Protues仿真（共4篇）
Protues仿真 篇1
摘要：运用Protues仿真软件, 通过对单管共射放大电路的仿真, 详细描述了Protues仿真软件的使用方法。
关键词：Protues,放大电路,仿真操作
Proteus软件具有强大的调试功能和软硬件相结合的仿真系统, 多用来调试单片机程序和仿真单片机外围器件的工作情况, 一般情况下该仿真软件学习和单片机课程是同时开设的, 同学们往往因为对软件不熟悉, 而仿真不出应有的效果, 学习积极性受到挫折。为了使同学们提前熟悉Proteus软件的环境, 我们在电子技术部分就开始使用该软件进行仿真, 为今后单片机电路仿真做好准备。
1 原理图的绘制
1) 新建一个设计
选择工具栏里的“”按钮, 然后单击“文件”选择“文件另存为”, 在弹出的对话框中选择一个路径, 并在文件名框输入“单管共射放大电路”, 再单击保存即完成一个电路设计。
2) 元件的选取
首先选择“器件和仪器工具栏”的“”图标如图1所示, 然后单击“”按钮, 弹出“Pick Devices”窗口如图2所示。这时我们可以在关键词中输入要选择的元件的类型名称, 在结果中就可以看到想要的相应类型元件, 根据电路所需的具体型号在结果中双击该元件, 即可将该元件添加到“DEVICE”栏目下。有些元件名称我们不熟悉, 可以参考Protues的元件库中英文对照表来进行选择。对于电源和地, 需要左键单击“”按钮, 这时在左侧元件列表中就会看到电源“POWER”和地线“GROUND”可供选取。正弦交流信号的选取, 左键单击:“”, 然后从元件列表中选择“SINE”即可。
3) 元件的放置
isis操作页面的中右侧是搭建硬件电路系统原理图和显示系统运行状态的区域。点击已选好的“元件列表”中的元件, 在工作区的任意位置点击左键就可将该元件放入工作区内, 注意元件之间要留出一定距离, 以方便连线。
4) 元件的编辑
有些元件在放置完成后, 由于元件方向或位置需要调整, 这时需要按下工具栏中的“”按钮, 在绘图区选中 (单击或框选) 需要编辑的元件, 对其进行移动、旋转或复制操作。
5) 元件参数的修改
对于电阻、电容、二极管等元件, 需要修改其名称或数值, 双击要修改参数的元件, 弹出元件参数设置对话框, 可以修改元件名称和参数值, 以电阻元件为例, 如图3所示, 可以修改其元件名称和阻值。
6) 连线:按下工具栏中的“”按钮, 此时鼠标变成铅笔状, 将鼠标移至连线起点元件的引脚处单击, 拉动鼠标, 在终点另一个元件引脚处单击即可完成连线操作, 连接好的电路图如图4所示[1]。
2 电路的仿真
在绘制好的电路图中单击运行按钮“”即可仿真电路运行, 为了方便观察电路的电压和波形图, 我们在电路中使用电压探针 (Voltage probe) 检测直流电压, 用示波器观察输入、输出电压波形, 电路连接如图5所示。
首先, 调试静态工作点, 断开交流电源, 将电位器电阻调至最大, 按下运行按钮, 调整电位器电阻, 使放大电路工作在合适的静态工作点。然后将交流信号接入电路, 调整交流信号源幅值为10m V, 频率为1000Hz, 通过PROTEUS提供的虚拟示波器 (Oscilloscope) 观察A通道放电路输出的波形和B通道输入信号的输入波形, 如图6所示, 通过示波器我们可以看到输入波形和输出波形反相, 输出波形的峰峰值为400 m V, 可以计算出放大电路的放大倍数约为200, 调整输入信号的大小, 观察饱和失真和截止失真的波形图。
通过Proteus软件平台对单管共射放大电路的详尽的仿真分析, 调动了初学者的学习兴趣、和积极性, 为今后单片机的仿真分析打下了基础, 同时, Proteus软件对于模拟电子技术的教学演示和实际设计都具有很大的辅助作用[2]。
参考文献
[1]李生明, 杨红.PR OTUES软件在学习单片机中的应用[J].清远职业技术学院学报, 2010 (6) .
[2]叶继英.Protues在模电实验教学中的应用[J].科技资讯, 2008 (14) .
Protues仿真 篇2
集成运放的应用可以分为线性应用和非线性应用。在线性应用范畴,主要用于各种放大器和运算电路;在非线性应用范畴,主要用于构成比较器及其应用电路,如矩形波产生电路等。下面,对集成运放在非线性应用领域的应用进行讨论和仿真。
1 集成运放的非线性应用
1.1 单门限电压比较器
单门限电压比较器的电路如图2所示。这是一个同相比较器,即当Vi大于Vref时,输出电压约等于+Vcc;当输入电压小于Vref时,输出电压约等于-Vcc。
1.2 用单门限电压比较器构成的窗比较器
图3是一个用单门限电压比较器构成的窗比较器。它是由一个同相比较器和一个反相比较器组合而成。该电路的功能是,可以判断输入电压的值Vi是否介于下参考电压VRL与上参考电压VRH之间(所谓的窗)。如果VRL
1.3 迟滞比较器
反相输入迟滞比较器原理图如图4所示[3]。
其上门限电压为:
undefined. (1)
下门限电压为:
undefined. (2)
回差电压为:
undefined. (3)
由于迟滞比较器的运放处于正反馈状态,因此一般情况下,输出电压Vo与输入电压Vi不成线性关系。只有在输出电压Vo发生跳变瞬间,集成运放两个输入端之间的电压才近似认为等于0,即VID=0或Vp=Vn=Vi是输出电压Vo转换的临界条件,当Vi>Vp,输出电压为低电平VOL;反之,为高电平VOH。
1.4 利用迟滞电压比较器构成方波发生器
方波发生器的电路如图5所示[4]。
该电路产生的方波信号频率为:
undefined. (4)
式中,R为R3与RV1之和。通过调节RV1可以改变信号频率。
仿真波形中方波为电路的输出波形,下面的波形是电容器充放电波形。
1.5 利用迟滞比较器和积分电路构成三角波方波发生器
把迟滞比较器和积分电路首尾相接形成正反馈闭环系统,如图7所示[5]。
迟滞比较器U1输出的方波经积分电路U2积分即可得到三角波,三角波又触发比较器自动翻转形成方波,这样即可构成三角波-方波发生器。
电路的振荡频率为
undefined. (5)
方波输出幅值为:
VOM1=±VZ . (6)
三角波输出幅值为:
undefined. (7)
调节RV2可以改变方波和三角波的频率,也可以改变C1粗调频率[6]。
综上所述,集成运放的非线性应用与线性应用一样,在模拟电路中都具有十分重要的地位。正确掌握集成运放的非线性应用对电子设计人员是非常必要的。
摘要：集成运算放大器是电子系统中最重要的模拟器件。它的应用主要分为线性应用和非线性应用。在非线性应用中,运算放大器构成的单门限电压比较器、迟滞比较器是构成矩形波、三角波和锯齿波等信号产生电路的核心模块。在此主要讨论利用Protues平台对集成运放的非线性应用设计及仿真。
关键词：Protues,集成运放,非线性应用,仿真
参考文献
[1]谢自美.电子线路设计.实验.测试[M].第3版.武汉:华中科技大学出版社,2006.
[2]朱清慧,张凤蕊,翟天嵩,等.Protues教程—电子线路设计、制版与仿真[M].北京:清华大学出版社,2008.
[3]周润景,张丽娜.基于Protues的电路及单片机系统设计与仿真[M].北京:北京航空航天大学出版社,2006.
[4]杨素行.模拟电子技术基础简明教程[M].第3版.北京:高等教育出版社,2006.
[5]赵淑范,董鹏中.电子技术实验与课程设计[M].北京:清华大学出版社,2010.
Protues仿真 篇3
关键词：Protues,N进制,计数器,设计,仿真
0 引言
集成计数器是厂家的定型产品,其函数关系已被固化在芯片中,其状态分配即编码是不可能更改的,而且多为纯自然态序编码,但这些芯片一般都设置有清零输入端和置数输入端。利用清零端或置数端,让电路跳过某些状态就可以获得任意N进制计数器[1]。
集成计数器的清零或置数端都有同步和异步之分。有的集成计数器采用同步方式——当CP触发沿到来时才能完成清零或置数任务。有的则采用异步方式——通过时钟触发器异步输入端实现清零或置数,与CP信号无关。
1 清零、置数都采用同步方式的集成计数器74LS163
74LS163是四位二进制(十六进制)同步加法计数器。其引脚图如图1所示。
图1中,1脚是清零端,9脚是置数端。利用清零端和置数端都可以构成任意N进制计数器。例如要构成十二进制计数器,其方法如下:
(1) 写出状态SN-1的二进制代码。
SN-1=1011.
(2) 求归零逻辑
undefined
PN-1=P11=undefined
(3) 在Protues中画出电路图并仿真。电路图如图2,图3所示。
通过仿真,可以看到,具有同步清零和同步置数功能的计数器构成任意N进制计数器的方法是相同的。
2 清零、置数都采用异步方式的集成加法计数器74LS197
74LS197是四位二进制异步加法计数器,其引脚图如图4所示。
在图中,14脚是清零端,11脚是置数端。利用清零端和置数端都可以构成任意N进制计数器。仍然以十二进制计数器为例,其方法如下:
(1) 写出状态SN的二进制代码。
SN=1100.
(2) 求归零逻辑
undefined
PN=P12=undefined
(3) 在Protues中画出电路图并仿真。电路图如图5,图6所示。
同理,采用具有异步清零和异步置数功能的计数器构成任意N进制计数器的方法也是相同的。
3 异步清零、同步置数的四位二进制计数器74161
异步清零,同步置数的四位二进制计数器74161在构成任意N进制计数器时,其方法与前面类似。采用同步置数方式时与74163构成方法相同,仿真电路见图6。采用异步清零方式时与74197构成方法相同,仿真电路见图7。
4 任意N进制计数器的扩展
当N>M(M是计数器芯片的模长)时,需对计数器进行扩展。如需设计一个24进制计数器,可采用十进制计数器芯片,也可采用四位二进制芯片。当然其清零或置数函数仍然要根据其是同步或异步方式确定。例如采用74160十进制计数器构成24进制计数器的电路如图8和图9所示,其中图8是采用清零方式构成,图9采用置数方式构成。
由电路可见,当N>M时,对计数器的扩展仍然采用清零或置数方式构成,其构成方法与N
5 任意N进制减法计数器
74191和74193是具有异步置数端的四位二进制可逆计数器,采用74191和74193可逆计数器构成任意N进制减法计数器的方法与前面类似,仍以12进制计数器为例,其电路如图10,图11所示。
在减法计数器设计中,其置数函数的选择与加法计数器稍有不同。减法计数器中置数函数的特征值取某些状态为“0”,在12进制计数器中,采用“0000”状态为置数函数的特征状态,其计数状态为C-B-A-9……1。
6 小结
在任意N进制计数器的设计与教学中,利用Protues仿真平台,通过如下步骤:
(1) 将各种不同芯片的清零端和置数端的清零和置数的方式弄清楚,是同步方式还是异步方式。
(2) 根据不同的清零和置数方式求出清零或置数函数。
(3) 根据清零或置数函数在Protues仿真平台搭接电路并通过仿真验证,得到任意N进制计数器。
可以将数字电路中任意N进制计数器的教学难点轻松突破,并使教学效率大大提高。
参考文献
[1]余孟尝.数字电子技术基础简明教程[M].第2版.北京:高等教育出版社,1999:303-306.
[2]谢自美.电子线路设计.实验.测试[M].第3版.武汉:华中科技大学出版社,2006:73-76.
[3]朱清慧,张凤蕊,翟天嵩,等.Protues教程—电子线路设计、制版与仿真[M].北京:清华大学出版社,2008:150-156.
[4]杨庆.基于Multisim8的数字钟的设计与仿真[J].山西电子技术,2008(2):32-34.
Protues仿真 篇4
1 传统教学与基于Protues教学的比较
1.1 单片机传统教学中存在的问题
在传统的单片机理论教学中, 以老师讲、学生听为主要形式。而在实验教学中, 则主要依据教学对象、课堂教学内容、进度及学时量, 利用计算机配合实验箱完成一定数量的实验训练。这种教学方式虽然能循序渐进, 学生也易于接受, 但存在如下不足: (1) 单片机理论内容本就比较抽象难懂, 在老师单纯的理论讲解中, 学生容易开小差, 久而久之, 积累的问题就会越多, 学生容易产生厌学情绪。 (2) 实验课中, 实验箱里所有的元器件、线路板都是事先准备好的, 学生需要做的工作只是连连线, 使用测试仪器仪表观测并记录一下实验结果。因此, 学生真正动手操作的内容较少, 实操能力很难得到有效锻炼。 (3) 实验主要以验证性实验为主, 学生很难参与到其中的设计, 不利于培养和调动学生学习积极性和主动性, 更难于挖掘学生潜能和发挥学生的创造力。 (4) 实验过程中需要用到的仪器较多, 易造成设备的损坏, 留给实训室工作人员的维护工作量也很大。另外, 因为单片机技术的迅速更新和发展, 使许多学校设备落后、老化, 不断地购买仪器设备又会带来资金耗费严重等问题。
1.2 Proteus简介
Proteus仿真软件由ISIS和ARES两个软件构成, 其中ISIS是原理图编辑和电子系统仿真平台软件, ARES是高级的布线编辑软件, 是世界上著名的EDA工具 (仿真软件) 。从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真, 可一键切换到PCB设计, 真正实现了从概念到产品的完整设计。在编译方面, 它也支持IAR、Keil和MPLAB等多种编译。
1.3 基于Proteus仿真的教学优势
基于Proteus的单片机教学流程如图1所示。
与传统单片机教学相比, 用Proteus仿真软件进行教学时, 具有如下比较明显的优势:
(1) 简单易学, 充分激发学生学习兴趣。Proteus仿真软件简单易学, 从电路图设计到仿真再到PCB板设计, 都可以利用该软件进行, 满足学生对电路设计及程序设计的学习。在仿真的过程中即使发现在硬件或是编程方面的不足, 也能够随时修改。这样既克服了传统单片机实验教学中实验板上的硬件电路固定、学生不能更改的局限性, 又能拓展学生的思路、提高学生的学习兴趣, 并且提高了学生的创新意识与创新能力。
(2) 硬件投入少, 减少实验损耗。Proteus支持8051、8086、AVR ARM等多种处理器模型, 为我们提供了30多个元件库, 超过27000个仿真器件, 功能强大, 较传统实验教学省去了购买各种元器件的费用在Proteus所提供的元件库中, 大部分元件可以直接用于接口电路的搭建, 并且这些标准元件都是可靠和经济的。使用Proteus软件进行实验可减少元器件的损耗问题, 在实验的过程中也是比较安全的。这样既减少损耗, 又可以让学生大胆地进行创新设计。
(3) 理实相结合, 提高教学效果。只要一台装有Proteus软件的计算机, 教师就既能在理论课上演示实验效果, 又能在实验室公共机房复习理论内容, 使单片机课程的理论教学环节和实践教学环节相互渗透, 相互交叉, 有机地融合为一个整体, 避免了在传统单片机教学模式中存在理论教学环节和实践教学环节人为割裂的现象。
综上所述, 基于Proteus的单片机教学比传统教学在很多方面都有了改善, 既节省硬件方面的开支, 又达到了很好的实验效果, 并且简单易学, 对提高学生学习的积极性和培养学生的独立创新能力有很大帮助。Proteus已经成为单片机教学不可或缺的教学软件之一。
2 基于Proteus四人抢答器的设计
2.1 四人抢答器设计的总体介绍
抢答器在知识竞赛、文体娱乐的抢答活动中能准确、公正的地判断并显示出抢答者的号码, 大大地增加了娱乐性的同时, 也更加公平公正。因而在抢答活动中得到广泛的应用。
四人抢答器的设计过程在硬件与软件方面是同步进行的。硬件部分主要由AT89C51单片机、数码管显示电路以及抢答按键电路等组成。软件是在Keil环境下编写, 仿真环节在Proteus环境下进行。由于Keil与Proteus有联调的功能, 所以编写好的程序可以实时进行调试最终的设计程序需要生成hex文件, 在Proteus软件中嵌入单片机内进行仿真。
2.2 硬件设计
四人抢答器硬件系统如图2所示。
(上接第206页) 系统器件包括AT89C51、CAP、CAP-ELEC CRYSTAL、RES、74LS14、BUTTON、电源和数码管。
电路中共有5个按钮, 主持人在读完题后按下“开始”按钮后, 位参赛选手开始抢答, 使用1位数码管显示最先按键的选手的号码并保持到下一次抢答开始。
2.3 软件设计
系统的软件设计包括程序初始化、按键检测、显示数据等部分 (如图3所示) 。
图3程序流程图
学生根据设计要求, 在软件上进行程序编写、编译。
2.4 仿真调试
在Protues软件上绘制好原理图后, 调入已编译好的目标代码文件:*.hex, 就可以在原理图中看到模拟的实物操作状态。在系统上电后, 数码管无显示, 当按下“开始”按钮后, 随机按下1~4号按钮, 数码管显示最先按键的选手号码并保持。进行下一轮抢答时, 只需再次按
科技视界Science&Technology Vision
下“开始”按钮即可再次抢答。
3 结束语
在传统的实验教学中, 任课老师在课前就需要把仪器设备及元器件准备好, 学生按照实验步骤按部就班的进行, 这就把学生置于被动地位, 很少有机会能按自己的思维开展创新性实验。而利用Protues软件和一台计算机就能进行单片机仿真实验, 打破了时间和空间的限制, 学生可以在不同的时间、地点和领域自主进行实验, 增强他们提出问题、分析问题和解决问题的能力, 并可以根据自己的想法, 进行创新性的设计实验。同时, 利用Protues软件, 对教师的教学也是一个很好的提高和促进, 计算机仿真与虚拟仪器技术给了教师一个更好的平台, 可在没有实验经费和实验室的情况下进行实验研究和设计。S
参考文献
[1]徐萍, 主编.单片机技术项目教程[M].北京:机械工业出版社, 2012.
[2]陈麒.Protues仿真软件在单片机教学中的应用[J].长沙铁道学院学报:社会科学版, 2013 (14) .
[3]高强, 倪维晨, 谷海青.基于Proteus设计电子台历的单片机教学[J].实验技术与管理, 2011 (28) .
[4]张兰红, 陆广平.基于Proteus仿真的单片机教学的研究与实践[J].中国电力教育, 2014 (5) .