đồ án tìm hiểu về phần mềm proteus và cách sử dụng

Thứ tự của các thanh công cụ được xếp như sau: Các thanh công cụ lệnh Command Toolbars : Thanh chứa các lệnh File/Print: và thanh ghi chứa các lệnh hỗ trợ hiển thị Display Commands Tha

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU

Mô phỏng mô hình hóa là một lĩnh vực rất phổ biến hiện nay, đặc biệt

nó rất quan trọng với việc điều khiển các hệ thống kĩ thuật bởi vì điểukhiển chính là quá trình thu nhận thông tin từ hệ thống Nhận dạng hệthống theo mô hình nào đó rồi đưa ra quyết định thích hợp để điềukhiển hệ thống Ngày nay nhờ vào sự phát triển của công nghệ thôngtin và máy tính điện tử mà phương pháp mô phỏng mô hình hóa đãđược ứng dụng vào nhiều ngành KH – KT khác nhau Nhờ có các phươngpháp mô hình hóa mô phỏng người ta có thể phân tích và nghiên cứucác hệ thống phức tạp, xác định các đặc tính, hành vi hoạt động củacác hệ thống Các kết quả mô phỏng dùng để thiết kế, chế tạo cũngnhư chế độ vận hành của hệ thống Nhờ có phương pháp này người ta

có thể đưa ra nhiều ý tưởng khác nhau và đưa ra phương án tối ưu.Ngày nay có nhiều phần mềm mô phỏng hoạt động rất phổ biến như Matlab-Simulink, Proteus, PSIM, PSPICE, SIGMA vv áp dụng cho nhiều lĩnh vực mạch điện tử Tuy nhiên Proteus là phần mềm cho phép mô phỏng hoạt động của mạch điện tử nổi trội hơn nhiều bao gồm phần thiết kế mạch và viết chương trình điều khiển cho các họ

vi điều khiển như MCS-51, PIC, AVR, … Vì thế em xin chọn đề tài “tìmhiểu về phần mềm Proteus” để hiểu biết thêm chuyên sâu về phần mềm mô phỏng này

Trong quá trình tìm hiểu và nghiên cứu, không thể tránh khỏi sai sót

và có những kiến thức chuyên sâu mà e chưa thể tìm hiểu sâu được, rất mong thầy xem xét đánh giá và trợ giúp để đề tài của em được hoàn thiện

Em xin chân thành cảm ơn!

Sinh viên thực hiện

2 Các phần mềm trong bộ

- 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 môphỏng hoạt động của các hệ vi điều khiển mà không cần thêm phầnmềm phụ trợ nào Sau đó, phần mềm ISIS có thể xuất file sang AREShoặc 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 chọn đường nét, màu sắc mạch điện, cũng như thiết kếtheo 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 inthông dụng

• Đối với người thiết kế mạch chuyên nghiệp, ISIS tích hợp nhiềucông cụ giúp cho việc quản lý mạch điện lớn, mạch điện có thể lênđến 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 vẽmạch in PCB Nó vẽ mạch dựa vào file nestlist cùng các công cụ tựđộng khác.Đặc điểm chính:

• Có cơ sở dữ liệu 32 bit cho phép độ chính xác đến 10nm, độ phângiải góc 0.10 và kích thước board lớn nhất là /- 10 mét ARES hỗ trợmạch 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 ởmạch in sang mạch nguyên lý

• Công cụ kiểm tra lỗi thiết kế

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

CHƯƠNG 2: PHẠM VI ỨNG DỤNG.

1 Các ưu điểm:

- PROTEUS VSM cho phép người dùng thực 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 chứcnăng mô phỏng, từ các vi điều khiển thông dụng đến các linh kiệnngoại vi như LED, LCD, keypad, cổng RS232… Do đó cho phép ta môphỏng từ một hệ vi điều khiển hoàn chỉnh đến việc xây dựng phầnmềm cho hệ thống đáp ứng các giao thức vật lý

- Dễ dàng tạo ra một sơ đồ nguyên lý đơn giản từ các mạch điệnđơn 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

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

đo dao động ,máy tạo sóng dao động …

- Ngoài ra Proteus còn cung cấp cho người sử dụng các công cụ

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

- Một điểm mạnh khác của Proteus là cung cấp cho người sử dụng

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

hay ampe, máy đo dao động

- Khả năng áp dụng chương trình Proteus vào trong giảng dạy là rất

cũng như cho sinh viên học tập kỹ thuật điện tử vì hầu như Proteus

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

ham nghiên cứu

- Trong thực tế hiện nay hầu như phòng thí nhiệm điện tử nào xây

phải tốn không ít ngân sách Nếu Proteus được ứng dụng qua một máy

như ít được biết đến nên rất khó kiếm ngoài thực tế

+ Trong khi thiết kế có nhiều phần trong Proteus chạy không theo

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

+ Hướng dẫn sử dụng trong Proteus hoàn toàn bằng tiếng anh nên

dụng cũng phải có một nền tảng tiếng anh cơ bản nếu muốn sử dụng

hiệu quả (nhất là tiếng anh chuyên ngành về điện tử)

CHƯƠNG 3 : NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG VÀ TÌM

HIỂU VỀ PHẦN MỀM

1 Khởi động

Sau khi cài đặt phần mềm, để bắt đầu làm quen và sử dụng đượcphần mềm thì đầu tiên ta khởi động chương trình Bước 1: Khởi độngchương trình ISIS bằng cách chọn START -> All Program -> Proteus 8.1Professional -> ISIS 8 Professional từ màn hình desktop của Window

1.1 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 cóchức 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 cácnút công cụ đặt trên các thanh công cụ cho phép người dùng thao tácnhanh hơn Thứ tự của các thanh công cụ được xếp như sau:

Các thanh công cụ lệnh (Command Toolbars ):

Thanh chứa các lệnh File/Print: và thanh ghi chứa 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):

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:

1.2 Các thao tác cơ bản hay sử dụng

- Nháy chuột phải để chọn đối tượng ( đây là điểm khác cơ bản nhất sovới 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 haiđường 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 Sheet Size:Cho phép người dùng điều chỉnh kích thước sheet, cóthể chọn A3, A2

- Set sheet editor:Thay đổi font, size text

- Set keyboard mapping:Cho phép Designer tạo các phím tắt để thựchiện các lệnh

- Set Animation Option:Cho phép hiển thị chiều của dòng điện, các mứclogic, frame per second

2 Các thao tác, công cụ cần thiết khi làm việc với proteus

2.1 Thao tác với mouse trong proteus:

- Khác với 1 số chương trình vẽ mạch điện khác, tháo tác mouse trongproteus hơi lạ nên có thể gây bối rối nên ta cần tìm hiểu kĩ hơn

 Chọn linh kiện để vẽ: left – click lên tên linh kiện trong cửa sổ “Object selector”.

 Đặt linh kiện: Left – click lên cửa sổ mạch điện Right click lên linh kiện trong cửa

số mạch điện sẽ làm cho linh kiện đó được bao bởi màu “đỏ”, tức bạn đang chọn linh kiệnđó

 Bỏ chọn linh kiện: thực hiện bằng cách Right – click lên một vị trí trống trên cửa

sổ mạch điện

 Delete linh kiện: Right – click 2 lần lên 1 linh kiện là delete linh kiện đó khỏi cửa

sổ mạch điện, hoặc Right click 1 lần lên 1 linh kiện đã được chọn trước đó (có màu đỏ)cũng sẽ xóa linh kiện này

 Di chuyển linh kiện: chọn linh kiện trước (right – click) và drag để di chuyển linhkiện bằng mouse left

 Xoay và lật linh kiện: chọn linh kiện cần xoay hay lật (right – click), dùng các nútcông cụ để xoay hoặc lật linh kiện

2.2 Các nút công cụ xoay và lật linh kiện.

 Hiện cửa sổ thuộc tính linh kiện: rất nhiều khi bạn cần thay đổi 1 số thuộc tính củalinh kiện (ví dụ giá trị của điện trở), bạn thực hiện điều này trong cửa sổ thuộc tínhcủa linh kiện Để hiện cửa sổ thuộc tính của 1 linh kiện bạn hãy right – click trước(để chọn linh kiện – linh kiện sẽ đỏ lên) và sau đó left – click sau

 Theo hướng dẫn trên, bạn hãy click vào ATMEGA8 và đặt linh kiện này lên mạchđiện của bạn (đặt lên cửa sổ làm việc lớn) bằng cách left - click lên bất vị trí nàotrên cửa sổ mạch điện Thực hiện tương tự cho 8 LED và 1 điện trở như hình vẽbên dưới

2.3.Chọn thuộc tính cho linh kiện

- Click vào link kiện 2 lần và chọn thuộc tính cho linh kiện tùy yếu cầu

đề bài ra ví dụ cho linh kiện arduino uno R3

2.4.Di chuyển , nối 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 chọnnhóm 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 chuộtđến 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 thểdùng 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

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

Sau khi có được sơ đồ nguyên lý từ Isis Ta làm cách sau

B1/ Trên thanh công cụ bấm vào biểu tượng ARES hộp thoại nhắc bạnSave lại sơ đồ xuất hiện > OK, proteus sẽ tự động liên kết sơ đồnguyên lý của bạn với ARES

B2/ Cửa sổ ARES xuất hiện, trước tiên các bạn cần phải vẽ hình dángcủa và kích thước của bo mạch Sử dụng các công cụ 2D graphic để vẽ,đường bao của bo mạch.Phải chọn Layer: Board Egde (màu vàng) Nếukhông mạch in sẽ chạy ra khỏi đường bao khi Autoroute

B3/ Sắp xếp linh kiện vào board có hai cách Auto và manual.

+Auto: bạn nhấp vào biểu tượng Auto-placer trên thanh công cụ, bêntrái cửa sổ Auto-placer là list linh kiện, bạn chọn All nếu muốn máy tựxếp tất cả, bên phải là các thông số khoảng cách giữa các linh kiện.Sau khi chỉnh định xong nhấn OK Thông thường cách này chỉ sử dụngcho những bo mạch lớn với số lượng linh kiện nhiều

+Manual: nhấn Undo, list linh kiện lại xuất hiện ở phần Component.Bạn tự sắp xếp bằng cách chọn linh kiện trong Component và bố trítrong mạch Cái này tùy theo thẩm mỹ của mỗi người Có thể xoay linhkiện bằng phím

Trên hình vẽ bạn thấy rất nhiều mũi tên và đường nối màu vàng, đểbớt rối mắt ,tắt grid bằng phím "G", nhấp vào biểu tượng Edit LayerColor trên thanh công cụ, trong cửa Displayed Layers bỏ các mụcRatsnest và Vectors đi.

B4/ Sau khi sắp xếp linh kiện xong nhấp vào biểu tượng Autorouter

Nhấp vào mục Edit Strategies trong cửa sổ Auto Router Trong này cácbạn có thể chỉnh layer, nét mạch, khoảng cách giữa các nét, kích thướcvia

+ Layer: Ares cho phép bạn vẽ mạch in bằng nhiều lớp.Vì là mạch ví

dụ đơn giản nên mình chọn 1 lớp Trong các mục pair 1->4 chỉ để TopCopper còn các cái khác bạn chọn none.+ Nét mạch: ARES phân biệt được đâu là nét POWER, đâu là nétSIGNAL nhờ vào sơ đồ nguyên lý chúng ta đã vẽ Chọn Strategy là

POWER, phần Trace style có các cở từ T8 - T500, mình chọn T40 Tương

tự đối với SIGNAL

+ Khoảng cách giữa các nét chỉnh định ở mục Design Rules Bạn cóthể tăng giảm tùy theo chức năng của mạch nếu yêu cầu về chốngnhiễu trên board cao

Nhấn OK và chờ máy Auto Route cho bạn Sau khi xong nếu ko thíchbạn có thể Undo và chỉnh định lại, hình như Orcad làm cái này hơi khó

B5/ Sau khi máy Route xong, sẽ có thông báo phần trăm các nét đã vẽtrong mạch, nếu 100% thì OK, còn nếu ko công việc còn lại là của bạn.Bạn nhấp vào biểu tượng Conectivity Rules cheker để kiểm tra nhữngnét còn thiếu và phải tự vẽ lấy Bước này mình dừng ở đây vì còn tùythuộc vào mạch

B6/ Sau khi hoàn tất phần mạch còn lại là các chú thích trên mạch Bạn

có thể sử dụng các công 2D Graphic để vẽ vời tùy thích

Mạch sau khi hoàn tất

4 Cách mô phỏng đơn giản

Lấy linh kiện từ thanh công cụ nhấp chọn vào Component Mode chọn

tiếp Pick from Libraries cửa sổPick Devices hiện ra

Bấm vào biểu tượng Comppnent Mode Sau đó bấn vào chữ P hoặcnhấn phím tắt trên Keyboad.Khung chương trình Pick Devices hiện ranhư hình:

+ 1 là ô tìm kiếm linh kiện, chỉ cần gõ từ khóa vào (không phân biệtchữ hoa và chữ thường) Ví dụ ta lấy con AT89C51tại Key

words gõ "AT89" để lấy IC AT89C52 (khi mô phỏng thì IC 89C51/52 và89S51/52 là như nhau)

Chọn AT89C52 và nhấp đúp để lấy linh kiện ra ngoài Tiếp theo lấythạch anh làm tương tự, trong ô Key words gõ"Crystal" chọn Crystal,nhấp đúp để lấy linh kiện

Với LED trong Key words gõ LED, kéo xuống dưới, chọnLED - YELLOW để

dễ quan sát, lấy trở, tụ cũng tương tự như vậy

Sau khi hoàn tất lấy linh kiện các linh kiện đã được chọn sẽ nằm bêntrái vùng làm việc để đưa linh kiện ra ngoài vùng làm việc ta nhấp vàolinh kiện đó rồi đưa chuột ra vùng làm việc, nhấp trái chuột linh kiện đó

sẽ xuất hiện, khi hoàn thành ta đc một vùng làm việc với các linh kiện

Tiếp theo tiến hành lấy nguồn, đất Từ thanh công cụ, ta

chọnTerminal Mode tại cửa sổ nhỏ bên trái vùng làm việc ta

chọnGROUND (GND) hoặc POWER (VCC)

Sau khi hoàn thành việc sắp xếp linh kiện ta tiến hành việc nối dây,

để nối dây hãy di chuyển con trỏ chuột đến chân linh kiện thứ nhất,một ô vuông màu đỏ bằng nét đứt xuất hiện tại đầu chân linh kiện.Nhấn giữ chuột và di chuyển chuột tới chân linh kiện thứ 2 sao cho tạiđầu chân linh kiện này cũng xuất hiện một ô vuông, thả chuột ra thìmột dây nối được tự động kết nối và sắp xếp đường đi của dây nối Nếunối dây bị sai ta nhấp phải chuột hai lần vào dây đó để xóa bỏ

Nạp chương trình vào vi điều khiển và chạy mô phỏng: