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武汉理工大学《数字电子技术基础》课程设计说明书 1 Proteus1 Proteus 软件简介软件简介 1.11.1 概述概述 Proteus 软件是英国 Labcenter electronics 公司出版的 EDA 工具软件 （该软件中国总代 理为广州风标电子技术有限公司） 。它不仅具有其它 EDA 工具软件的仿真功能，还能仿真 单片机及外围器件。它是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具。虽然目前国内推广刚 起步，但已受到单片机爱好者、从事单片机教学的教师、致力于单片机开发应用的科技工 作者的青睐。Proteus 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，一键切换到 PCB 设计，真正实现了从概念到产品的完整设计。 是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB 设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平 台，其处理器模型支持 8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086 和 MSP430 等，2010 年即将增加 Cortex 和 DSP 系列处理器，并持续增加其他系列处理器 模型。在编译方面，它也支持 IAR、Keil 和 MPLAB 等多种编译器。 1.21.2 具有四大功能模块：具有四大功能模块： 1.2.1 智能原理图设计（ISIS） 丰富的器件库：超过 27000 种元器件，可方便地创建新元件； 智能的器件搜索：通过模糊搜索可以快速定位所需要的器件； 智能化的连线功能：自动连线功能使连接导线简单快捷，大大缩短绘图时间； 支持总线结构：使用总线器件和总线布线使电路设计简明清晰； 输出高质量图纸：通过个性化设置，可以生成印刷质量的 BMP 图纸，可以方便地供 WORD、POWERPOINT 等多种文档使用。 1.2.2 完善的电路仿真功能（Prospice） Prospice 混合仿真：基于工业标准 SPICE3F5，实现数字/模拟电路的混合仿真； 超过 27000 个仿真器件： 可以通过内部原型或使用厂家的 SPICE 文件自行设计仿真 器件，Labcenter 也在不断地发布新的仿真器件，还可导入第三方发布的仿真器件； 多样的激励源：包括直流、正弦、脉冲、分段线性脉冲、音频（使用 wav 文件） 、 指数信号、单频 FM、数字时钟和码流，还支持文件形式的信号输入； 丰富的虚拟仪器：13 种虚拟仪器，面板操作逼真，如示波器、逻辑分析仪、信号发 - 1 - 武汉理工大学《数字电子技术基础》课程设计说明书 生器、直流电压/电流表、交流电压/电流表、数字图案发生器、频率计/计数器、逻辑探头、 虚拟终端、SPI 调试器、I2C 调试器等； 生动的仿真显示：用色点显示引脚的数字电平，导线以不同颜色表示其对地电压大 小，结合动态器件（如电机、显示器件、按钮）的使用可以使仿真更加直观、生动； 高级图形仿真功能（ASF） ：基于图标的分析可以精确分析电路的多项指标，包括工 作点、瞬态特性、频率特性、传输特性、噪声、失真、傅立叶频谱分析等，还可以进行一 致性分析； 1.2.3 独特的单片机协同仿真功能（VSM） 支持主流的 CPU 类型：如 ARM7、8051/52、AVR、PIC10/12、PIC16、PIC18、PIC24、 dsPIC33、HC11、BasicStamp、8086、MSP430 等，CPU 类型随着版本升级还在继续增加， 如即将支持 CORTEX、DSP 处理器； 支持通用外设模型：如字符 LCD 模块、图形 LCD 模块、LED 点阵、LED 七段显示模 块、 键盘/按键、 直流/步进/伺服电机、 RS232 虚拟终端、 电子温度计等等， 其 COMPIM （COM 口物理接口模型）还可以使仿真电路通过 PC 机串口和外部电路实现双向异步串行通信； 实时仿真：支持UART/USART/EUSARTs仿真、中断仿真、 SPI/I2C 仿真、MSSP 仿真、 PSP 仿真、RTC仿真、ADC 仿真、CCP/ECCP 仿真； 编译及调试：支持单片机汇编语言的编辑/编译/源码级仿真，内带 8051、AVR、PIC 的 汇编编译器，也可以与第三方集成编译环境（如 IAR、Keil 和 Hitech）结合，进行高级语 言的源码级仿真和调试； 1.2.4 实用的 PCB 设计平台 原理图到 PCB 的快速通道： 原理图设计完成后，一键便可进入 ARES 的 PCB 设计环 境，实现从概念到产品的完整设计； 先进的自动布局/布线功能：支持器件的自动/人工布局；支持无网格自动布线或人工 布线；支持引脚交换/门交换功能使 PCB 设计更为合理； 完整的 PCB 设计功能：最多可设计16 个铜箔层，2 个丝印层，4 个机械层（含板边） ， 灵活的布线策略供用户设置，自动设计规则检查，3D 可视化预览； 多种输出格式的支持：可以输出多种格式文件，包括 Gerber 文件的导入或导出，便 利与其它 PCB 设计工具的互转（如 Protel）和 PCB 板的设计和加工。 - 2 - 武汉理工大学《数字电子技术基础》课程设计说明书 1.31.3ProteusProteus提供丰富的功能块提供丰富的功能块 1.3.1 Proteus 可提供的仿真元器件资源 仿真数字和模拟、交流和直流等数千种元器件，有 30 多个元件库。 1.3.2 Proteus 可提供的仿真仪表资源 示波器、逻辑分析仪、虚拟终端、SPI 调试器、I2C 调试器、信号发生器、模式发生器、 交直流电压表、交直流电流表。理论上同一种仪器可以在一个电路中随意的调用。 1.3.3 其他功能 除了现实存在的仪器外，Proteus 还提供了一个图形显示功能，可以将线路上变化的信 号，以图形的方式实时地显示出来，其作用与示波器相似，但功能更多。这些虚拟仪器仪 表具有理想的参数指标，例如极高的输入阻抗、极低的输出阻抗。这些都尽可能减少了仪 器对测量结果的影响。 1.3.4 Proteus 可提供的调试手段 Proteus 提供了比较丰富的测试信号用于电路的测试。 这些测试信号包括模拟信号和数 字信号。 - 3 - 武汉理工大学《数字电子技术基础》课程设计说明书 2 2 设计思路设计思路 2.12.1 设计总体思路设计总体思路 从课程设计要求来看，要求实现电机的正传、反转、暂停，实际上没又电机给我们接 上，这回要用四个 LED 灯的状态来表示，当显示时间前 20 秒正传、暂停 10 秒、反转 20 秒、再暂停 10 秒，如此一来，周期恰好是 60 秒，理所当然的分钟计数器、秒计数器是一 定要有的。接下来脉冲是一定的了，但是有分钟计数器和秒钟计数器还要考虑是不是要 60 分频器，就我们所学过的来说实现循环有移位寄存器；还有个问题，当洗涤时间到了，报 警还要一个报警电路，根据人性化、自动化、低成本的设计原则，报警的蜂鸣器不可以长 时间的叫，要有个合理的时间，我们可以用一个单稳态电路来实现。看起来还不错啊，如 果这样想那就嫌早了点，还有一个问题要解决：如何提取时间并使循环电路工作的信号? 方案有两种： 一是直接从数值上进行提取信号来控制一个可以实现循环的7