ĐỒ án tìm hiểu về phần mềm proteus

Proteus Demo - Công cụ mô phỏng mạch điện tử:Phần mềm Proteus là phần mềm cho phép mô phỏng hoạt động của mạch điện tử baogồm phần thiết kế mạch và viết chương trình điều khiển cho các h

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1 : LỊCH SỬ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRUYỂN 2

CHƯƠNG 2: PHẠM VI ỨNG DỤNG 4

1 Các ưu điểm 4

2 - Khả năng ứng dụng 4

3 - Khả năng phân tích: 5

4 - Nhược điểm

CHƯƠNG 3 : GIỚI THIỆU PHẦN MỀM 7

1 Giới thiệu chung 7

2 Các công cụ chính 24

3 Vẽ các loại đồ thị 28

CHƯƠNG 4 : VÍ DỤ MINH HỌA 30

1.Mô phỏng mạch đồng hồ led 30

2.Thiết kế và mô phỏng mạch số 32

3.Thiết kế mạch dao động tích thoát dùng UJT 35

Proteus Demo - Công cụ mô phỏng mạch điện tử:

Phần mềm Proteus là phần mềm cho phép mô phỏng hoạt động của mạch điện tử baogồm phần thiết kế mạch và viết chương trình điều khiển cho các họ vi điều khiển như MCS-

51, PIC, AVR…proteus là phần mềm mô phỏng mạch điện tử của Lancenter Electronics,

mô phỏng cho hầu hết các linh kiện điện tử thông dụng, đặc biệt hỗ trợ cho cả các MCUnhư PIC, 8051, AVR, Motorola

Phần mềm bao gồm 2 chương trình: ISIS cho phép mô phỏng mạch và ARES dùng để vẽmạch in Proteus là công cụ mô phỏng cho các loại Vi Điều Khiển khá tốt, nó hỗ trợ cácdòng VĐK 8051, AVR, PIC, dsPIC, ARM các giao tiếp I2C, SPI, CAN, USB, Ethenet, ngòai ra còn mô phỏng các mạch số, mạch tương tự một cách hiệu quả.Proteus là bộ công cụ chuyên về mô phỏng mạch điện tử

Các phần mềm trong bộ là:

ISIS Schematic Capture- ISIS đã được nghiên cứu và phát triển trong hơn 12 năm và

có hơn 12000 người dùng trên khắp thế giới Sức mạnh của nó là có thể mô phỏng hoạtđộng của các hệ vi điều khiển mà không cần thêm phần mềm phụ trợ nào Sau đó, phầnmềm ISIS có thể xuất file sang ARES hoặc các phần mềm vẽ mạch in khác

Trong lĩnh vực giáo dục, ISIS có ưu điểm là hình ảnh mạch điện đẹp, cho phép ta tùy chọnđường nét, màu sắc mạch điện, cũng như thiết kế theo các mạch mẫu (templates)

Những khả năng khác của ISIS là:

• Tự động sắp xếp đường mạch và vẽ điểm giao đường mạch

• Chọn đối tượng và thiết lập thông số cho đối tượng dễ dàng

• Xuất file thống kê linh kiện cho mạch

• Xuất ra file Netlist tương thích với các chương trình làm mạch in thông dụng

• Đối với người thiết kế mạch chuyên nghiệp, ISIS tích hợp nhiều công cụ giúp choviệc quản lý mạch điện lớn, mạch điện có thể lên đến hàng ngàn linh kiện

• Thiết kế theo cấu trúc (hierachical design)

• Khả năng tự động đánh số linh kiện

ARES PCB Layout:

ARES (Advanced Routing and Editing Software) là phần mềm vẽ mạch in PCB Nó

vẽ mạch dựa vào file nestlist cùng các công cụ tự động khác

Đặc điểm chính:

• Có cơ sở dữ liệu 32 bit cho phép độ chính xác đến 10nm, độ phân giải góc 0.10 vàkích thước board lớn nhất là /- 10 mét ARES hỗ trợ mạch in 16 lớp

• Làm việc thông qua các menu ngữ cảnh tiện lợi

• File netlist từ phần mềm vẽ mạch nguyên lý ISIS

• Tự động cập nhật ngược chỉ số linh kiện, sự đổi chân, đổi cổng ở mạch in sang mạchnguyên lý

• Công cụ kiểm tra lỗi thiết kế

• Thư viện đầy đủ từ lỗ khoan mạch đến linh kiện dán

PROTEUS VSM là sự kết hợp giữa chương trình mô phỏng mạch điện theo chuẩncông nghiệp SPICE3F5 và mô hình linh kiện tương tác động (animated model) Nó chophép người dùng tự tạo linh kiện tương tác động và thực ra có rất nhiều linh kiện loại nàyđược tạo ra mà không cần code lập trình Do đó, PROTEUS VSM cho phép người dùngthực hiện các “mô phỏng có tương tác” giống như hoạt động của một mạch thật

Thêm nữa, chương trình cung cấp cho chúng ta rất nhiều mô hình linh kiện có chức năng

mô phỏng, từ các vi điều khiển thông dụng đến các linh kiện ngoại vi như LED, LCD,keypad, cổng RS232… Do đó cho phép ta mô phỏng từ một hệ vi điều khiển hoàn chỉnhđến việc xây dựng phần mềm cho hệ thống đáp ứng các giao thức vật lý

CHƯƠNG 2: PHẠM VI ỨNG DỤNG.

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 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

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

+ 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

CHƯƠNG 3 : GIỚI THIỆU PHẦN MỀM

1 Giới thiệu chung

Sau khi cài đặt phần mềm, để bắt đầu làm quen và sử dụng được phần mềm thì đầu tiên

ta khởi động chương trình Chương trình sau khi khởi động có giao diện như sau:

1.2 Thứ tự xếp đặt trên màn hình (Screen layout)

Trên cùng là thanh tiêu đề mang tên phần mềm Bên phải có 3 biểu tượng để thu nhỏ,

phóng to và tắt chương trình

Tiếp đến là thanh trình đơn ( The Menu Bars)chứa các trình đơn chính tương tự như các

phần mềm ứng dụng khác của Windows Các mục trong thanh trình đơn có chức năng hỗ trợ việc thiết kế và mô phỏng mạch điện

Tiếp theo nữa là các thanh công cụ ( The Toolbars) Để thay vì mỗi lần tác động là phải

vào các menu tương ứng thì phần mềm đưa ra các nút công cụ đặt trên các thanh công cụ cho phép người dùng thao tác nhanh hơn Thứ tự của các thanh công cụ được xếp như sau:

Các thanh công cụ lệnh (Command Toolbars ): Được xếp trên màn hình như sau:

Thanh chứa các lệnh File/Print:

Thanh chứ các lệnh hỗ trợ hiển thị ( Display Commands):

Thanh chứa các lệnh hỗ trợ soạn thảo (Editing Commands):

Thanh công cụ chọn lựa chế độ ( Mode Selector Toolbar):Vị trí thanh này đặt ở bên dưới

phía tay trái của màn hình hiển thị dùng để chọn lựa các chế độ trong lúc thiết kế, chúng được tác động ngẫu nhiên khi kích chuột vào

Thanh chọn các chế độ chính (Main Mode):

Thanh chứa các thiết bị và dụng cụ (Gadgets):

Thanh hỗ trợ vẽ hình đồ họa không gian 2 chiều (2D Graphic):

Thanh công cụ hỗ trợ định hướng đối tượng (Orientation Toolbar): Trên thanh này chứa

các nút có chức năng làm xoay và lật ngược (rotation and reflection) các đối tượng đã được lựa chọn:

Cửa số tổng quan (The overview Window):

Đây là cửa sổ hiển thị nguyên vẹn vùng nội dung bản thiết kế trong một khung lưới và có thể thay đổi tọa độ của khung lưới này bằng cách click chuột trái lên một vị trí bất kỳ trên khung này

Cửa sổ chọn thư viện (The Object Selector):

Sau khi vào thư viện linh kiện tìm và lấy ra các linh kiện theo yêu cầu của mạch thì các kinhkiện khi đã được chọn sẽ hiển thị trong cửa sổ này ( ví dụ trong mạch cần IC74LS373, tụ điện CAP, thạch anh CRYSTAL thì các linh kiện nayfkhi dduowchj chọn ra từ thư viện linh kiện sẽ hiển thị trong cửa sổ này như hình bên dưới) Khi các linh kiện đã được liệt kê hết, trong quá trình mô phỏng cần lấy linh kiện nào ra vùng làm việc thì ta click chuột vào linh kiện đó để lựa chọn

Bảng điều khiển mô phỏng (The Animation Control Panel)

1.3 Các thao tác cơ bản hay sử dụng

- Nháy chuột phải để chọn đối tượng ( đây là điểm khác cơ bản nhất so với các phần mềm khác)

- Nháy chuột phải liên tiếp hai lần để xóa đối tượng

- Lăn con lăn trên chuột để phóng to hay thu nhỏ vùng làm việc

- Nhấn phím P để vào thư viện của chương trình

- Bắt đầu quá trình vẽ ấn phím W

- Để chạy chương trình ấn Ctrl+F12

- Ấn F6 để phóng to vùng làm việc

- Ấn F7 để thi nhỏ vùng làm việc

- Ấn F8 để thu cả trang làm việc về khắp màn hình

- Ấn G để hiển thị lưới hoặc ẩn lưới

- Ấn phím X để đầu con trỏ chuột suất hiện dấu x, hoặc xuất hiện hai đường chỉ dài khắp màn hình

- Ấn tôt hợp phím Ctrl+Z để quay lại thao tác trước đó

Một số tùy chọn của chương trình

Set BOM Scrip

Công cụ này dùng để xuất danh sách các loại- sô lượng linh kiện đã sử dụng trong mạch

Để thay đổi, chọn System/Set BOM Scrip

Chúng ta có add,edit,delete lại linh kiện mà ta muốn

Với công cụ này, sau khi thiết kế mạch xong ta có thể xác định một cách nhanh chóng loại

và số lượng linh kiện mà ta dùng trong mach để tiện cho việc mua linh kiện lắp mạch

+ Number of file on file menu,

+ vv

Set Sheet Size

Cho phép người dùng điều chỉnh kích thước sheet, có thể chọn A3, A2

Set sheet editor

Thay đổi font, size text

Set keyboard mapping

Cho phép Designer tạo các phím tắt để thực hiện các lệnh

+ Trươc hết chọn Command Group

+ Sau đó chọn lệnh muốn đặt phím tắt

+ Trong thư mụcKey for command ta gõ vào Key mà ta muốn

Set Animation Option

Cho phép hiển thị chiều của dòng điện, các mức logic, frame per second khi

Simulation

Simulation option

Thay đổi nhiệt độ môi trường, sai số

Để lưu các thiết lập, chọn Save Preferrence

Ngoài ta còn có thể thay đổi giao diện sử dụng như màu sắc của bản vẽ, graph

1.4 Cách lấy kinh kiện\

Để lấy linh kiện, nhìn vào phía trái của chương trình và thực hiện như sau:

+ Bấm vào biểu tượng Comppnent Mode ,

+ Sau đó bấn vào chữ P hoặc nhấn phím tắt P trên Keyboad

Hoặc cũng có thể Right Click trên Editing Window và chọn Place

Khung chương trình Pick Devices hiện ra như hình:

+ 1 là ô tìm kiếm linh kiện, chỉ cần gõ từ khóa vào (không phân biệt chữ hoa và chữ thường).

+ 2 là các nhóm linh kiện liên quan đến từ khóa cần tìm

+ 3 là các nhóm con của linh kiện

+ 7 là tên nhà sản xuất

Khoanh số 4 là ký hiệu (Schematic) trên sơ đồ nguyên lý

+ Khoanh số 5 là hình dáng trên sơ đồ mạch in (PCB)

+ 6 là kết quả tìm kiếm linh kiện

Double Click vào linh kiện cần lấy, lập tức linh kiện sẽ được bổ sung cào bàn làm việc là vùng màu trắng phía bên trái.

-Để lấy linh kiện ra vẽ mạch, chọn linh kiện ở vùng màu trắng đã nói ở trên.

Ví dụ a chọn 741, khi đó trên khung xuất hiện Overview xuất hiện Schematic của linh kiện đó

Sau đó đưa chuột qua vùng Editing Window, khi đó hình dạng linh kiện ra có màu đỏ

Ta chỉ việc chọn vị trí đặt linh kiện phù hợp và Click, sau khi Click được như sau:

Move linh kiện

+ Chọn linh kiện

+ Right Click và chọn Drag Objject

Sau đó ta có thể di chuyển linh kiện sang một vị trí khác

Ta cũng có thể Copy, Move, Rotate, Delete linh kiện bằng cách chọn nhóm công cụ sau:

Wire

+ chọn công cụ Selection Mode|

+ Sau đó đưa chuột lại chân linh kiện, khi đó con trỏ chuột có dạng một cây bút màu xanh

+ Click vào chân linh kiện để nối dây vào chân đó, sau đó đưa chuột đến chân còn lại mà

ta muốn

+ Bỏ thao tác nối dây, ta Right Click

+ Delete wire bằng cách Right Click 2 lần lên dây

+ Hình dạng của dây đi qua các điểm mà ta click chuột

Wire repet

Khi cần nối dây giữa các chân của hai linh kiện gần nhau, ta có thể dùng phương pháp nối dây lặp lại

Cách làm như sau:

+ Nối hai chân bất lỳ làm mẫu

+ Double click vào các chân tiếp theo, dây sẽ được tự động được nối

Move Wire

Tương tự như Block Move

To edit a wires topology after routing:

Ta cũng có thể dùng Rotate/Mirrorlinh kiện trước khi đặt n trong Editing Window bằng cách chọn nhóm công cụ, sự thay đổi được hiển thị trên Overview

Editing Part Labels

Có thể ẩn hoặc hiện tên, giá trị của linh kiện bằng cách

+ Roght Click/Edit Properties

+ Check/Uncheck Hidden

+Block editing

Để move/copy cả khối linh kiện ta làm như sau:

Chọn công cụ Selection tools

Kéo chuột và chọn cả khối linh kiện

Right Click và chọn Move/Copy

Design Explorer

Đây là công cụ giúp ta có cái nhìn toàn cảnh thiết kế

Chứa danh sách gồm tên, kiểu, thông số, circuit/package