Luận văn: Proteus VSM pdf

Luận văn tốt nghiệp Sinh Viên : Phạm Quốc Hiệp CHƯƠNG I : GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PROTEUS VSM I - Giới thiệu chung : Trong lónh vực khoa học công nghệ ngày càng phát triển không ngừng ngành tin học nói chung đã có mặt hầu như trong tất cả các ngành nghề từ đơn giản đến phức tạp . Công nghệ tin học đã giúp ích không nhỏ vào công việc giảng dạy và mang lại nhiều kết quả không nhỏ. Proteus VSM (Virtual Simulation Microprocessor) là chương trình tạo và chạy các mạch điện ,các mạch có vi xử lý và mô phỏng quá trình làm việc của mạch nguyên lý, giúp cho người học điện tử hình dung trực quan hơn vào thực tế của các linh kiện điện tử. Phần mềm Proteus VSM được viết bởi công ty Labcenter Electronics . Proteus đã được sử dụng khá rộng rãi trên 35 quốc gia . Proteus đã tự khẳng đònh thế mạnh của nó về mô phỏng các mạch nguyên lý sát với thực tế, trên 12 năm càng ngày nó càng được hoàn thiện và phát triển mạnh .Protesu cung cấp cho người sử dụng hầu như toàn bộ các linh kiện điện tử để người dùng có thể tạo ra được các mạch nguyên lý và sau cùng là chạy thử và so sánh với kết quả thực tế .Chính vì Proteus có thể tạo và chạy được các mạch đơn giản cũng như các mạch phức tạp nên có thể dùng nó trong giảng dạy, trong các phòng thí nhiệm điện tử cũng như trong thực hành vi xử lý … Phần mềm Proteus chạy trong môi trường Window 32 bit , yêu cầu của nó về phần cứng cũng đơn giản CPU 300MHz trở lên. II- Các chức năng cơ bản của Proteus. 1 . Các ưu điểm: - Dễ dàng tạo ra một sơ đồ nguyên lý đơn giản từ các mạch điện đơn giản, đến các mạch có bộ lập trình vi xử lý . - Dễ dàng chỉnh sửa các đặc tính của linh kiện trên sơ đồ nguyên lý : chỉnh sửa số bước của động cơ bước, chỉnh sửa nguồn nuôi cho mạch ,thay đổi tần số hoạt động cơ bản của vi xử lý… - Công cụ hỗ trợ kiểm tra lổi thiết kế trên sơ đồ nguyên lý . Xem và lưu lại phần báo lỗi . - Chạy mô phỏng và phân tích các tính chất của mạch điện cơ bản . Công cụ hỗ trợ cho việc chạy và mô phỏng rất mạnh và chính xác . Các công cụ và đồ thò hỗ trợ mạnh cho việc phân tích tần số , sóng , âm thanh không nhưng thế phần mềm còn có thêm các máy phân tích từ đơn giản như : đồng hồ đo Vôn, Ampe, đến các máy đo dao động ,máy tạo sóng dao động … - Ngoài ra Proteus còn cung cấp cho người sử dụng các công cụ mạnh mà các phần mềm khác hầu như không có. Chẳng hạn thư viện LED với các loại màu sắc khác Luận văn tốt nghiệp Sinh Viên : Phạm Quốc Hiệp nhau kể cả led 7 đoạn. Nhưng phần hiển thò mạnh nhất mà Proteus cung cấp là LCD, nó có thể mô phỏng cho rất nhiều LCD từ đơn giản đến phức tạp. - Một cái ưu điểm nữa của Proteus là có thể mô phỏng công cụ phát và thu tín hiệu từ các mạch giao tiếp với máy tính qua công cụ RS232 . Trong đó người sử dung có thể điếu khiển được quá trình truyền phát, tốc độ Baud … giúp cho người lập trình có thể mô phỏng các mặt truyền phát tín hiệu . - Một điểm mạnh khác của Proteus là cung cấp cho người sử dụng công cụ biên dòch cho các họ vi xử lý như MSC51, AVR ,HC11 … Qua đó tạo ra các tập tin HEX dùng để nạp cho vi xử lý và tập tin DSI dùng để xem và chạy kiểm tra từng bước trong chương trình mô phỏng . - Đối với các mạch vi xử lý Proteus không những cung cấp hình ảnh thực tế của các linh kiện xuất mà còn cung cấp cho người lập trình rất nhiều các cửa sổ thông báo các nội dung của bộ nhớ, con trỏ, thanh ghi, … - Proteus có một thư viện khá lớn với hơn 6000 linh kiện các loại và càng ngày càng được bổ sung. Ngoài ra còn có keypad (ma trận phím tạo đơn giản cho người thiết kế khi cần thao tác trên các ma trận phím ). 2 - Khả năng ứng dụng : - Khả năng ứng dụng chính của Proteus là mô phỏng , phân tích các kết quả từ các mạch nguyên lý. Proteus giúp cho người sử dụng có thể thấy trước mạch thiết kế chạy đúng hay sai trước khi thiết kế trên bo mạch. - Các công cụ phục vụ cho việc phân tích mạch có độ chính xác khá cao như đo vôn hay ampe, máy đo dao động . - Khả năng áp dụng chương trình Proteus vào trong giảng dạy là rất tốt cho các thầy cũng như cho sinh viên học tập kỹ thuật điện tử vì hầu như Proteus cung cấp gần như đầy đủ từ cơ bản đến phức tạp cho người học điện tử và vi xử lý. - Đối với các sinh viên thì Proteus nếu mà được sử dụng rộng dãi thì nó gần như là thầy dạy cho chính họ ở nhà. Nó giúp cho các sinh viên tự học, tự nhiên cứu và thiết kế thử các phần đã học và chạy xem kết quả và rút ra các bài học tốt. Điều cơ bản nhất là tiết kiệm tiền cho sinh viên không có điều kiện mà lại ham học , ham nghiên cứu. - Trong thực tế hiện nay hầu như phòng thí nhiệm điện tử nào xây dựng lên cũng phải tốn không ít ngân sách . Nếu Proteus được ứng dụng qua một máy tính các thầy có thể cung cấp cho sinh viên hầu như toàn bộ các mạch điện đơn giản ,hơn nữa có thể tạo ra các KIT vi xử lý dùng phục vụ cho việc thực hành vi xử lý .Qua đó các thầy có thể cung cấp cho các sinh viên các mạch điện tử phục vụ trong quá trình học tập từ đó sinh viên có thể tự nguyên cứu các bài thực hành trước ở nhà trước khi thực hành thực tế trên mô hình thật sự và kết quả chắc chắn không nhỏ. Luận văn tốt nghiệp Sinh Viên : Phạm Quốc Hiệp 3 - Khả năng phân tích: - Phân tích một mạch đơn giản. - Phân tích các mạch các họ vi xử lý. - Phân tích mạch qua các đồ thò, các máy đo ví dụ : + Phân tích Analogue + Phân tích Digital + Phân tích tần số + Phân tích âm thanh + Phân tích truyền phát dữ liệu. Nhiều và còn rất nhiều phương pháp phân tích từ đơn giản nhất đến khả năng phân tích phức tạp mà ngoài thực tế khi cần phân tích nó thì cần rất nhiều chi phí cũng như công cụ sử dụng . - Phân tích quá tải, quá áp , đủ tải … Proteus cung cấp cho người sử dụng khả năng phân tích quá tải giúp người sử dụng hình dung được khi quá tải thì ảnh hưởng đến các linh kiện như thế nào mà không phải mất chi phí cũng như an toàn tuyệt đối. - Lưu lại các kết quả phân tích . 4 - Nhược điểm : - Phần mềm nào cũng có nhược điểm của nó do đó Proteus cũng không tránh khỏi các nhươc điểm : + Phần mềm do công ty của nước ngoài nên tính chất bản quyền khá cao, và hầu như ít được biết đến nên rất khó kiếm ngoài thực tế . + Trong khi thiết kế có nhiều phần trong Proteus chạy không theo một quy tắc nào làm người sử dụng đôi lúc gặp khó khăn. + Sử dụng khá phức tạp nhất là đối với các mạch vi xử lý hay các mạch cần chỉnh sửa các tính chất các linh kiện (do quá nhiều tính chất phải điều chỉnh). + Phần mềm do công ty nước ngoài viết nên không có tài liệu nào cung cấp hay hướng dẫn sử dụng . + Hướng dẫn sử dụng trong Proteus hoàn toàn bằng tiếng anh nên đòi hỏi người sử dụng cũng phải có một nền tảng tiếng anh cơ bản nếu muốn sử dụng nó một cách hiệu quả (nhất là tiếng anh chuyên ngành về điện tử). Luận văn tốt nghiệp Sinh Viên : Phạm Quốc Hiệp Chương II : VẼ SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ I. GIỚI THIỆU CHUNG. Bất kỳ một mạch điện nào từ đơn giản đến phức tạp, thì phần cơn bản nhất của nó là sơ đồ nguyên lý. Dựa vào sơ đồ nguyên lý người thiết kế cũng như người đọc hiểu được một phần hay toàn phần nguyên lý hoạt động của mạch. Do đó sơ đồ nguyên lý là một phần không thể thiếu ở bất kỳ mạch nào cũng như phần mềm nào về mạch điện. Qua đó tùy từng phần mềm có thể phân tích mạch để đưa ra các kết quả thực nhiệm xem đạt được sự yêu cầu chưa. Phần mềm Proteus cũng không ngoại lệ bước đầu cũng phải tạo ra sơ đồ nguyên lý để dựa vào đó chương trình có thể phân tích và so sánh mạch với kết quả thực tế cũng như kiểm tra các công thức tính toán . 1 - Cách mở proteus trong window. - Khi Proteus được cài đặt hoàn chỉnh, để mở Proteus vào Start -> Program -> Proteus Lite -> Chọn ISIS . Hình 2 -1 : menu mở chương trình Proteus. - Để có thể mở nhanh phần mềm proteus ta kéo biểu tượng ra màn hình để sau đó có thể mở nhanh. Hình 2 - 2 : Tiêu hình dùng để mở nhanh Proteus VSM trên Desktop Luận văn tốt nghiệp Sinh Viên : Phạm Quốc Hiệp 2 – Giao diện cơ bản Proteus VSM. Sau khi mở chương trình Proteus khi phần mềm khởi động hòan tất thì bạn sẽ thấy phần dao diện cơ bản của nó gần như sau: Hình 2 -3 : Giao diện cơ bản sau khi khởi động Proteus. Luận văn tốt nghiệp Sinh Viên : Phạm Quốc Hiệp Nếu như chương trình không hiển thò đầy đủ ta có thể vào menu View -> Toolbar để loại bỏ hay thêm vào thanh công cụ mình cần . Hình 2 - 4 : Menu dùng lấy các công cụ dùng trong thiết kế. Sau khi chọn Toolbar , chương trình sẽ đưa ra một cửa sổ cho ta chọn hay loại bỏ công cụ cần. Hình 2 - 5 : Menu chọn hay loại bỏ thanh công cụ cần thiết trong thiết kế. Trong đó :  File Toolbar : các công cụ thông thường , tạo trang mới , mở trang , lưu trang …  View Toolbar : các công cụ phóng to, thu nhỏ, ô lưới …  Edit Toolbar : các công cụ chỉnh sửa , copy , xóa …  Design Toolbar : các công cụ phục vụ trong thiết kế … Luận văn tốt nghiệp Sinh Viên : Phạm Quốc Hiệp 3. Khái quát các biểu tượng dùng trong chương trình : a. Các biểu tượng cơ bản : ♦ New : tạo trang thiết kế mới. ♦ Open : mở trang đã thiết kế. ♦ Save : lưu trang đang thiết kế. ♦ Print : in trang thiết kế. ♦ Print Area : in một phần trang thiết kế. ♦ Import Section : mở file import ♦ Export Section : lưu file import. b. Các biểu tượng thao tác về màn hình : ♦ Redraw : vẽ lại màn hình thiết kế (làm tươi lại màn hình). ♦ Grid : bật tắt ô lưới. ♦ False Origin : ♦ Cursor : đặt biểu tượng con trỏ luôn có dạng X ♦ Pan : di chuyển trang thiết kế. ♦ Zoom in : phóng lớn trang thiết kế. ♦ Zoom out : thu nhỏ trang thiết kế. ♦ View All : xem toàn bộ trang thiết kế. ♦ View Area : xem một phần trang thiết kế. Luận văn tốt nghiệp Sinh Viên : Phạm Quốc Hiệp c. Các biểu tượng chính trong Proteus. ♦ Component : mở cửa sổ linh kiện đang thiết kế (cửa sổ device) ♦ Junction Dot : đặt điểm nối. ♦ Wire Label : đặt tên cho dây nối, tên cho Bus. ♦ Script : chèn kòch bản vào trang thiết kế. ♦ Bus : đặt bó dây. ♦ Sub-Circuit : đặt một kí hiệu mạch. ♦ Instant Edit : chỉnh sửa linh kiện. ♦ Terminal : mở cửa sổ lấy nguồn ,đất ♦ Device Pin : các ký hiệu chân. ♦ Graph : mở cửa sổ các đồ thò mô phỏng. ♦ Tape : công cụ phát Tap Recorder. ♦ Generator : mở cửa sổ các công cụ phát sóng : sin, DC, clock … ♦ Voltage Probe : lấy công cụ đặt điểm dò vôn. ♦ Current Probe : lấy cộng cụ đặt điểm dò dòng điện. ♦ Multi Meter : lấy các máy đo, máy phát dao động … ♦ Line : lấy các dây nối mạch . ♦ Box , Circle, Arc ,2D Path : các dạng hình thiết kế,hình chữ nhật .tròn . . . ♦ Text : đặt chú thích vào trang thiết kế. ♦ Symbol : mở cửa sổ lấy các kí hiệu . ♦ Maker : lấy các kí hiệu thiết kế. Luận văn tốt nghiệp Sinh Viên : Phạm Quốc Hiệp d. Các biểu tượng phục vụ trong thiết kế : ♦ Real Time Snap : bật tắt tính bắt điểm lưới ,khả năng bắt các đối tượng khi con trỏ chuột chỉ vào . ♦ Wire Autorouter : bật tắt tính điều chỉnh đường vẽ (tự động tạo ra vuông góc khi ngưới sử dụng kéo xiên đường dây nối ) . ♦ Search & Tag : công cụ tìm kiếm . ♦ Property Assigment Tool : vào cửa sổ chân linh kiện đang chọn ♦ New Sheet : tạo thêm trang mới trong cùng trang đang thiết kế (trang thứ 2). ♦ Delete Sheet : xóa một trang dư. ♦ Goto Sheet : di chuyển đến trang n. ♦ Zoom To Child : vào trang n. ♦ Return to Parent : ♦ Bill of Material : tạo tập tin lưư kết quả tính chất các linh kiện trong trang thiết kế. ♦ Electrical Rules Check : kiểm tra sơ đồ nguyên lý trong trang thiết kế. ♦ Nestlist to Ares : gọi chương trình tạo mạch in. e. Các biểu tượng chỉnh sửa . ♦ Block Copy : sao chép một khối đã chọn . ♦ Block Move : di chuyển một khối đã chọn . ♦ Block Delete : xóa khối đã chọn . ♦ Pick Device / Symbol : mở cửa sổ thư viện linh kiện . ♦ Make Device : mở cửa sổ chỉnh sửa các tính chất linh kiện đang được chọn. ♦ Decompose : phá vỡ đối tượng đang chọn thành nhiều phần . ♦ Package Tool : mở cửa sổ thay đổi sơ đồ chân linh kiện. Luận văn tốt nghiệp Sinh Viên : Phạm Quốc Hiệp f. Các biểu tượng xoay , đối xứng . ♦ Rotate Clockwise : xoay linh kiện được chọn . ♦ Rotate Anti- clockwise : xoay linh kiện được chọn (có kiểm tra và vẽ lại dây). ♦ Flip X axis : đối xứng linh kiện theo trục Y. ♦ Flip Y axis : đối xứng linh kiện theo trục X. II – BƯỚC ĐẦU THIẾT KẾ MẠCH. 1. Cách tạo một trang thiết kế mới . • Để tạo một trang mới thiết kế mạch ta có thể làm theo các cách sau: - Vào menu File -> New Design. - Chọn biểu tượng new design trên thang công cụ . 2. Đặt tên cho bản thiết kế. • Để đặt tên cho mạch thiết kế vào menu -> Design . • Sau đó chọn mục Edit Desgin Properties . • Cửa sổ xuất hiện như sau : đánh vào các thông số mạch thiế kế như tiêu đề (title) , người thiết kế (Author ). Hình 2 - 6 : cửa sổ cài đặt tên cho mạch , người thiết kế . [...]... cũng có thể dùng phím tắt P để mở thư viện Luận văn tốt nghiệp Sinh Viên : Phạm Quốc Hiệp Sau khi ta chọn mở thư viện ( một trong các cách trên ) thì cửa sổ thư viện sẽ xuất hiện như sau : Hình 2 – 11 : cửa sổ thư viện lấy linh kiện Trong dó : - Keyword : tìm kiếm linh kiện theo tên đánh vào - Category và Sub-catelogy : chứa các thư viện trong chương trình Proteus - Result : hiển thò các linh kiện... vào cửa sổ Devices : Sau khi mở thư viện xong , để lấy linh kiện trong thư viện vào cửa sổ Devices ta có thể thực hiện theo các cách sau : CÁCH 1 : Luận văn tốt nghiệp Sinh Viên : Phạm Quốc Hiệp Ta có thể đánh chính xác tên linh kiện vào trong Keywords (Proteus có khả năng dò tìm không chính xác nếu như chúng ta không thể nhớ đầy đủ ) cho tất cả các linh kiện có tên gần như vậy cho chúng ta lựa chọn... bước chúng ta có thể chỉnh các thông số cơ bản : nguồn của động cơ, số bước , điện trở cuộn dây … Sau đó nhấp OK để hoàn tất quá trình chỉnh sửa Luận văn tốt nghiệp Sinh Viên : Phạm Quốc Hiệp Các linh kiện khác khi cần chỉnh sửa lại các giá trò mặc đònh trong Proteus chúng ta làm tương tự như cách trên 4 - Nối dây cho mạch thiết kế : Sau khi lấy và sắp xếp các linh kiện theo mong muốn ,ta tiến hành... tượng X khi chúng ta đưa con trỏ tới chân linh kiện Trong quá trình nối dây một điều hữu ích là Proteus có thể tạo ra các đường vuông góc khi chúng ta nối dây theo đường chéo làm cho mạch thiết kế đẹp hơn Muốn thế - chúng ta phải bật biểu tượng (Wire Auto Router) Hình 2 – 20 : hai cách vẽ trong chương trình Luận văn tốt nghiệp Sinh Viên : Phạm Quốc Hiệp - Hình trên so sánh hai phương pháp vẽ Tuy nhiên... – 23 : cửa sổ chọn tên cho dây vẽ Luận văn tốt nghiệp Sinh Viên : Phạm Quốc Hiệp Ví dụ nối Bus – Wire : Hình 2 – 24 : ví dụ các cách vẽ wire, bus c) Kiểu nối INPUT ,OUTPUT : Để cho mạch thiết kế gọn và đơn giản ta dùng Kiểu nối INPUT ,OUTPUT + Kiểu nối INPUT ,OUTPUT : - Click chọn vào biểu tượng Inter-sheet Terminal Hình 2 – 25 : cách chọn biểu tượng lấy dây nguồn Luận văn tốt nghiệp Sinh Viên : Phạm... mô phỏng và xem kết quả • Cách đặt ống dò cho ví dụ trên Hình 3 - 4 : cách đặc các ống dò và kết quả khi chạy mô phỏng Luận văn tốt nghiệp Sinh Viên : Phạm Quốc Hiệp So sánh kết quả với cách đo bằng đồng hồ : V1 = 4.39173 + 4.18367 = 5.5754 V V2 = 4.18367 + (-7.58504) = 3.401 V Kết luận : phép dùng các ống dò cho kết quả gần đúng với kết quả dùng đồng hồ đo Và so với lý thuyết cũng không sai lệch nhiều... sổ (Preview) ngoài đặc tính cho biết chân linh kiện nó còn cho biết là linh kiện sẽ lấy có thể chạy được mô phỏng hay không Nếu chương trình không hổ trợ linh kiện thì sẽ có dòng No Simulator Model Luận văn tốt nghiệp Sinh Viên : Phạm Quốc Hiệp 3 Cách chọn , đặt và hiệu chỉnh các thông số của linh kiện: Sau khi lấy linh kiện ra cửa sổ Devices và thoát khỏi thư viện ta lấy linh kiện từ của sổ Devices... mạch để chúng ta nhìn và đọc mạch một cách dễ dàng thì các dây nối giữa các chân linh kiện ít chồng chéo lên nhau nhất Để làm được điều đó ta có thể xoay các linh kiện để tìm ra phương án tối ưu nhất Luận văn tốt nghiệp Sinh Viên : Phạm Quốc Hiệp Để xoay các linh kiện ta có các cách sau : CÁCH 1: - Click phải vào linh kiện cần xoay (chọn linh kiện) - Bấm chọn vào các biểu tượng xoay (set Rotation ,... tượng xoay, di chuyển, copy, xóa Khi ta bấm chọn vào biểu tượng xoay Rotate/Reflect Tagged Objects thì xuất hiện cửa sổ : Hình 2 – 15 : cửa sổ nhập góc cần xoay - Nhập góc xoay vào Angle Nhấn chon OK Luận văn tốt nghiệp Sinh Viên : Phạm Quốc Hiệp + Xóa một linh kiện : - Click phải vào linh kiện cần xoá - Bấm vào biểu tượng Delete All Tagged : - Hoặc ta có thể nhấp chuột phải hai lần vào linh kiện cần... dùng lệng Redraw trong menu View hay biểu tượng Redraw trên thanh công - cụ , cách đơn giản nhất là dùng phím tắt R Snap 10th, 50th, 100th, 500th dùng thay đổi tỷ lệ của các ô lưới trong trang thiết kế Luận văn tốt nghiệp Sinh Viên : Phạm Quốc Hiệp IV CÁC THAO TÁC CƠ BẢN TRÊN LINH KIỆN 1 Cách mở thư viện linh kiện Để mở cửa sổ Library lấy linh kiện - Trên menu ta chọn Library → Pick Device/Symbyl … . mở nhanh Proteus VSM trên Desktop Luận văn tốt nghiệp Sinh Viên : Phạm Quốc Hiệp 2 – Giao diện cơ bản Proteus VSM. Sau khi mở chương trình Proteus. tính toán . 1 - Cách mở proteus trong window. - Khi Proteus được cài đặt hoàn chỉnh, để mở Proteus vào Start -> Program -> Proteus Lite -> Chọn