软件的强大功能和实用性。

3 虚拟样机的Proteus仿真设计过程

传统的电子设计流程是先设计电路图、购买元器件，然后制板、调试，最后进行测试。这个过程一般需要反复多次进行，以达到设计要求，若采用EDA技术，则在原理图设计阶段就可以进行评估，验证所设计的电路是否达到要求的技术指标，还可以通过改变元器件参数使整个电路的性能最优化，大大节省了设计时间与经费，提高了设计效果和质量。

例如一个单片机应用系统的传统设计过程，可将它分为三大步：①硬件设计，包括原理图设计、PCB电路板设计、制作与安装或实物样品制作；②软件设计、调试、汇编编译等；③系统调试，即硬、软件联合调试。对小而简单的单片机应用产品而言，电路设计约1天，等待PCB制版时间约2周，物理样品制作时间约2天，软件设计约1天，系统调试约1天，总共约3周时间。由于调试时必须在实物样品中运行，软硬件的设计很难一次性达到设计目标，因此要不断地对实物硬件和软件进行修正、调试，开发难度提高，这样的设计过程非常费时、繁杂，设计周期很长。

Proteus仿真技术促进了单片机应用产品设计过程的变革，也可将它分为三大步：①Proteus仿真设计。在计算机的Proteus平台上进行原理图设计，软件设计和系统（实时、交互式、协同）仿真与调试，可以非常方便地在仿真系统中随时进行电路修改、程序修改，是一种过程与结果可视化的设计，边仿真边修改，直到设计目标完成为止。这当中没有实物硬件不可靠带来的干扰，也就没有耗时、耗力、耗神地排错调试。另外还可用各种虚拟仪器对电路、系统运行状态进行测试和分析，丰富的资料为电路完善提供了便捷之路，所以开发周期短、效率高、开销少、质量好。在设计目标达到后才进行实物制作，对于不太复杂的系统，基本是一次性地完成实物系统调试。②Proteus PCB电路板设计。仿真正确后可直接转到Proteus ARES高级布线编辑软件，ARES集成了自动器件放置和基于形状的高效撤销/重试自动布线器；也可手工布线，最后还提供PCB板的3D视图，可缩放且正、反全方位转动观察控制板情况。③制版与物理样品制作。系统可输出通用的Gerber光绘文件，也可输出ODB++格式的生产文件，将生产文件送到PCB制版厂进行制版，经安装、调试直至产品成功。