Đang tải... (xem toàn văn)
Trong lĩnh 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. 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 định thế mạnh của nó về mô phỏng các nguyên lý giống với thực tế, trên 12 năm càng ngày nó càng hoàn thiện và phát triển mạnh. Proteus 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 nghiệm điện tử cũng như trong thực hành vi xử lý…
PHẦN 1: PROTEUS CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PROTEUS VSM 1.1. GIỚI THIỆU CHUNG Trong lĩnh 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. 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 định thế mạnh của nó về mô phỏng các nguyên lý giống với thực tế, trên 12 năm càng ngày nó càng hoàn thiện và phát triển mạnh. Proteus 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 nghiệm điện tử cũng như trong thực hành vi xử lý… 1.2. CÁC CHỨC NĂNG CƠ BẢN CỦA PROTEUS 1.2.1. Các ưu điểm - Dễ dàng tạo ra một sơ đồ nguyên lý 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… - Có các công cụ hỗ trợ kiểm tra lỗi 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 thị hỗ trợ mạnh cho việc phân tích tần số, sóng. âm thanh… không những 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 nhau kể cả led 7 đoạn. Nhưng phần hiển thị mạnh nhất mà Proteus cung cấp là LCD, nó có thể mô 1 phỏng cho rất nhiều LCD từ đơn giản đến phức tạp. Một 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 dụng có thể điều 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 dịch cho các họ vi xử lý như MSC51, AVR. … 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). 1.2.2. Khả năng ứng dụng - Proteus được sử dụng để 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 đồng hồ vôn hay ampe, máy đo dao động. - Proteus là phần mềm ứng dụng tốt cho giảng viên, sinh viên chuyên ngành kỹ thuật điện, điện tử vì Proteus cung cấp khá đầy đủ các linh kiện và thiết bị từ cơ bản đến phức tạp. - Có thể xây dựng các thiết bị thí nghiệm ảo. Từ đó tiết kiệm được kinh tế mua thiết bị và xây dựng các phòng thí nghiệm. 1.2.3. Khả năng phân tích Phân tích một số mạch điện, điện tử đơn giản. Phân tích các mạch các họ vi điểu khiển. Phân tích mạch qua các đồ thị, 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. 1.2.4. Nhược điểm Bên cạnh những ưu điểm đó, Proteus có các nhược điểm sau: + Phần mềm do công ty của nước ngoài nên tính chất bản quyền khá cao, và hầu như ít 2 được biết đến nên rất khó kiếm ngoài thực tế. Mặt khác tài liệu hay hướng dẫn sử dụng còn hạn chế. + 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). + Hướng dẫn sử dụng trong Proteus hoàn toàn bằng tiếng anh nên đòi hỏi người sử dụng cũng phải có trình độ tiếng anh chuyên môn điện, điện tử. 3 CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ MẠCH NGUYÊN LÝ 2.1. GIỚI THIỆU CHUNG Bất kỳ một mạch điện nào từ đơn giản đến phức tạp, thì phần cơ 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. Tương tự như các phần mềm khác, 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. 2.1.1. 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, kéo biểu tượng ra màn hình. Hình 2.2: Biểu tượng dùng để mở nhanh Proteus VSM trên Desktop 2.1.2. Giao diện cơ bản Proteus VSM. Sau khi mở chương trình Proteus khi phần mềm khởi động hoàn tất thì, sẽ thấy phần giao diện cơ bản của nó gần như sau: 4 Hình 2.3: Giao diện cơ bản sau khi khởi động Proteus Nếu như chương trình không hiển thị đầy đủ, có thể vào menu View -> Toolbar để loại bỏ hay thêm vào thanh công cụ mình cần. 5 Hình 2.4: Menu dùng lấy các thanh công cụ dùng trong thiết kế Sau khi chọn Toolbar. chương trình sẽ đưa ra một cửa sổ cho, chọn hay loại bỏ công cụ cần Hình 2.5: Cửa sổ lựa chọn 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 … 2.1.3. 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 6 • Export Section: lưu file import. b. Các biểu tượng thao tác về màn hình: Hình 2.6: 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. • 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 Hình 2.7: Các biểu tượng thao tác • 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. • Bus: Đi dây dạng bus. • 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 thị 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. 7 • 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, hình tròn • Text: Đặt chú thích vào trang thiết kế. • Symbol: Mở cửa sổ lấy các kí hiệu. • Maker: Lấy các kí hiệu thiết kế. c. Các biểu tượng phục vụ trong thiết kế Hình 2.8: 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. • Goto Sheet: Di chuyển đến trang n. • Zoom To Child: Vào trang con. • Return to Parent: Trở về trang thiết kế chính. • 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. d. Các biểu tượng chỉnh sửa. Hình 2.9: Các biểu tượng chỉnh sửa. • Block Copy: Sao chép một khối đã chọn. 8 • 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 e. Các biểu tượng xoay, đối xứng. Hình 2.10: 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. 2.2. BƯỚC ĐẦU THIẾT KẾ MẠCH. 2.2.1. Cách tạo một trang thiết kế mới Để tạo một trang mới thiết kế mạch, có thể làm theo các cách sau: Vào menu File -> New Design. Chọn biểu tượng new design trên thang công cụ 2.2.2. 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: Điền vào các thông số mạch thiết kế như tiêu đề (title) người thiết kế (Author). 9 Hình 2.11: Cửa sổ cài đặt tên cho mạch. người thiết kế. Do tùy từng mạch thiết kế, cần phải đặt hay cần phải chỉnh sửa lại khổ giấy khi mà bản thiết kế của, lớn hơn khổ giấy mặc định ban đầu của chương trình là A4. Để thay đổi khổ giấy, vào menu System -> chọn Set Sheet Sizes. Trang cửa sổ lựa chọn khổ giấy cho trang thiết kế có dạng như sau: Hình 2.12: Cửa sổ chọn khổ giấy cho trang thiế kế Chọn khổ giấy thiết kế và nhấn OK. Trong quá trình thiết kế nếu mạch lớn hơn khổ giấy đã định trước, dùng cách này để tăng khổ giấy thiết kế lớn hơn. 2.2.3. Cài đặt các thông số màu sắc cho bản thiết kế. Trong khi thiết kế mỗi người thiết kế đều có sở thích riêng về màu sắc trang thiết kế. Để cài đặt các thông số cơ bản cho trang thiết kế như: màu nền, màu dây, ô lưới, các mức điện áp hay các mức logic 0,1 …, vào menu Template -> chọn Set Design Defauts. Cửa sổ chỉnh sửa có dạng như sau: 10 [...]... có thể là sai số trên các thiết bị Ghi chú: Các máy đo DC cũng làm theo cách tương tự b Cách dùng các ống dò để đo dòng hay áp Một trong các phương pháp đơn giản hơn để đo dòng điện là dùng các ống dò vôn hay ampe - Để lấy ống dò vôn chọn biểu tượng Voltage Probe trên thanh công cụ Current Probe để đo dòng điện Đặt các ống dò vào các vị trí muốn đo Chạy mô phỏng và xem kết quả Cách đặt ống dò cho ví... linh kiện * Ví dụ: Chỉnh sửa các thông số cơ bản cho động cơ bước Hình 2.22: Cửa sổ chỉnh sửa thông số cho động cơ bước 16 - Tại cửa sổ thông số động cơ bước, 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 Các linh kiện khác khi cần chỉnh sửa lại các giá trị mặc định trong Proteus, làm tương tự như cách trên d Nối dây cho... kiện c Sửa các thông số kỹ thuật của linh kiện Để vẽ mạch một cách nhanh chóng, không nhất thiết phải lấy linh kiện có các thông số chính xác nhất là trong mạch có nhiều linh kiện giống nhau nhưng khác các thông số kỹ thuật Nếu lấy từng linh kiện đúng với các thông số cần tìm thì sẽ mất rất nhiều thời gian và đôi khi trong thư viện không có linh kiện có các thông số cần tìm Vì vậy, cần phải sửa các thông... học thì các dây nối giữa các chân linh kiện ít chồng chéo Để làm được điều đó, có thể xoay các linh kiện để tìm ra phương án tối ưu nhất Để xoay các linh kiện, có cách sau: * Cách 1: - Click phải vào linh kiện cần xoay (chọn linh kiện) - Bấm chọn vào các biểu tượng xoay (set Rotation Horizontal Reflection Vertical - Reflection) hoặc nhấp góc cần xoay vào Hình 2.19: Biểu tượng xoay, lấy đối xứng linh... Phầm mềm proteus cung cấp cho người sử dụng một công cụ khá hữu dụng là các đồ thị phân tích: sóng, tần số, âm thanh, digital - Biểu tượng lấy các đồ thị phân tích: - Khi chọn biểu tượng phân tích bằng đồ thị các đồ thị dùng phân tích nằm trong cửa sổ INSTRUMENTS Chọn biểu tượng đồ thị cần phân tích nhấn và giữ chuột trái để đặt đồ thị vào trang thiết kế đến khi đồ thị có độ lớn yêu cầu 30 Bảng 3.1: Các. .. thiết kế Sau khi lấy và sắp xếp các linh kiện theo mong muốn Cần nối các chân linh kiện cho mạch như sau: - Vào biểu tượng 2D graphics line để nối dây cho mạch Hình 2.23: Cách lấy các dây vẽ - Chọn kiểu dây nối cho mạch trong cửa sổ GRAPHICSTYLES Các kiểu nối dây thông dụng: · WIRE · BUS WIRE · INPUT · OUTPUT … * Nối WIRE: Hình 2.24: Cửa sổ chọn dây vẽ cho mạch nguyên lý + Cách nối dây Wire: - Chọn kiểu... cho mạch a Các thao tác lấy nguồn ra trang thiết kế - Click chọn vào biểu tượng Inter-sheet Terminal - Click chọn POWER MASS trong thư viện TERMINALS - Lấy nguồn và mass ra trang thiết kế b Cách ghi điện áp và sửa chữa các thông số kỹ thuật của nguồn - Click phải vào nguồn cần ghi hoặc sửa giá trị điện áp - Sau đó Click trái vào nguồn cần ghi hoặc sửa giá trị điện áp Hình 2.35: Cửa sổ chỉnh sửa nguồn... Lấy linh kiện ra cửa sổ Devices bằng cách nhấn đúp vào linh kiện đã chọn - Cứ tiếp tục các thao tác như vậy cho đến khi lấy xong các linh kiện cần thiết cho việc vẽ mạch - Khi lấy xong các linh kiện cần thiết cho việc vẽ mạch, thoát ra khỏi thư viện bằng cách nhấn Cancel hoặc phím Esc + Cách 2 - Trong của sổ thư viện có nhiều thư viện nhỏ - Click chọn vào một trong các thư viện nhỏ đó - Search linh kiện... hình dạng các máy phát và máy đo dao động như sau: 29 Hình 3.6: Máy đo dao động Hình 3.7: Máy phát dao động - Điều chỉnh các thông số của máy phát, máy thu, các dạng tín hiệu của máy phát - Xem kết quả thu được - Có thể dùng máy đo dao động để do dao động của tất cả các mạch nguyên lý cơ bản cũng như đo các linh kiện điện tử cơ bản khác 3.3.3 Phân tích mạch bằng các đồ thị * Biểu tượng chứa các đồ thị...Hình 2.13: Cửa sổ màn hình chỉnh sửa các thông số màu sắc trang thiết kế Sau khi chỉnh sửa thông số các màu theo sở thích thì nhấn OK 2.3 CÁC THAO TÁC CƠ BẢN TRÊN BẢN VẼ 2.3.1 Phóng to, thu nhỏ, di chuyển trang thiết kế a Phóng to hay thu nhỏ trang thiết kế Để phóng to hay thu nhỏ có thể dùng các cách sau: - Dùng chuột giữa - Dùng công cụ: Zoom in Zoom Out Dùng phím . 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. được sử dụng để 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. những 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