Tìm hiểu phần mềm mô phỏng Proteus

Proteus VSM Virtual Simulation Microprocessor là chươngtrình 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

MỤC LỤC :

LỜI NÓI ĐẦU ………2

CHƯƠNG 1: LỊCH SỬ VÀ PHÁT TRIỂN CỦA PROTEUS……… ………3

CHƯƠNG 2: PHẠM VI ỨNG DỤNG……….…….………… 4

2.1 Các ưu điểm:……… ……… 4

2.2 - Khả năng ứng dụng : ……….………5

2.3 - Khả năng phân tích: ……….……….6

2.4 - Nhược điểm : ……….……….7

CHƯƠNG 3: GIỚI THIỆU VỀ PHẦN MỀM MÔ PHỎNG PROTEUS……… 8

3.1 Giới thiệu……… …….8

3.2 Thực hiện vẽ mạch……… 8

3.3 Nạp chương trình và mô phỏng……….…………17

CHƯƠNG 4: VÍ DỤ MÔ PHỎNG BẰNG PROTEUS7……….……… 19

4.1.Mô phỏng mạch đồng hồ led……….19

4.2 Mô phỏng mạch đèn giao thông……….……….……22

4.3 Mạch đồng hồ lịch vạn niên dùng PIC 16F877A:……… ……….23

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 chươngtrình 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:

Mai Ngọc Sơn

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 baogồm 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

CHƯƠNG 2: PHẠM VI ỨNG DỤNG.

2.1 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

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 )

2.2 - 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

+ 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 3: GIỚI THIỆU VỀ PHẦN MỀM

MÔ PHỎNG PROTEUS

3.1 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 hoặckinh 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

3.2 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

Hình 1 Giao diện Proteus.

Chọn linh kiện: trong dialog Pick Divices, ô “Keywords” nhập mega8, bạn sẽ thấy 1 linh kiện có tên “ATMEGA8” bên cửa sổ “Results”, double click vào linh kiện

đó để mang nó ra cửa sổ “Object selector”

Hình 2 Chọn linh kiện.

Để tìm điện trở, bạn đánh keyword “res”, chọn “Resistors” trong “category” và Double click vào link kiện “RES” trong ô “Results”.

Hình 5 Các link kiện cần cho mô phỏng.

Thao tác với mouse trong Proteus: khác với 1 số chương trình vẽ mạch điện

khác, tháo tác mouse trong Proteus hơi lạ nên có thể gây bối rối cho bạn, hãy theo hướng dẫn sau đây:

 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 kiện đó

 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 linh kiện bằng mouse left.

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

Hình 6 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 của linh kiện (ví dụ giá trị của điện trở), bạn thực hiện điều này trong cửa sổ thuộc tính của 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 mạch điện của bạn (đặt lên cửa sổ làm việc lớn) bằng cách left - click lên bất vị trí nào trên cửa sổ mạch điện Thực hiện tương tự cho 8 LED và 1 điện trở như hình vẽ bên dưới

Hình 7 Đặt linh kiện lên mạch điện.

Tiếp theo là đặt “Ground” cho LED, nhấn vào nút công cụ “Inter – sheet Terminal”như hình bên dưới

Hình 8 Nút công cụ Inter – sheet Terminal.

Bạn thấy trong cửa sổ “Object devices” có 1 số thiết bị, hãy chú ý dến “POWER”

và “GROUND”, đây là nguồn và mass cho mạch điện của bạn Hãy chọn GROUND vàđặt lên mạch điện của bạn

Bước tiếp theo, nối dây: không cần công cụ, để nối dây bạn chỉ cần rê mouse đến điểm cần nối của linh kiện, bạn sẽ thấy xuất hiện 1 dấu chéo “x”, lúc đó hãy click mouse và di chuyển (không cần giữ mouse) đến vị trí tiếp theo và click lần nữa

Hình 9 Nối dây.

Theo cách này bạn hãy nối dây cho mạch điện của bạn, mạch điện hoàn chỉnh như sau.

Hình 10 Sau khi nối dây.

Bây giờ hãy thay đổi giá trị của điện trở, giá trị mặc định là 10k, giá trị này quá lớn,dòng điện sẽ rất nhỏ, khi mô phỏng bạn sẽ không thấy các LED sáng lên Bạn hãy thayđổi nó thành 100 (100 Ohm) Trước hết cho hiện cửa sổ thuộc tính của điện trở (right click rồi left click lên điện trở), thay đổi ô resistance của nó

Hình 11 Thay đổi giá trị của điện trở.

3.3 Nạp chương trình và mô phỏng.

Nạp chương trình vào chip Atmega8: hãy hiện cửa sổ thuộc tính của chip

Atmega8, trong ô “Program file” hãy click và tìm đến file “avr1.hex” mà bạn đã tạo trong thư mục Project của bài AVR1 sau khi biên dịch Chú ý thay đổi thông số “Clockfrequency” là 1 Mhz

Hình 12 Đổ chương trình cho chip.

Hãy lưu mạch điện của bạn và việc cuối cùng là chạy mô phỏng, sử dụng thanh công cụ Play để chạy mô phỏng mạch điện của bạn, kết quả như sau.

Hình 13 Kết quả mô phỏng

CHƯƠNG 4: VÍ DỤ MÔ PHỎNG BẰNG PROTEUS7

4.1.Mô phỏng mạch đồng hồ led

Đây là mạch mô phỏng đồng hồ led 7 thanh Để kiểm tra mạch có và code đúng hay sai thì Proteus là phần mềm hỗ trợ rất cao

Để kiểm tra code đúng hay sai thì ta nạp code vào AT89C52

Bước 1: chọn file code cần nạp cho AT89C52

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 gian thực

4.2 Mô phỏng mạch đèn giao thông

Mạch mô phỏng đèn giao thông ở các ngã tử sử dụng AT89C51

Sau khi nạp code mạch chạy và thông số thời gian được hiển thị trên led 7 thanh

4.3 Mạch đồng hồ lịch vạn niên dùng PIC 16F877A:

Mạch mô phỏng làm lịch vạn niên

Sau khi nạp code thông tin cần sẽ hiển thị trên led 7 thanh