Nghiên cứu sử dụng các phần mềm ứng dụng

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 tinhọc 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 kếtquả Proteus VSM (Virtual Simulation Microprocessor) là chương trình tạo và chạy cácmạch 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 sửdụng khá rộng rãi trên 35 quốc gia Proteus đã tự khẳng định thế mạnh của nó về môphỏng các nguyên lý giống với thực tế, trên 12 năm càng ngày nó càng hoàn thiện và pháttriển mạnh Proteus cung cấp cho người sử dụng hầu như toàn bộ các linh kiện điện tử đểngười dùng có thể tạo ra được các mạch nguyên lý và sau cùng là chạy thử và so sánh vớikết quả thực tế Chính vì Proteus có thể tạo và chạy được các mạch đơn giản cũng nhưcác mạch phức tạp nên có thể dùng nó trong giảng dạy, trong các phòng thí nghiệm điện

- Ngoài ra Proteus còn cung cấp cho người sử dụng các công cụ mạnh mà các phần mềmkhác hầu như không có Chẳng hạn thư viện LED với các loại màu sắc khác nhau kể cảled 7 đoạn Nhưng phần hiển thị mạnh nhất mà Proteus cung cấp là LCD, nó có thể mô

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 từcác mạch giao tiếp với máy tính qua công cụ RS232 Trong đó người sử dụng có thể điềukhiển được quá trình truyền phát, tốc độ Baud … giúp cho người lập trình có thể môphỏng các mặt truyền phát tín hiệu

- Một điểm mạnh khác của Proteus là cung cấp cho người sử dụng công cụ biên dịch chocác 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 môphỏng

- Đối với các mạch vi xử lý Proteus không những cung cấp hình ảnh thực tế của các linhkiện xuất mà còn cung cấp cho người lập trình rất nhiều các cửa sổ thông báo các nộidung 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 cầnthao 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 trướckhi thiết kế trên bo mạch

- Các công cụ phục vụ cho việc phân tích mạch có độ chính xác khá cao như đồng hồ vônhay ampe, máy đo dao động

- Proteus là phần mềm ứng dụng tốt cho giảng viên, sinh viên chuyên ngành kỹ thuậtđiện, điện tử vì Proteus cung cấp khá đầy đủ các linh kiện và thiết bị từ cơ bản đến phứctạp

- Có thể xây dựng các thiết bị thí nghiệm ảo Từ đó tiết kiệm được kinh tế mua thiết bị vàxây 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

được biết đến nên rất khó kiếm ngoài thực tế Mặt khác tài liệu hay hướng dẫn sử dụngcòn hạn chế.

+ Trong khi thiết kế có nhiều phần trong Proteus chạy không theo một quy tắc nào làmngười 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 cáctính 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 dụngcũng phải có trình độ tiếng anh chuyên môn điện, điện tử

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 đượcmột phần hay toàn phần nguyên lý hoạt động của mạch Do đó sơ đồ nguyên lý là mộtphần không thể thiếu ở bất kỳ mạch nào cũng như phần mềm nào về mạch điện Qua đótùy 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 đồnguyên 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 giaodiện cơ bản của nó gần như sau:

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 đểloại bỏ hay thêm vào thanh công cụ mình cần

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 cụcần

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

• 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

• 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 trỏchuột chỉ vào

• Wire Autorouter: Bật, tắt tính điều chỉnh đường vẽ (tự động tạo ra vuông góc khingưới 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.

• 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) ngườithiết kế (Author)

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 màbản 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 tăngkhổ 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, cácmức điện áp hay các mức logic 0,1 …, vào menu Template -> chọn Set Design Defauts.Cửa sổ chỉnh sửa có dạng như sau:

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 tắt: F6 để phóng to, F7 để thu nhỏ, F8 dùng để xem toàn bộtrang đang thiết kế

b Di chuyển màn hình thiết kế.

Các cách di chuyển màn hình thiết kế:

- Dùng biểu tượng trên thanh công cụ (Pan) và nhấn chuột tại vị trí cần di chuyểnđến

- Dùng phím tắt: F5 kết hợp với di chuột đến các vị trí cần di chuyển

2.3.2 Cài đặt và hủy bỏ ô lưới.

Để cho việc thiết kế dễ dàng, khi thiết kế sơ đồ nguyên lý nên bật ô lưới chotrang thiết kế Để bật ô lưới vào menu View -> Grid hay nhấn phím tắt G

2.3.3 Các điều chỉnh phụ trong menu View

Redraw: khi thiết kế lấy, xóa, quay hay di chuyển màn hình., sẽ thấy xuất hiện cácnét không vẽ mà lại có hiện lên màn hình thiết kế Để làm mất các nét đó, dùng lệnhRedraw 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

2.4 CÁC THAO TÁC CƠ BẢN TRÊN LINH KIỆN

2.4.1 Cách mở thư viện linh kiện.

Để mở cửa sổ Library lấy linh kiện

- Trên menu, chọn Library → Pick Device/Symbyl …

Hình 2.14: Menu chọn thư viện linh kiện

- Hoặc, cũng có thể vào biểu tượng: Pick devices trên cửa sổ DEVICES

Hình 2.15: Cửa sổ linh kiện DEVICES

-Ta cũng có thể dùng phím tắt P để mở thư viện

Sau khi, chọn mở thư viện (một trong các cách trên) thì cửa sổ thư viện sẽ xuất hiện nhưsau:

Hình 2.16: Cửa sổ thư viện lấy linh kiện

Trong đó:

- Keyword: Từ khóa để tìm linh kiện

- Category và Sub-catelogy: Chứa các thư viện trong chương trình Proteus

- Result: Hiển thị các linh kiện khi chọn thư viện hay đánh tên trên mục Keyword

- Schematic Preview: Hiển thị hình dạng của linh kiện

2.4.2 Cách tìm và chọn linh kiện trong thư viện vào cửa sổ Devices:

Sau khi mở thư viện xong, để lấy linh kiện trong thư viện vào cửa sổ Devices, cóthể thực hiện theo các cách sau:

+ Cách 1

- Có thể đánh chính xác tên linh kiện vào trong Keywords (Proteus có khả năng dòtìm không chính xác nếu như không thể nhớ đầy đủ) cho tất cả các linh kiện có têngần như vậy cho lựa chọn

- Search linh kiện cần tìm trong cửa sổ Results

Ta có thể nhìn thấy linh kiện trong cửa sổ Schematic preview khi đã Click chọn linhkiện đó

- 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 choviệc vẽ mạch

- Khi lấy xong các linh kiện cần thiết cho việc vẽ mạch, thoát ra khỏi thư viện bằngcách 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 cần tìm trong cửa sổ Results

- Có thể nhìn thấy linh kiện trong cửa sổ Schematic preview khi đã Click chọn linhkiện đó

Thao tác lấy linh kiện như mục trên, khi nhấn đúp chuột vào linh kiện trong cửa sổResult thì linh kiện sẽ được thêm vào màn hình trang thiết kế (cửa sổ DEVICE) hình 2.17.Khi lấy xong các linh kiện cần thiết cho việc vẽ mạch, thoát ra khỏi thư viện bằng cáchnhấn Cancel hoặc phím Esc

Hình 2.17: Minh họa khi thêm linh kiện vào trang thiết kế

Ví dụ: Lấy các linh kiện sau: 80C51, điện trở, tụ thạch anh, led, động cơ

- Tại cửa 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 hỗ trợ linh kiện thì

sẽ có dòng No Simulator Model

2.4.3 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, lấy linh kiện từ của sổDevices ra trang thiết kế, thao tác như sau:

a Lấy linh kiện ra trang thiết kế.

kiện sẽ được đặt tại đó Tiếp tục di chuyển chuột để đặt các linh kiện tiếp theo chươngtrình sẽ tự động tăng số linh kiện lên sau mỗi lần nhấn chuột.

b Di chuyển, xoay, xóa linh kiện trong trang thiết kế.

+ Di chuyển linh kiện:

Khi lấy linh kiện trong cửa sổ Devices ra trang thiết kế Nếu sắp xếp không hợp lýhoặc vì một lý do nào đó cần di chuyển linh kiện thì, có những thao tác sau:

- Click phải vào linh kiện cần di chuyển, sau đó click trái và kéo linh kiện đến nơi cần dichuyển đến

- Cũng có thể dùng thanh công cụ di chuyển có thể giúp người dùng di chuyển mộtkhối Sau khi chọn khối cần di chuyển (bằng nhấn giữ và kéo chuột phải), nhấn vào biểutượng di chuyển khối sau đó đưa khối đến vị trí mới

+ Xoay linh kiện:

Trong khi thiết kế mạch, để bản vẽ trở nên tường minh, khoa học thì các dây nốigiữa các chân linh kiện ít chồng chéo Để làm được điều đó, có thể xoay các linh kiện đểtìm 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 kiện

* Cách 2

- Click phải vào linh kiện cần xoay

- Bấm chọn vào các biểu tượng xoay Rotate/Reflect Tagged Objects

Hình 2.20: Biểu tượng xoay, di chuyển, copy, xóa

Khi, bấm chọn vào biểu tượng xoay Rotate/Reflect Tagged Objects thì xuất hiện cửa sổ:

Hình 2.21: Cửa sổ nhập góc cần xoay

- Nhập góc xoay vào Angle

- Nhấn chon OK

+ Xóa một linh kiện:

- Click phải vào linh kiện cần xoá

- Bấm vào biểu tượng Delete All Tagged:

- Hoặc, có thể nhấp chuột phải hai lần vào linh kiện cần xóa

- Cũng có thể nhấn DEL để xoá linh 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 cácthông số chính xác nhất là trong mạch có nhiều linh kiện giống nhau nhưng khác cácthông số kỹ thuật Nếu lấy từng linh kiện đúng với các thông số cần tìm thì sẽ mất rấtnhiều thời gian và đôi khi trong thư viện không có linh kiện có các thông số cần tìm Vìvậy, cần phải sửa các thông số kỹ thuật cho linh kiện

* Ví dụ: Chỉnh sửa các thông số cơ bản cho động cơ bước

- 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, làmtương tự như cách trên

d Nối dây cho mạch thiết kế

Sau khi lấy và sắp xếp các linh kiện theo mong muốn Cần nối các chân linh kiệncho 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:

Hình 2.24: Cửa sổ chọn dây vẽ cho mạch nguyên lý

+ Cách nối dây Wire:

- Chọn kiểu dây nối là Wire sau đó đưa chuột đến các vị trí cần nối

* Ví dụ: Vẽ wire và nối dây cho linh kiện

Lấy các linh kiện như hình vẽ sau và đặt vào trang thiết kế: Relay, Button, Motor DC

Hình 2.25: Ví dụ điều khiển động cơ DC

Trong khi nối dây, nếu bật biểu tượng (real time annotation) lên Enable thì khiđưa con trỏ vào chân linh kiện sẽ có biểu tượng X tại chân linh kiện giúp vẽ mạch dễ dànghơn (hình trên tại chân Relay) ngược lại thì không có biểu tượng X khi đưa con trỏ tớichân linh kiện

Trong quá trình nối dây, Proteus có thể tạo ra các đường vuông góc khi nối dây theođường chéo làm cho mạch thiết kế đẹp hơn Muốn thế, phải bật biểu tượng (WireAuto Router)

Hình 2.26: Hai cách vẽ trong chương trình

- Hình trên so sánh hai phương pháp vẽ.Tuy nhiên, cũng có thể vẽ đẹp mà không cần bật(wire auto router) bằng cách vẽ từng đoạn vuông góc (nhấn chuột trái tại các điểm dừngcủa mỗi đoạn thẳng) Nhưng phương pháp này khá phức tạp và lâu khi thiết kế các mạchlớn Đặc tính Wire Auto Router mang lại kết quả tuy có lúc không vừa ý nhưng nó giúpthiết kế mạch nhanh và đẹp hơn

Lưu ý: Khi nối dây Wire từ Bus ra, do từ Bus có nhiều dây cùng ra nên cần phảiđặt tên cho từng dây để chương trình có thể hiểu từng dây trong bó dây sẽ nối ra (vào) từ

+ Cách nối BUS:

- Vào biểu tượng 2D graphics line để nối dây cho mạch

- Chọn kiểu dây nối BUS WIRE cho mạch trong cửa sổ GRAPHICSTYLESHoặc, cũng có thể vào biểu tượng BUS

Hình 2.27: Cách chọn biểu tượng lấy dây BUS vẽ

+ Cách đặt tên cho BUS:

Sau khi, nối BUS xong, tiến hành đặt tên cho BUS bằng cách:

Hình 2.28: Cách chọn biểu tượng đặt tên cho dây

- Click phải chuột vào đoạn BUS cần đặt tên

- Click trái chuột vào đoạn BUS cần đặt tên thì xuất hiện cửa sổ

Hình 2.29: Cửa sổ đặt tên cho dây vẽ

- Đánh tên cần đặt cho BUS vào String: vd: AD[0 7] → OK

+ Cách đặt tên cho các dây WIRE nối từ BUS: Tương tự như cách đặt tên cho BUS nhưng

ở đây, có thể chọn một trong các tên có sẵn trong String → OK Nếu như trước đó, chưađặt tên thì đánh thẳng vào ô String tên cần đặt

Hình 2.30: Cửa sổ chọn tên cho dây vẽ

Ví dụ nối Bus – Wire:

Hình 2.31: Ví dụ các cách vẽ wire, bus

c Kiểu nối INPUT, OUTPUT:

Để cho mạch thiết kế gọn và đơn giản, dùng Kiểu nối INPUT, OUTPUT

+ Kiểu nối INPUT, OUTPUT:

- Click chọn vào biểu tượng Inter-sheet Terminal

Hình 2.32: Cách chọn biểu tượng lấy dây nguồn

- Chọn kiểu dây nối INPUT, OUTPUT trong thư viện TERMINALS

Nguồn và mass cấp cho mạch cũng được lấy từ thư viện này (POWER, GROUND)

Hình 2.33: Cửa sổ lấy nguồn

- Lấy ký hiệu INPUT, OUTPUT ra trang thiết kế và đặt tên cho nó

* Ví dụ: Dùng INPUT, OUTPUT thiết kế mạch điều khiển động cơ bước

Hình 2.34: Dùng phương pháp INPUT, OUTPUT

2.4.4 Phương pháp cấp nguồn 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

Sau đó đánh giá trị nguồn nuôi cho mạch vào String → OK

2.4.5 Kiểm tra sơ đồ mạch nguyên lý

- Kiểm tra sơ đồ mạch sau khi hoàn thành xong mạch thiết kế là rất quan trọng, nó giúptìm ra được những lỗi còn sai sót trong thiết kế chưa phát hiện ra được Để kiểm tra lỗitrong sơ đồ mạch, thao tác như sau:

- Vào Tool→ Electrical Rule Check hay dùng biểu tượng Đọc và tìm lỗi trong cácdòng thông báo trong cửa sổ Electrical Rule Check – ISIS Professional (Demo)

Hình 2.36: Cửa sổ kiểm tra lỗi trang thiết kế

- Bảng kiểm tra lỗi ở trên báo lỗi trên linh kiện U1 (AT89C51) thiếu mạch Reset, mạchdao động, nguồn áp tại chân EA (31) Sau khi chỉnh sửa lại mạch kiểm tra lại, sẽ khôngthấy báo lỗi và dòng thông báo cuối cùng là No ERC errors found

- Đến đây mạch coi như đã hoàn chỉnh về sơ đồ nguyên lý Lưu lại mạch thiết kế bằngcách vào menu save hay dùng thanh công cụ như các phần mềm khác

2.5 BÀI TẬP

Vẽ sơ đồ nguyên lý các mạch điều khiển sau:

Hình 2.37: Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển LED đơn

Hình 2.38: Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển LED 7

Hình 2.39: Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển động cơ bước

CHƯƠNG 3 CHẠY MÔ PHỎNG VÀ PHÂN TÍCH MẠCH NGUYÊN LÝ CƠ BẢN

3.1 CÁCH MỞ SƠ ĐỒ ĐÃ THIẾT KẾ

Công việc trước tiên để chạy mô phỏng hay phân tích một sơ đồ nguyên lý là mở

nó Để mở một trang đã thiết kế có thể dùng các cách sau:

+ Vào menu File -> Load Design -> chọn tập tin cần mở

+ Dùng biểu tượng Load Design trên thanh công cụ

+ Dùng phím tắt L

3.2 CÁC CÔNG CỤ DÙNG PHÂN TÍCH MẠCH

3.2.1 Biểu tượng lấy các máy đo phân tích mạch

OSCILOSCOPE: Máy hiện sóng

COUNTER TIMER: Bộ đếm, định thời ảo

VIRTUAL TERMINAL: Cổng truyền thông nối tiếp ảo

SIGNAL GENERATOR: Máy phát tín hiệu

DC/AC AMMETER: Ampe kế 1 chiều, xoay chiều

DC VOLTMETER: Vôn kế 1 chiều

3.2.2 Biểu tượng lấy các đồ thị phân tích mạch

ANALOGUE: Phân tích tín hiệu tương tự

DIGITAL: Phân tích tín hiệu số

NOISE: Phân tích tín hiệu tiếng ồn

FURRIER: Phân tích Furie

AUDIO: Phân tích tín hiệu âm thanh

3.2.3 Biểu tượng lấy và đặt các ống dò điện áp, dòng điện

3.3 CHẠY MÔ PHỎNG VÀ PHÂN TÍCH MẠCH

3.3.1 Chạy mô phỏng.

- Khi mạch thiết kế hoàn chỉnh quá trình đơn giản là chạy mô phỏng quá các công cụ của

Proteus

Biểu tượng chạy toàn bộ chương trình thiết kế

Biểu tượng chạy từng bước chương trình thiết kế

Biểu tượng tạm dừng chương trình đang chạy

Biểu tượng dừng toàn bộ chương trình đang chạy

- Trong quá trình chạy mô phỏng, có thể bật các lớp màu nguồn, các mức điện áp chân,dòng điện theo chiều mũi tên Vào menu System -> Set Animation Options, cửa sổ tínhchất xuất hiện

Hình 3.1: Cửa sổ điều chỉnh các thông số chạy mô phỏng đơn giản.

Trong đó:

Show Voltage & Current on Probes: Hiển thị vôn, dòng trên ống dò

Show Logic State of pins: Hiển thị mức logic của chân IC

Show wire Voltage by Colours: Hiển thị màu của điện áp nguồn, đất

Show wire Current with arrows: Hiển thị dòng điện chạy dạng mũi tên

Simulation Speed: Chỉnh các thông số thời gian chạy mô phỏng

(Voltage / Current Ranges: Dải đo áp, dòng cho các IC (do các linh kiện không có chânnguồn)

Ví dụ: Điều chỉnh các thông số và chạy mạch cơ bản sau

Hình 3.2: Mô phỏng chiều dòng điện.mức điện áp

3.3.2 Phân tích mạch bằng các máy công cụ

a Đo điện áp, đo dòng điện các mạch đơn giản.

Để lấy máy đo vôn AC chọn biểu tượng trên thanh công cụ, tại cửa sổ Instrumentschọn AC VOLTMETER Để đo dòng tiêu thụ của bóng đèn như hình trên dùng máy đoAmpe AC AMMETER Sau đó nối dây cho mạch như hình 3.3 Khi đo áp thì mắc songsong với vị trí cần đo, còn đo dòng điện thì phải mắc nối tiếp với linh kiện cần đo

Mở thuộc tính các máy đo để điều chỉnh thông số:

- Display Range: chọn kiểu hiển thị vôn, mili vôn Ampe hay mili ampe …Sau khinối dây cho các máy đo như hình 3.3 Chạy mô phỏng, ta thu được các trị số V,A trên cácmáy đo.

Hình 3.3: Kết quả các máy đo khi chạy mô phỏng.

Kiểm tra kết quả đo so với lý thuyết:

Hình 3.4: Cách đặt các ống dò và kết quả khi chạy mô phỏng

So sánh kết quả với cách đo bằng đồng hồ:

V1 = 4.39173 + 4.18367 = 5.5754 VV2 = 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

c Dùng máy dao động ký

Ví dụ: Đo dao động trên mạch sau:

Hình 3.5: Mạch nguyên lý cơ bản dùng máy phát máy đo dao động.

Khi chạy mô phỏng, chương trình sẽ thu được hình dạng các máy phát và máy đodao động như sau:

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 bảncũng 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 dùng cho phân tích mạch:

- Phầm mềm proteus cung cấp cho người sử dụng một công cụ khá hữu dụng là các đồ thịphân 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 sổINSTRUMENTS Chọn biểu tượng đồ thị cần phân tích nhấn và giữ chuột trái để đặt đồthị vào trang thiết kế đến khi đồ thị có độ lớn yêu cầu

Bảng 3.1: Các đặc tính cơ bản của cửa sổ Edit Graph

1 Graph title Tên của đồ thị phân tích Tất cả

2 Start time Thời gian bắt đầu quá trình phân tích Transfer, conformance,

digital, analogue,…

3 Stop time Thời gian kết thúc quá trình phân tích

4 Left Axis Label Nhãn trục trái

5 Right Axis Label Nhãn trục phải

frequence.noise …

7 Start reference Tần số bắt đầu

8 Stop reference Tần số kết thúc

9 Sweep var Biến quét

10 Start value Giá trị bắt đầu AC, DC

11 Stop value Giá trị kết thúc AC, DC

12 Nom Value Trị số trung bình

13 No Steps Số bước phân tích

14 Interval Khoảng ngừng

15 No Steps/Interval Khoảng ngừng bước

16 Play mode Mẫu phân tích

17 Loop time Thời gian lặp lại quá trình phân tích

18 Sample Bits Số bit lấy mẫu

19 Sample Rate Tốc độ lấy mẫu

20 Max Frequency Tần số quét cao nhất

a Phân tích Analog.

- Khảo sát và phân tích mạch cơ bản sau:

Hình 3.8: Mạch cơ bản dùng IC741

Các bước phân tích mạch Analog: Đặt đầu dò vào ngõ ra của 741

- Đặt công cụ lấy mẫu Vol qua biểu tượng

- Sửa tên tín hiệu lấy mẫu là Output Nhấn chuột phải chuột tại biểu tượng tín hiệu sau đónhấn chuột trái cửa sổ sửa tên có dạng sau:

Hình 3.9: Cửa sổ chỉnh sửa tên tín hiệu lấy mẫu Vol Probe

- Đặt lại tên cho tín hiệu là OUTPUT

- Lấy đồ thị phân tích Analogue từ biểu tượng trên thanh công cụ và đặt đồ thị vào trangthiết kế

Hình 3.10: Hình dạng ban đầu của đồ thị đặt vào trang thiết kế

- Sau khi đặt đồ thị vào trang thiết kế để chỉnh sửa các thông số cơ bản của đồ thị: Chọn

đồ thị hay vào menu Graph -> Edit Graph xuất hiện cửa sổ Edit Graph có dạng sau:

Hình 3.11: Cửa sổ chỉnh sửa các tính chất của đồ thị

- Chỉnh sửa các thông số theo yêu cầu phân tích: Tên đồ thị, thời gian lấy mẫu phân tích

- Đặt tín hiệu cần phân tích vào đồ thị vào menu Graph -> Add Trace cửa sổ để thêm tínhiệu phân tích vào đồ thị có dạng sau:

Hình 3.12: Cửa sổ thêm các tín hiệu phân tích vào đồ thị

- Ở ví dụ trên, dùng hai tín hiệu phân tích là Output, Input

- Sau khi thêm tín hiệu cần phân tích xong để chạy phân tích đồ thị chọn đồ thị sau đónhấn OK

Hình 3.13: Đồ thị kết quả phân tích Analogue

Hình 3.14: Cửa sổ chỉnh sửa đồ thị phân tích tần số

- Sau khi chạy đồ thị kết quả đồ thị có dạng như sau:

Hình 3.15: Kết quả phân tích tần số.

c Phân tích Digital.

- Khảo sát và phân tích mạch cơ bản sau:

Hình 3.16: Mạch đếm vòng dùng IC 4017

Các bước phân tích tín hiệu ra đồ thị Digital:

- Đặt các ống dò điện áp tùy trường hợp đầu ra Ở đây có 9 tín hiệu ra từ Q0 -> Q8 và mộttín hiệu xung clock vào

- Các bước lấy đồ thị và thêm các tín hiệu phân tích như ví dụ trên

- Sau khi chạy phân tích mạch kết quả đồ thị có dạng như sau

Hình 3.17: Kết quả phân tích Digital

d Phân tích Fourier.

- Xét mạch phân tích cơ bản sau:

Hình 3.18: Mạch cơ bản phân tích Fourier.

- Chỉnh sửa các thông số cơ bản trong trang thuộc tính của đồ thị (tần số …) và chạy phântích mạch, kết quả thu được có dạng hình 3.20

- Các thông số đồ thị trong ví dụ:

Stop time: 100mFrequency: 20kResolution: 12

Hình 3.19: Biểu đồ phân tích Fourier

* Chú ý: Các đồ thị trong phân tích có thể không hiển thị đầy đủ tính chất hay có thểkhông chính xác nếu như, để quá nhỏ đồ thị phân tích Để mở hoàn toàn cửa sổ đồ thịphân tích nhấn chuột trái tại tiêu đề cửa sổ Lưu ý là cửa sổ lúc đó phải không được chọn

* Ví dụ: Mở đồ thị phân tích tần số và phân tích Fourier

Hình 3.20: Cửa sổ đầy đủ của đồ thị phân tích tần số

Hình 3.21 Cửa sổ đầy đủ của đồ thị phân tích Fourier

- Tại các cửa sổ của đồ thị phân tích, có thể dịch chuyển, phóng to, thu nhỏ đồ thị cầnxem, hay chỉnh sửa các thông số của đồ thị

- Ngoài ra, có thể lưu đồ thị thành các file bitmap, autocad, làm kết quả lưu lại nếu cầnphân tích nhiều lần cho một đồ thị

- Muốn thoát ra trở về trang thiết kế nhấn ESC hay đóng đồ thị lại

3.4 BÀI TẬP

Vẽ và khảo sát đặc tính ra của một số mạch sau:

CHƯƠNG 4 TẠO LINH KIỆN MỚI TRÊN PROTEUS

4.1 GIỚI THIỆU KHẢ NĂNG TẠO LINH KIỆN MỚI TRÊN PROTEUS

Trong số các chương trình mô phỏng và vẽ mạch hiện nay, Proteus là một phầnmềm khá mạnh và được nhiều người lựa chọn Khả năng bắt điểm và đi dây của Proteusrất đẹp và chính xác, có thể thực hiện công việc đi dây mà không tốn nhiều công sức, chỉcần nhấn đúp chuột Bên cạnh tính năng mô phỏng các đặc tính của mạch điện của mạchđiện như những trương trình mô phỏng khác, mô phỏng được nhiều loại vi điều khiển

Khả năng mạnh nhất của Proteus là khả năng cho phép người dùng tạo một linhkiện mới một cách dễ dàng

Chức năng của Isis là dùng để vẽ mạch nguyên lí, của Ares là dùng vẽ mạch in haynói cách khác là layout mạch điện tử

Có thể tiến hành đi mạch in trực tiếp bằng Ares mà không cần phải vẽ mạchnguyên lí bằng Isis Tuy nhiên công việc này rất khó khăn với những mạch phức tạp,nhiều linh kiện Thông thường dùng Isis để vẽ mạch nguyên lí sau đó chuyển nó sangmạch in Ares Lúc này chương trình Ares sẽ tự động thêm phần chỉ thị kết nối giữa cáclinh kiện đúng như quan hệ liên kết của chúng trong mạch nguyên lí Việc này sẽ dễ dànghơn cho người thiết kế mạch, tránh sai sót và nhầm lẫn

Để có thể tạo ra một linh kiện và thực hiện liên kết giữa mạch nguyên lí với mạch

in thì cần phải tạo ra linh kiện ở Ares (linh kiện này là linh kiện mô tả đặc tính thực vềkích thước, khoảng cách giữa các chân của linh kiện mà nhà sản xuất chế tạo) Sau đómới có thể tạo linh kiện trong Isis và tạo liên kết giữa linh kiện ở Isis với linh kiện ở Ares4.2 TẠO MỘT LINH KIỆN MỚI Ở ARES

4.2.1 Vẽ phác thảo linh kiện

Tạo một linh kiện mới trong Ares: