Proteus在电子线路仿真中的应用

文/易凤葵

电子仿真设计是电子线路的核心，在电子线路学习和设计过程中起着至关重要的作用。计算机的发展给社会各个方面都带来了巨大的进步，Proteus这一软件为电子线路仿真提供了一个强大的实验平台，虽然它是一个虚拟的实验软件，但却能精准而直观地对电子线路进行电子仿真设计。目前，我国技工院校电子线路相关专业的研究中，主要有两种研究实验方法，一种是实际操作，将各种实际元件放在试验箱中，让学生亲自动手操作，锻炼学生的实际操作能力，但是这种方法需要耗费大量的资源和资金，缺点较明显，而且效率不高，对于使用者来说，第二种方法更容易接受，也就是用Proteus这个软件进行实验，也能降低进行实验和设计的成本，而且这个软件的操作不繁琐，仿真程度也较高，实验结果易于理解，因此，这个软件在各技工院校的电子线路仿真中应用较为广泛。

本文以Proteus软件为主要内容，详细介绍了Proteus软件在电子线路仿真设计的应用。

1 Proteus软件的功能及其实验设计

Proteus软件的电路仿真功能之所以如此强大，是因为它拥有独一无二的单片机仿真功能和PCB电路制板功能，它是一个集成化的电子线路仿真虚拟软件。Proteus软件可以分为两部分，分别是ISIS和ARES应用软件，在一般情况下ARES应用软件的运行时为了辅助PCB的运行，这两个软件分别发挥着不同的作用。其中ISIS应用软件是进行电子线路仿真设计的基础平台，它是一个利用智能原理图来运行的输入系统，它自身系统中的元件库及其丰富；而ARES应用软件是一个高级的PCB电路布线编辑的软件。Proteus软件完整的使用过程为对电子线路原理图进行设计，然后对单片机进行编程，运用该系统进行仿真，再到最后的对PCB进行设计，这一完整的设计真正实现了从理论到实际产品的转化。

2 对四路彩灯进行设计与电子线路仿真

四路彩灯是电子线路仿真设计中的一个典型且简单的课题，对四个彩灯亮度的控制主要通过纯硬件电路来实现，使四个彩灯的亮或者灭按照设计者的要求显示。虽然在Proteus软件下利用单片机能够轻松地完成这个课题，但是在学习电子线路仿真的过程中，这种纯硬件的电路仿真设计对于学习者有很大的帮助，能加深学习者对数字逻辑关系的理解与掌握，Proteus软件界面直观简洁，能让学习者有一种身历其境的实验效果，也为电子线路仿真的学习过程中带来了不一样的色彩。

2.1 四路彩灯实验的设计要求

实验需设计由一个彩灯控制整个电路，然后利用纯硬件电路让四个彩灯完成下列三个过程：

（1）四个彩灯逐个依次点亮，每个灯亮1s，四个灯一共亮4s；

（2）四个彩灯逐个依次熄灭，先亮的灯后熄灭，此过程一共需4s；

（3）四个彩灯同时亮1下，灭1下，一共闪4下，此过程一共需4s。

2.2 四路彩灯电路分析设计

在一定的电子线路仿真学习的基础上对四路彩灯进行设计，我们可以利用四个发光二极管来代替四个彩灯，要在12s内完成三个实验的循环过程。在实验中，四个彩灯需要连接在四位双向通用移位寄存器74LS194的Q0～Q3上，然后再考虑实验的控制方式。

根据四路彩灯课题的设计要求，四个彩灯的闪烁周期为12s，其中前8s需完成逐个依次点亮和熄灭这个过程，已知每个彩灯信号频率都为1Hz，后4s需完成同时闪烁4次的过程。

所以后4s的频率应该是前8s频率的两倍，后4s的频率即为2Hz。在理论上我们可以使用频率为555Hz的定时器来产生2Hz的方波信号，然后再利用D触发器的分频来产生1HZ的方波信号。

我们可以用S1S0按照01、10、11的顺序来实现四路彩灯的三个状态的循环，为了更准确的理解和掌握这种逻辑电路，我们可以使用D触发器来设计一个新的计时器，为了实现对s1s0的控制，可以将时钟周期设为4s，可以用脉冲信号源来代替时钟产生的电路。

2.3 对电路仿真性的验证

首先，在Proteus软件中进行电路仿真的操作，我们可以单击Proteus软件的ISIS界面上的“Play”，然后，我们可以直观地在软件中观察到电路中各个节点的电平的高低情况，与此同时这四个彩灯也会依次按照操作要求进行亮或者灭的操作。如果实验结果不能满足实验设计的要求，我们可以根据彩灯的亮或者暗和在各个节点的电平情况找出实验中存在的问题进行修改，最终顺利完成此实验。在做实验的过程中，学习者可以更好的掌握与理解所学的电路仿真设计有关知识。

3 四路彩灯中单片机的设计

目前，单片机被越来越多的人应用，在对电子线路仿真的学习过程中，我们不能只在课本上学习理论，而且只看课本也会让很多学习者感到乏味，学习效果自然不高，而利用实物设计实验又太耗费成本以及时间和精力，因此，Proteus软件的出现为电子线路仿真的学习带来了曙光，为学习者提供了一个强大的学习和实验平台，它的特色单片机正是学习者迫切需要的。

在Proteus软件的ISIS界面可以进行电子线路的绘制，这个实验的电路相对来说较简单，我们可以从元件库中调出名为AT89C51的单片机，先把它放在软件的编辑窗口的合适位置，并在AT89C51的单片机的18和19引脚上接入时钟电路，分别为C1、C2和晶振X1，在9号引脚上插入复位电路，分别为R1和R3，然后把D1～D4这四个发光二极管接入P10～P13上，最后，在后边串联限流电阻即可。

软件的编制：需在Keil软件中完成程序的编辑，首先，打开此软件，然后鼠标右键单击Project/New uVision Project新建一个工程，在保存此工程时界面会弹出一个“选择单片机型号”的对话框，选择使用Atmel的89C51即可。实验最后设置需要生成的“HEX”文件。

运用C语言程序进行编译，有错误出现及时修改即可，直到没有任何错误，软件可运行时，这时保存路径中会出现一个“HEX”的目标代码文件。

4 Proteus软件在电路中的应用分析

在以后的发展工作中，我们不仅要重视Proteus这类仿真软件的发展，更要通过科技的发展来研究Proteus软件在未来的发展走向，Proteus软件它需要在一系列实用的电路中不断改进，这样才能真正的把每一个生产环节都做最好。所以，在分析Proteus软件在电子线路仿真中的应用时，我们应着重研究它在实际实验的实用性和适用性，来更好地展现Proteus仿真软件的应用。这样我们才能让它的功能不断强大，为以后电子系统的发展打下牢固的基础。

本文结合电子线路仿真实验详细地介绍了Proteus软件的应用，我们可以看出Proteus软件在使用上非常方便，它的功能也非常强大，它可以作为很多技工院校电子线路相关课程的学习工具，学生可利用此软件巩固和加深自己的学习知识，也避免课本上的理论枯燥乏味，学生失去学习的兴趣，课本上的内容也有一定的局限性，利用此软件可以让学生拓宽学习和实验的视野，弥补在理论课本以及课堂中的不足，给学生在学习和实验过程中带来很大乐趣。最重要的一点，Proteus软件可以降低实际实验的成本，也节约了很多资源。在电子线路的设计中，至关重要的一个步骤是对线路进行调试和设计，我们在使用Proteus软件时也要有一定的操作规范，由此来完成对相关参数的规范和调整。Proteus软件能让使用者在有限的时间里高效地完成相关研究。本文利用四个彩灯的实际例子，充分展现了Proteus软件的优越性。我们要推动该软件的发展，最大限度地发挥该软件的作用。