文/易鳳葵

電子仿真設(shè)計(jì)是電子線路的核心，在電子線路學(xué)習(xí)和設(shè)計(jì)過程中起著至關(guān)重要的作用。計(jì)算機(jī)的發(fā)展給社會各個方面都帶來了巨大的進(jìn)步，Proteus這一軟件為電子線路仿真提供了一個強(qiáng)大的實(shí)驗(yàn)平臺，雖然它是一個虛擬的實(shí)驗(yàn)軟件，但卻能精準(zhǔn)而直觀地對電子線路進(jìn)行電子仿真設(shè)計(jì)。目前，我國技工院校電子線路相關(guān)專業(yè)的研究中，主要有兩種研究實(shí)驗(yàn)方法，一種是實(shí)際操作，將各種實(shí)際元件放在試驗(yàn)箱中，讓學(xué)生親自動手操作，鍛煉學(xué)生的實(shí)際操作能力，但是這種方法需要耗費(fèi)大量的資源和資金，缺點(diǎn)較明顯，而且效率不高，對于使用者來說，第二種方法更容易接受，也就是用Proteus這個軟件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，也能降低進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)的成本，而且這個軟件的操作不繁瑣，仿真程度也較高，實(shí)驗(yàn)結(jié)果易于理解，因此，這個軟件在各技工院校的電子線路仿真中應(yīng)用較為廣泛。

本文以Proteus軟件為主要內(nèi)容，詳細(xì)介紹了Proteus軟件在電子線路仿真設(shè)計(jì)的應(yīng)用。

1 Proteus軟件的功能及其實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

Proteus軟件的電路仿真功能之所以如此強(qiáng)大，是因?yàn)樗鼡碛歇?dú)一無二的單片機(jī)仿真功能和PCB電路制板功能，它是一個集成化的電子線路仿真虛擬軟件。Proteus軟件可以分為兩部分，分別是ISIS和ARES應(yīng)用軟件，在一般情況下ARES應(yīng)用軟件的運(yùn)行時為了輔助PCB的運(yùn)行，這兩個軟件分別發(fā)揮著不同的作用。其中ISIS應(yīng)用軟件是進(jìn)行電子線路仿真設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)平臺，它是一個利用智能原理圖來運(yùn)行的輸入系統(tǒng)，它自身系統(tǒng)中的元件庫及其豐富；而ARES應(yīng)用軟件是一個高級的PCB電路布線編輯的軟件。Proteus軟件完整的使用過程為對電子線路原理圖進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后對單片機(jī)進(jìn)行編程，運(yùn)用該系統(tǒng)進(jìn)行仿真，再到最后的對PCB進(jìn)行設(shè)計(jì)，這一完整的設(shè)計(jì)真正實(shí)現(xiàn)了從理論到實(shí)際產(chǎn)品的轉(zhuǎn)化。

2 對四路彩燈進(jìn)行設(shè)計(jì)與電子線路仿真

四路彩燈是電子線路仿真設(shè)計(jì)中的一個典型且簡單的課題，對四個彩燈亮度的控制主要通過純硬件電路來實(shí)現(xiàn)，使四個彩燈的亮或者滅按照設(shè)計(jì)者的要求顯示。雖然在Proteus軟件下利用單片機(jī)能夠輕松地完成這個課題，但是在學(xué)習(xí)電子線路仿真的過程中，這種純硬件的電路仿真設(shè)計(jì)對于學(xué)習(xí)者有很大的幫助，能加深學(xué)習(xí)者對數(shù)字邏輯關(guān)系的理解與掌握，Proteus軟件界面直觀簡潔，能讓學(xué)習(xí)者有一種身歷其境的實(shí)驗(yàn)效果，也為電子線路仿真的學(xué)習(xí)過程中帶來了不一樣的色彩。

2.1 四路彩燈實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)要求

實(shí)驗(yàn)需設(shè)計(jì)由一個彩燈控制整個電路，然后利用純硬件電路讓四個彩燈完成下列三個過程：

（1）四個彩燈逐個依次點(diǎn)亮，每個燈亮1s，四個燈一共亮4s；

（2）四個彩燈逐個依次熄滅，先亮的燈后熄滅，此過程一共需4s；

（3）四個彩燈同時亮1下，滅1下，一共閃4下，此過程一共需4s。

2.2 四路彩燈電路分析設(shè)計(jì)

在一定的電子線路仿真學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上對四路彩燈進(jìn)行設(shè)計(jì)，我們可以利用四個發(fā)光二極管來代替四個彩燈，要在12s內(nèi)完成三個實(shí)驗(yàn)的循環(huán)過程。在實(shí)驗(yàn)中，四個彩燈需要連接在四位雙向通用移位寄存器74LS194的Q0～Q3上，然后再考慮實(shí)驗(yàn)的控制方式。

根據(jù)四路彩燈課題的設(shè)計(jì)要求，四個彩燈的閃爍周期為12s，其中前8s需完成逐個依次點(diǎn)亮和熄滅這個過程，已知每個彩燈信號頻率都為1Hz，后4s需完成同時閃爍4次的過程。

所以后4s的頻率應(yīng)該是前8s頻率的兩倍，后4s的頻率即為2Hz。在理論上我們可以使用頻率為555Hz的定時器來產(chǎn)生2Hz的方波信號，然后再利用D觸發(fā)器的分頻來產(chǎn)生1HZ的方波信號。

我們可以用S1S0按照01、10、11的順序來實(shí)現(xiàn)四路彩燈的三個狀態(tài)的循環(huán)，為了更準(zhǔn)確的理解和掌握這種邏輯電路，我們可以使用D觸發(fā)器來設(shè)計(jì)一個新的計(jì)時器，為了實(shí)現(xiàn)對s1s0的控制，可以將時鐘周期設(shè)為4s，可以用脈沖信號源來代替時鐘產(chǎn)生的電路。

2.3 對電路仿真性的驗(yàn)證

首先，在Proteus軟件中進(jìn)行電路仿真的操作，我們可以單擊Proteus軟件的ISIS界面上的“Play”，然后，我們可以直觀地在軟件中觀察到電路中各個節(jié)點(diǎn)的電平的高低情況，與此同時這四個彩燈也會依次按照操作要求進(jìn)行亮或者滅的操作。如果實(shí)驗(yàn)結(jié)果不能滿足實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的要求，我們可以根據(jù)彩燈的亮或者暗和在各個節(jié)點(diǎn)的電平情況找出實(shí)驗(yàn)中存在的問題進(jìn)行修改，最終順利完成此實(shí)驗(yàn)。在做實(shí)驗(yàn)的過程中，學(xué)習(xí)者可以更好的掌握與理解所學(xué)的電路仿真設(shè)計(jì)有關(guān)知識。

3 四路彩燈中單片機(jī)的設(shè)計(jì)

目前，單片機(jī)被越來越多的人應(yīng)用，在對電子線路仿真的學(xué)習(xí)過程中，我們不能只在課本上學(xué)習(xí)理論，而且只看課本也會讓很多學(xué)習(xí)者感到乏味，學(xué)習(xí)效果自然不高，而利用實(shí)物設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)又太耗費(fèi)成本以及時間和精力，因此，Proteus軟件的出現(xiàn)為電子線路仿真的學(xué)習(xí)帶來了曙光，為學(xué)習(xí)者提供了一個強(qiáng)大的學(xué)習(xí)和實(shí)驗(yàn)平臺，它的特色單片機(jī)正是學(xué)習(xí)者迫切需要的。

在Proteus軟件的ISIS界面可以進(jìn)行電子線路的繪制，這個實(shí)驗(yàn)的電路相對來說較簡單，我們可以從元件庫中調(diào)出名為AT89C51的單片機(jī)，先把它放在軟件的編輯窗口的合適位置，并在AT89C51的單片機(jī)的18和19引腳上接入時鐘電路，分別為C1、C2和晶振X1，在9號引腳上插入復(fù)位電路，分別為R1和R3，然后把D1～D4這四個發(fā)光二極管接入P10～P13上，最后，在后邊串聯(lián)限流電阻即可。

軟件的編制：需在Keil軟件中完成程序的編輯，首先，打開此軟件，然后鼠標(biāo)右鍵單擊Project/New uVision Project新建一個工程，在保存此工程時界面會彈出一個“選擇單片機(jī)型號”的對話框，選擇使用Atmel的89C51即可。實(shí)驗(yàn)最后設(shè)置需要生成的“HEX”文件。

運(yùn)用C語言程序進(jìn)行編譯，有錯誤出現(xiàn)及時修改即可，直到?jīng)]有任何錯誤，軟件可運(yùn)行時，這時保存路徑中會出現(xiàn)一個“HEX”的目標(biāo)代碼文件。

4 Proteus軟件在電路中的應(yīng)用分析

在以后的發(fā)展工作中，我們不僅要重視Proteus這類仿真軟件的發(fā)展，更要通過科技的發(fā)展來研究Proteus軟件在未來的發(fā)展走向，Proteus軟件它需要在一系列實(shí)用的電路中不斷改進(jìn)，這樣才能真正的把每一個生產(chǎn)環(huán)節(jié)都做最好。所以，在分析Proteus軟件在電子線路仿真中的應(yīng)用時，我們應(yīng)著重研究它在實(shí)際實(shí)驗(yàn)的實(shí)用性和適用性，來更好地展現(xiàn)Proteus仿真軟件的應(yīng)用。這樣我們才能讓它的功能不斷強(qiáng)大，為以后電子系統(tǒng)的發(fā)展打下牢固的基礎(chǔ)。

本文結(jié)合電子線路仿真實(shí)驗(yàn)詳細(xì)地介紹了Proteus軟件的應(yīng)用，我們可以看出Proteus軟件在使用上非常方便，它的功能也非常強(qiáng)大，它可以作為很多技工院校電子線路相關(guān)課程的學(xué)習(xí)工具，學(xué)生可利用此軟件鞏固和加深自己的學(xué)習(xí)知識，也避免課本上的理論枯燥乏味，學(xué)生失去學(xué)習(xí)的興趣，課本上的內(nèi)容也有一定的局限性，利用此軟件可以讓學(xué)生拓寬學(xué)習(xí)和實(shí)驗(yàn)的視野，彌補(bǔ)在理論課本以及課堂中的不足，給學(xué)生在學(xué)習(xí)和實(shí)驗(yàn)過程中帶來很大樂趣。最重要的一點(diǎn)，Proteus軟件可以降低實(shí)際實(shí)驗(yàn)的成本，也節(jié)約了很多資源。在電子線路的設(shè)計(jì)中，至關(guān)重要的一個步驟是對線路進(jìn)行調(diào)試和設(shè)計(jì)，我們在使用Proteus軟件時也要有一定的操作規(guī)范，由此來完成對相關(guān)參數(shù)的規(guī)范和調(diào)整。Proteus軟件能讓使用者在有限的時間里高效地完成相關(guān)研究。本文利用四個彩燈的實(shí)際例子，充分展現(xiàn)了Proteus軟件的優(yōu)越性。我們要推動該軟件的發(fā)展，最大限度地發(fā)揮該軟件的作用。