báo cáo nhập môn ngành điện tìm hiểu về proteus

Học viện công nghệ bưu chínhviễn thông Khoa kỹ thuậtđiện tử II

Mai Thái Tuấn Anh_N23DCDT002 Nguyễn Thị Thúy_N23DCDT057 Võ Duy Thùy_N23DCDT058

Trần Văn Hướng_N23DCDT018

Hồ Chí Minh, tháng 5 năm 2024

Lời mở đầu

Ngày nay trong thời đại khoa học công nghệ không ngừng phát triển, ngành tin học nói chung đã có mặt trong hầu hết như tất cả các ngành nghề từ đơn giản đến phức tạp (công tin học là gì á)Công tin học đã giúp ích không nhỏ vào việc giảng dạy và mang lại nhiều kết quả không nhỏ Sự phát triển của kĩ thuật điện tử đã tạo ra hàng loạt những thiết bị với các đặc điểm nổi bật như sự chính xác cao, tốc độ nhanh, gọnnhẹ…là những yếu tố rất cần thiết góp phần cho hoạtđộng con người đạt hiệu quả ngày càng cao hơn

Điện tử đang trở thành một ngành khoa học đa nhiệm vụ Điện tử đã đáp ứng được những đòi hỏi không ngừng của các ngành, lĩnh vực khác nhau cho đến nhu cầu thiết yếu của con người trong cuộc sốnghàng ngày Một trong những phần mềm không thể thiếu của ngành công nghệ điện tử đó là phần mềm Proteus Proteus là chương trình tạo và mô phỏng cácmạch nguyên lí giúp cho con người học điện tử hình dung trực quan hơn vào thực tế của các linh kiện điện tử.

Khi nhắc tới Proteus, người ta sẽ nghĩ đến một công cụ vẽ thiết kế và mô phỏng mạch được sử dụng trong giáodục, nghiên cứu và phát triển sản phẩm Nó cho phép người dùng tạo mạch điện tử, mô phỏng hoạt động củachúng và thậm chí là lập trình vi điều khiển trên một môi trường ảo Phần mềm được tối ưu với những tính năng quan trọng nhất đó chính là mô phỏng bằng bảng

mạch Trong bài này, mình sẽ cùng các bạn đi tìm hiểu chi tiết về phần mềm Proteus.

Lịch sử phát triển Proteus

1 Thành Lập Labcenter Electronics (1988)

Labcenter Electronics được thành lập bởi John Jameson tại Vương quốc Anh vào năm 1988 Mục tiêu ban đầu của công ty là phát triển phần mềm hỗ trợ cho việc thiếtkế và mô phỏng mạch điện tử Proteus gồm hai chương trình chính là: ISIS (Intelligent Schematic Input System) cho phép thiết kế mà mô phỏng hệ thống điện tử bao gồm mạch phần cứng giao diện bên ngoài là mô phỏng mạch điện tử, ARES (Advanced Routing and Editing Software) cho phép người dùng thiết kế mạch PCB

(Printed Circuit Board) và giúp chuyển đổi sơ đồ nguyên lý bố cục mạch in.

2 Phiên Bản Đầu Tiên của Proteus (1988-1990)

Trong khoảng cuối những năm 1980 và đầu những năm 1990, Labcenter Electronics phát hành phiên bản đầu tiên của Proteus Phiên bản này tập trung vào mô phỏng mạch điện và phân tích tín hiệu, nhằm giúp các kỹ sư điện tử kiểm tra và thử nghiệm các thiết kế của họ mà không cần phải xây dựng các mạch thực tế.

I TÌM HIỂU VỀ PROTEUS:

1 Giới thiệu chung:

- Proteus Design Suite là một ứng dụng phần mềm được phát triển bởi Proteus Technologies Nó cung cấp một môi trường thiết kế điện tử tương tác (IDE) để phát triển các mạch tương tự và kỹ thuật số và kiểm tra chức năng của chúng trong phòng thí nghiệm một cách nhanh chóng và tiết kiệm chi phí.

- Proteus cho phép người dùng nhìn, nghe, cảm nhận và phản hồi tương tác với hệ thống như mạch tương tự, các thiết bị phức tạp như cảm biến, hệ thống nhúng và rô bốt; thế giới thực tế ảo; và xây dựng mô hình thông tin Bằng cách cho phép các kỹ sư nhanh chóng tạo ra các nguyên mẫu của thiết kế trước khi chúng thực sự được chế tạo, Proteus giảm thiểu rủi ro khi thử nghiệm sớm trong quá trình phát triển đồng thời rút ngắn lịch trình khi thực hiện các thay đổi muộn trong chu kỳ.

- Có rất nhiều ưu điểm khi mô phỏng các mạch điện tử trên proteus trước khi thực hiện sản xuất chúng trong thực tế

• Thiết kế mạch trên proteus tiếp kiệm thời gian và thao tác đơn giản hơn so với những

phần mềm thiết kế mạch điện tử khác như Altium, allegro, PAD,

• Mô phỏng chính xác: Proteus cho phép mô phỏng chính xác các vi mạch điện tử và hệ

thống nhúng Người dùng có thể thấy rõ cách các linh kiện và mạch hoạt động trong môi trường ảo, giúp giảm thiểu lỗi và thời gian cần để tìm và sửa chữa các sai sót.

• Thiết kế PCB tích hợp: Proteus cho phép người dùng chuyển đổi từ mô phỏng vi mạch sang bản thiết kế PCB một cách dễ dàng Điều này giúp tối ưu hóa mạch in và giảm thiểu các vấn đề về điều chỉnh vi trí linh kiện trên bảng mạch.

• Thư viện phong phú: Proteus đi kèm với nhiều thư viện linh kiện phổ biến, mô phỏng vi điều khiển, cảm biến, vi mạch logic và nhiều thành phần điện tử khác Điều này giúp người dùng tiết kiệm thời gian khi thiết kế và mô phỏng các mạch phức tạp.

• Hỗ trợ mô phỏng vi xử lý: Proteus không chỉhỗ trợ mô phỏng phần cứng mà còn hỗ trợ mô phỏng mã chương trình chạy trên vi xử lý và vi điều khiển Điều này cho phép người dùng kiểm tra tính đúng đắn và hiệu năng của mã chương trình trước khi triển khai lên vi xử lý thực tế.• Hỗ trợ kết nối với các ngôn ngữ lập trình: Phần mềm có khả năng kết nối với các ngôn ngữ lập trình như C, giúp người sử dụng có thể tích hợp mã nguồn của mình vào mô phỏng.

• Hỗ trợ đa nền tảng: Proteus hỗ trợ chạy trên cácnền tảng hệ điều hành phổ biến như Windows Điều này giúp người dùng có nhiều lựa chọn khi chọn hệ thống để sử dụng phần mềm này.

- Ngoài các ưu điểm phần mềm cũng đem lại mộtsố hạn chế như sau:

Giới hạn về thư viện linh kiện: Proteus có thể hạn chế trong việc cung cấp thư viện linh kiện đầy đủ cho tất cả các loại vi mạch Điều này cóthể tạo ra khó khăn đối với những người làm vi mạch đòi hỏi sự đa dạng về linh kiện.

Giới hạn về thư viện linh kiện: Proteus có thể hạn chế trong việc cung cấp thư viện linh kiện đầy đủ cho tất cả các loại vi mạch Điều này cóthể tạo ra khó khăn đối với những người làm vi mạch đòi hỏi sự đa dạng về linh kiện.

-Kết Luận: Phần mềm Proteus là một công cụ mô phỏng vi mạch điện tử và hệ thống nhúng mạnh mẽ và phổ biến Nó cho phép người dùng thiết kế và mô phỏng các vi mạch điện tử, PCB và hệ

thống nhúng trước khi triển khai vào sản xuất, giúp giảm thiểu sai sót và tối ưu hóa hiệu suất Dùcó một số nhược điểm như giới hạn về thư viện linh kiện và giá thành, Proteus vẫn là một lựa chọn phổ biến trong cộng đồng kỹ sư điện tử và học viên, đồng thời tiếp tục phát triển để đáp ứngnhững thách thức ngày càng cao trong lĩnh vực công nghiệp điện tử và tự động hóa

2 Đặt tính của Proteus: (Giới thiệu là trên Protues gồm 2 công cụ chính là ISIS và ARES

- ISIS là phần mềm được sử dụng để vẽ sơ đồ

(Schematic) và mô phỏng mạch trong thời gian thực, mô phỏng cho phép con người truy cập trong thời gianchạy, do đó cung cấp mô phỏng thời gian thực Nó có nhiều linh kiện trong thư viện Có sẵn các nguồn, bộ tạo tín hiệu, các công cụ đo lường và phân tích như máy hiện sóng, vôn kế, ampe kế, …, đầu dò để theo dõi thời gian thực các thông số của mạch, công tắc, màn hình, tải như động cơ và đèn, các thành phần rời rạc như điện trở, tụ điện, cuộn cảm, máy biến áp, mạch tích hợp kỹ thuật số và analog, công tắc bán dẫn, relay, vi điều khiển, bộ xử lý, cảm biến…

- ARES được sử dụng để thiết kế PCB người dùng sử dụng để bố trí các linh kiện, vẽ những đường kết nối tín hiệu các linh kiện, Power,… Hỗ trợ hình ảnh 3D trực quan giúp người thiết kế hình dung.

- Kiểm tra lỗi trên mạch điện tử: Cho phép người dùng mô phỏng mạch điện tử từ các linh kiện điện tử thực tế Điều này giúp kỹ sư kiểm tra tính đúng đắn của mạch trước khi thực hiện lắp ráp vật lý.

- Thiết kế PCB (Printed Circuit Board): cung cấp công cụ cho phép người dùng thiết kế và xem trước mạch in Giúp tối ưu hóa kích thước cách sắp xếp của mạch để đảm bảo hiệu suất và tiết kiệm chi phí sản xuất.

- Mô phỏng hệ thống nhúng (Embedded Systems: hỗ trợ mô phỏng các hệ thống nhúng như vi điều khiển (microcontroller) và vi xử lý (microprocessor), cho phép kiểm tra và phát triển phần mềm nhúng trước khi triển khai.

- Thư viện linh kiện phong phú: Proteus đi kèm với mộtbộ thư viện linh kiện điện tử rộng lớn, bao gồm các linh kiện phổ biến như các loại cảm biến, linh kiện điện tử và linh kiện nhúng.

II Ứng dụng:

- Giáo dục: được sử dụng rộng rãi trong các chương trình đào tạo và đạo tạo kĩ thuật điện tử để giúp sinh viên hiểu và thực hành các khái niệm và mạch điện tửvà linh kiện nhúng,

- Nghiên cứu và phát triển: kỹ sư và nhà nghiên cứu sửdụng Proteus để phát triển và kiểm tra các ý tưởng mới trong lĩnh vực điện tử và nhúng một cách nhanh chóng và hiệu quả.

- Thiết kế sản phẩm: Proteus là công cụ quan trọng trong quá trình thiết kế sản phẩm điện tử, từ việc mô phỏng mạch ban đầu đến thiết kế PCB và kiểm tra tính hoạt động của hệ thống.

III Bố cục phần mềm Proteus:

- Editing window:

Phần có dấu chấm được gọi là editing window Đây là một phần bản vẽ của proteus nơi bạn mô phỏng các mạch và dự án kỹ thuật của mình.

- Zoom option:

Bằng cách sử dụng tùy chọn này, bạn có thể dễ dàng phóng to và thu nhỏ bố cục của mình và có thể quan sát mô phỏng hoàn chỉnh rất rõ ràng.

- Tool option:

Bằng cách sử dụng tùy chọn này, bạn có thể chọn các thiết bị khác nhau như vôn kế, ampe kế, máy hiện sóng, v.v.

- Run buttons:

Ở phía dưới bên trái có 4 nút run, stop, pause và stop Các nút này giống như điều khiển remote và bật và tắt mạch của bạn.

IV Hướng dẫn sử dụng Proteus để vẽ sơ đồnguyên lý:

Bước 1: Khởi động chương trình Protues Professional

Chạy chương trình Proteus Professional bằng cách nhấp vào biểu tượng ISIS Professional trên desktop hoặc

chọn Windows >> Programs >> Proteus Professional >> ISIS Professional.

Mở phần mềm Proteus (nếu bạn chưa cài đặt, hãy tải vàcài đặt từ trang chủ của họ).

Chọn "File" -> "New Project" để tạo dự án mới Đặt tên cho dự án và chọn nơi lưu trữ.

Bước 2: Thêm linh kiện và chọn linh kiện:

Chọn "Library" -> "Library Manager" trong menu để mở cửa sổ Quản lý thư viện.

Chọn các thư viện linh kiện phù hợp, chẳng hạn như "Analog" hoặc "Digital" và nhấp vào nút "Add" để thêm chúng vào dự án của bạn.

Bước 3: Chọn và vẽ linh kiện:

Chọn "P" trên thanh công cụ để mở hộp công cụ linh kiện.

Chọn thư viện và linh kiện bạn muốn sử dụng trong danh sách các linh kiện đã được thêm.

Nhấp vào bảng mạch để đặt linh kiện đó vào vị trí mongmuốn Bạn có thể di chuyển và căn chỉnh vị trí linh kiện để tạo sơ đồ nguyên lý phù hợp.

Bước 4: Kết nối linh kiện:

Chọn "W" trên thanh công cụ để mở hộp công cụ dây.Kéo từ chân của linh kiện thứ nhất đến chân của linh kiện thứ hai để kết nối chúng với nhau Sử dụng dây kếtnối các chân cần thiết để tạo sơ đồ nguyên lý hoàn

Bước 5: Sắp xếp và lưu sơ đồ nguyên lý:Sắp xếp linh kiện và dây kết nối để sơ đồ nguyên lý của bạn trở nên rõ ràng và dễ đọc.

Sau khi hoàn thành, lưu sơ đồ nguyên lý của bạn bằng cách chọn "File" -> "Save Project" hoặc "File" -> "Save As" để lưu dưới dạng tệp mô phỏng (.dsn).

Lưu ý: Sơ đồ nguyên lý chỉ dùng để biểu diễn các linh kiện và kết nối giữa chúng, không có mô phỏng chạy Nếu bạn muốn mô phỏng hoạt động của sơ đồ, bạn cần thêm các linh kiện chức năng (VD: vi điều khiển, bộ nhớ,cảm biến ) và các bước cấu hình mô phỏng khác.

Proteus là một công cụ quan trọng trong lĩnh vực điện tử, cung cấp một môi trường mô phỏng mạnh mẽ và đa dạng cho việc thiết kế, mô phỏng và phát triển mạch điện tử và hệ thống nhúng Với tính năng và lợi ích của Proteus, đóng vai trò quan trọng trong việc tối ưu hóa quá trình thiết kế và phát triển sản phẩm điện tử.