tìm hiểu về phần mềm proteus

Khái quát - Proteus :là công cụ mô phỏng mạch điện tử, cho phép mô phỏng hoạt động của mạch điện tử bao gồm phần thiết kế mạch và viết chươngtrình điều khiển cho các họ vi điều khiển như

NỘI DUNG

LỜI NÓI ĐẦU

CHƯƠNG 1 : LỊCH SỬ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT

TRUYỂN

1. Khái quát

- Proteus :là công cụ mô phỏng mạch điện tử, cho phép mô phỏng hoạt

động của mạch điện tử bao gồm phần thiết kế mạch và viết chươngtrình điều khiển cho các họ vi điều khiển như MCS-51, PIC, AVR…proteus là phần mềm mô phỏng mạch điện tử của LancenterElectronics, mô phỏng cho hầu hết các linh kiện điện tử thông dụng,đặc biệt hỗ trợ cho cả các MCU như PIC, 8051, AVR, Motorola

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

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 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 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 (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 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

Là sự kết hợp giữa chương trình mô phỏng mạch điện theo chuẩncông nghiệp SPICE3F5 và mô hình linh kiện tương tác động (animatedmodel) Nó cho phép người dùng tự tạo linh kiện tương tác động vàthực ra có rất nhiều linh kiện loại này được tạo ra mà không cần codelập trình Do đó, PROTEUS VSM cho phép người dùng thực hiện các “môphỏng có tương tác” giống như hoạt động của một mạch thật

Thêm nữa, chương trình cung cấp cho chúng ta rất nhiều mô hìnhlinh kiện có chức năng mô phỏng, từ các vi điều khiển thông dụng đếncác linh kiện ngoại vi như LED, LCD, keypad, cổng RS232… Do đó chophép ta mô phỏng từ một hệ vi điều khiển hoàn chỉnh đến việc xâydựng phần mềm cho hệ thống đáp ứng các giao thức vật 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 mạnh

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

có thể mô phỏng các mặt truyền phát tín hiệu

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

trong chương trình mô phỏng

- Đối với các mạch vi xử lý Proteus không những cung cấp hình ảnh

- Proteus có một thư viện khá lớn với hơn 6000 linh kiện các loại và

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

đó các thầy có thể cung cấp cho các sinh viên các mạch điện tử phục

+ 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

+ 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 : 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:

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 môphỏng 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 racác nút công cụ đặt trên các thanh công cụ cho phép người dùng thaotác 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 nhiênkhi 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 cầucủa mạch thì các kinh kiện khi đã được chọn sẽ hiển thị trong cửa sổnày ( ví dụ trong mạch cần IC74LS373, tụ điện CAP, thạch anh

CRYSTAL thì các linh kiện nayfkhi dduowchj chọn ra từ thư viện linhkiện 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 ravùng làm việc thì ta click chuột vào linh kiện đó để lựa chọn

Bảng điều khiển mô phỏng (The Animation Control Panel)

1.2 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.

Set Environment

Tùy chọn này cho phép người dùng thay đổi:

+ Số lần Undo ( Ctrl+Z)

+ Times auto save

+ 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

1.3 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:

+ 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 càobàn làm việc là vùng màu trắng phía bên trái.

+

+ Cỏ thể dùng Mouse Scrool : Đặt con trỏ chuột nơi cần phóng to, thu nhỏ và xoay Scrool mouse

+ 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 ởtrên

Ví dụ a chọn 741, khi đó trên khung xuất hiện Overview xuất hiệnSchematic 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

Hiển thị nhữ thiếu sót của mạch

Từ đó xác định linh kiện còn thiếu sót để bổ sung

2. Các công cụ chính

+ Ground

ký hiệu trên sơ đồ

Power

Cung cấp năng lượng cho mạch, tùy theo cách đặt tên cho nguồn mà

có nguồn âm hay dương,ký hiệu:

+Nếu đặt là + thi ta có nguồn dương và ngược lại

Ngoài ra còn có các Terminal default để làm các cực giao tiếp

Lable

Để bản vẽ được gọn gàng, ta có thể dùng Lable để đặt cho wire Cách làm như sau: Trên Wire, Right Click và chọn Place wire lable

Text Scrip

Chức năng này dùng để đặt text lên bản vẽ

Để sử dụng chức năng này ta làm như sau:

+ Click icon

+ Sau đó click trên vùng cần đặt text

+ Một cửa sổ mới hiện ra

Voltage Probe

Để đo dòng điện ta dùng Vôn kế, Cách làm như sau:

Chọn công cụ Virtual Instrusment Mode, ta có các loại dụng cụ như sau:

Chọn công cụ DC volt

Current Probe

Để đo cường độ dòng điện chọn công cụ DC Ammeter có ký hiệu như sau:

Chọn dạng đồ thị analog, vẽ lên một hình chữ nhật.

3.2 Vẽ dạng sóng tín hiệu Digital

Chọn công cụ Digital và thao tác như trên

Tương tự như trên ta có kết quả như sau:

CHƯƠNG 4 : VÍ DỤ MINH HỌA

1.Mô phỏng đèn led đơn nhấp nháy

Để kiểm tra code đúng hay sai thì ta nạp code vào PIC16f877A

Bước 1: chọn file code cần nạp cho 16f877A

Bước 2: Bấm OK

Bước 3: Bấm nút Play để kiểm tra

Kết quả sau khi mô phỏng Đồng hồ led 7 thanh chạy đúng với thời gianthực

Kết quả mô phỏng:

2.Dùng counter đếm từ 0 đến 99

3.Đo độ ẩm và nhiệt độ sử dụng DHT11

4.Giao tiếp với LCD

5.Đo nhiệt độ dùng LM35

Code mô phỏng:

#include <main.h>

#define LCD_ENABLE_PIN PIN_B2

#define LCD_RS_PIN PIN_B0

#define LCD_RW_PIN PIN_B1

#define LCD_DATA4 PIN_B4

#define LCD_DATA5 PIN_B5

#define LCD_DATA6 PIN_B6

#define LCD_DATA7 PIN_B7

#include <lcd.c>// su dung thu vien lcd.c

setup_adc(adc_clock_internal);// dung xung clocck dem

setup_adc_ports(AN0); // set cho chan an0 doc