phần mềm proteus và cách sử dụng

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 t

MỤC LỤC

MỤC LỤC 1

LỜI NÓI ĐẦU 2

CHƯƠNG 1: LỊCH SỬ VÀ PHÁT TRIỂN CỦA PROTEUS 3

CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU VỀ PHẦN MỀM MÔ PHỎNG PROTEUS 7

CHƯƠNG 3: : VÍ DỤ MÔ PHỎNG BẰNG PROTEUS7 36

39

LỜI NÓI ĐẦU

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 không nhỏ 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

Sau một thời gian thực hiện đề tài, mặc dù chúng em đã gặp nhiều khó khăn nhưng với sự giúp đỡ của thầy Lê Quốc Dũng và các thầy cô trong khoa CNTD cùng sự cố

gắng nỗ lực của bản thân, đề tài “Tìm hiểu phần mềm mô phỏng Proteus” đã được

hoàn thành đúng tiến độ

Dù đã rất cố gắng và nỗ lực để thực hiện đề tài này, nhưng do kiến thức và thời gian

có hạn nên không tránh khỏi những thiếu sót và hạn chế, vì vậy chúng em rất mong nhận được những ý kiến đóng góp của quý thầy cô cùng các bạn

Sinh viên thực hiện:

ĐẠT

CHƯƠNG 1: LỊCH SỬ VÀ PHÁT TRIỂN CỦA PROTEUS

Proteus được ra đời, và phát triển trên 12 năm nay bởi Labcenter Electronics – một công ty sản xuất phần mền của Anh - và mà được rất nhiều người sử dụng trên thế giới Với Proteus chúng ta có thể mô phỏng hầu hết các dạng mạch điện tử Proteus gồm 2 chương trình chính là: ISIS 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 cho phép người dùng thiết kế mạch in PCB ( Printed Circuit Board)

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 đònh thế mạnh của

nó về mô phỏng các mạch nguyên lý sát với thực tế, trên 12 năm càng ngày nó càng được 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 nhiệm điện tử cũng như trong thực hành vi xử lý

Phần mềm Proteus chạy trong môi trường Window 32 bit , yêu cầu của nó về phần cứng cũng đơn giản CPU 300MHz trở lên Phần mềm Proteus là phần mềm cho phép

mô phỏng hoạt động của mạch điện tử bao gồm phần thiết kế mạch và viết chương trình điều khiển cho các họ vi điều khiển như MCS-51, PIC, AVR, …

Phần mềm bao gồm 2 chương trình: ISIS cho phép mô phỏng mạch và

ARES dùng để vẽ mạch in

1.1 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

- 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 người thiết

kế khi cần thao tác trên các ma trận phím )

1.2 Khả năng ứng dụng :

- Khả năng ứng dụng chính của Proteus là 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 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

1.4 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 hướng dẫn sử dụng

+ Hướng dẫn sử dụng trong Proteus hoàn toàn bằng tiếng anh nên đòi hỏi người sử dụng cũng phải có một nền tảng tiếng anh cơ bản nếu muốn sử dụng nó một cách hiệu quả (nhất là tiếng anh chuyên ngành về điện tử)

CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU VỀ PHẦN MỀM MÔ PHỎNG

PROTEUS

2.1 Giới thiệu

Proteus VSM (Virtual Simulation Machine) của Labcenter Electronics là phần mềm mô phỏng mạch điện rất được ưa thích hiện nay So với các phần mềm mô phỏng mạch điện

tử khác, Proteus có nhiều ưu điểm nổi trội như: mô phỏng được rất nhiều linh kiện điện tử

và các thiết bị hiển thị, kết quả mô phỏng rất trực quan như một mạch điện tử thật Và một tính năng mà chúng ta, những người học vi điều khiển, quan tâm nhất là khả năng mô phỏng các chip vi điều khiển với chương trình do người dùng nạp Proteus hỗ trợ rất nhiều các chip vi điều khiển như 8051, AVR, PIC, HC11, ARM7/LPC2000 Nếu bạn đang muốn học AVR mà không có điều kiện hoặc kinh nghiệm để làm các mạch phát triển hoặc bạn muốn kiểm tra chương trình trước khi nạp vào mạch phát triển thì Proteus

là lựa chọn không thề bỏ qua

Phần mềm bao gồm 2 chương trình: ISIS cho phép mô phỏng mạch và ARES dùng để vẽ mạch in

2.2 Thực hiện vẽ mạch

Khởi động chương trình

- Start > All Program > Proteus 7 Professional > ISIS 7 Professional

Chạy Proteus: sau đó nhấn vào button “Components” rồi “Pick Devices” để chọn linh kiện

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:

2.2.1 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 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 kinh kiện 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)

2.2.2 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

2.2.3 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:

+ 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.

+ có thể dùng phím tắt mà ta thiết lập cho chương trình

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

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

+ 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

+ 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

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