基于PROTEUS的电路设计、仿真与制板（第2版）

本书基于PROTEUS 8.5 SP0版本软件，以软件的实际操作过程为写作次序，以丰富的实例贯穿全书进行全面的讲解，包括PROTEUS软件原理图绘制的操作、可视化设计、模拟电路和数字电路的分析方法、单片机电路的软/硬件调试技术、微机原理、DSP电路设计和分析方法、PCB设计方法。本书面向实际、图文并茂、内容详细具体、通俗易懂、层次分明、易于掌握，可以为电子产品研发、电路系统教学，以及课程设计、毕业设计和电子设计竞赛等提供很大的帮助。

周润景教授，中国电子学会高级会员，IEEE/EMBS会员，国家自然科学基金项目”高速数字系统的信号与电源完整性联合设计与优化”等多项*、省部级科研项目负责人，主要从事模式识别与智能系统、控制工程的研究与教学工作，具有丰富的教学与科研经验。

第1章 PROTEUS概述
1.1 PROTEUS ISIS及ARES概述
1.2 PROTEUS ISIS编辑环境
1.3 PROTEUS ISIS菜单栏介绍
1.4 编辑窗口显示导航
1.5 编辑窗口的设置
1.6 本章小结
第2章 PROTEUS ISIS原理图设计
2.1 PROTEUS ISIS原理图输入流程
2.2 原理图设计方法与步骤
2.3 PROTEUS ISIS编辑窗口连接端子
2.4 本章小结
第3章 PROTEUS VSM 的分析设置
3.1 PROTEUS ISIS激励源
3.2 基于图表的分析
3.3 虚拟仪器
3.3.1 虚拟示波器（Oscilloscope）
3.3.2 逻辑分析仪（Logic Analyser）
3.3.3 计数器/定时器（Counter Timer）
3.3.4 虚拟终端（Virtual Terminal）
3.3.5 SPI调试器（SPI Debugger）
3.3.6 I2C调试器（I2C Debugger）
3.3.7 信号发生器（Signal Generator）
3.3.8 模式发生器（Pattern Generator）
3.3.9 电压表和电流表（AC/DC Voltmeter/Ammeter）
3.3.10 功率表（WATTMETER）
3.4 探针
3.5 本章小结
第4章 模拟电路设计实例——音频功率放大器的设计
4.1 音频功率放大器简介
4.2 直流稳压源设计
4.2.1 原理分析与设计
4.2.2 计算机仿真分析
4.3 音调控制电路
4.3.1 原理分析与设计
4.3.2 计算机辅助设计与分析
4.4 工频陷波器
4.4.1 原理分析与设计
4.4.2 计算机仿真分析
4.5 前级放大电路
4.5.1 原理分析与设计
4.5.2 计算机仿真分析
4.6 功率放大电路
4.6.1 原理分析与设计
4.6.2 计算机仿真分析
4.7 电路整体的协调及仿真
4.7.1 带通滤波器的加入
4.7.2 计算机辅助设计与分析
4.7.3 电路整体的计算机仿真分析与验证
4.8 本章小结
第5章 数字电路设计实例
5.1 110序列检测器电路分析
5.1.1 设计原理及过程
5.1.2 系统仿真
5.2 RAM存储器电路分析
5.2.1 设计原理及过程
5.2.2 系统仿真
5.3 竞赛抢答器电路分析——数字单周期脉冲信号源与数字分析
5.3.1 设计原理及过程
5.3.2 系统仿真
5.3.3 利用灌电流和或非门设计竞赛抢答器电路
5.4 本章小结
第6章 单片机设计实例
6.1 信号发生器的设计
6.1.1 设计原理
6.1.2 汇编语言程序设计流程
6.1.3 汇编语言程序源代码
6.1.4 C语言程序源代码
6.1.5 系统仿真
6.2 直流电动机控制模块设计
6.2.1 设计原理
6.2.2 汇编语言程序设计流程
6.2.3 汇编语言程序源代码
6.2.4 基础操作
6.2.5 电路调试与仿真
6.2.6 利用输出的PWM波对控制转速进行仿真
6.3 步进电动机控制模块设计
6.3.1 设计原理
6.3.2 汇编语言程序设计流程
6.3.3 汇编语言程序源代码
6.3.4 系统调试及仿真
6.4 温度采集与显示控制模块的设计
6.4.1 设计原理
6.4.2 程序设计流程
6.4.3 C语言程序源代码（整体程序代码）
6.4.4 系统调试及仿真
6.5 将PROTEUS与Keil联调
6.5.1 Keil的μVision3集成开发环境的使用
6.5.2 进行PROTEUS与Keil的整合
6.5.3 进行PROTEUS与Keil的联调
6.6 PROTEUS与IAR EMBEDDED WORKBENCH 的联调应用
6.6.1 IAR EMBEDDED WORKBENCH开发环境的使用
6.6.2 IAR for 8051与PROTEUS的联调
6.7 本章小结
第7章 微机原理设计实例
7.1 8253定时/计数器
7.1.1 设计原理
7.1.2 硬件设计
7.1.3 软件实现
7.1.4 系统仿真
7.2 基于8279键盘显示控制器的设计
7.2.1 设计原理
7.2.2 硬件设计
7.2.3 软件实现
7.2.4 系统仿真
7.3 本章小结
第8章 DSP设计实例
8.1 基于TMS320F28027的I2C总线读/写设计
8.1.1 设计原理
8.1.2 硬件设计
8.1.3 软件设计
8.1.4 系统仿真
8.2 PID温度控制器的设计
8.2.1 设计原理
8.2.2 硬件设计
8.2.3 软件设计
8.2.4 系统仿真
8.3 本章小结
第9章 基于Arduino的可视化设计
9.1 可视化设计简介
9.2 Arduino工程可视化设计流程
9.2.1 PROTEUS Visual Designer编辑环境简介
9.2.2 Arduino工程可视化设计流程
9.3 基于可视化设计的数控稳压电源的设计与开发
9.3.1 数控稳压电源的设计任务
9.3.2 数控稳压电源系统方案
9.3.3 硬件系统与软件设计的可视化呼应
9.4 本章小结
第10章 PCB设计简介
10.1 PROTEUS ARES编辑环境
10.1.1 PROTEUS ARES菜单栏介绍
10.1.2 PROTEUS ARES工具箱
10.1.3 印制电路板(PCB)设计流程
10.2 PCB板层结构介绍
10.3 本章小结
第11章 创建元器件
11.1 概述
11.1.1 Proteus元器件类型
11.1.2 定制自己的元器件
11.1.3 制作元器件命令、按钮介绍
11.1.4 原理图介绍
11.2 制作元器件模型
11.2.1 制作单一元器件
11.2.2 制作同类多组件元器件
11.2.3 把库中元器件改成.bus接口的元器件
11.2.4 制作模块元件
11.3 检查元件的封装属性
11.4 完善原理图
11.5 原理图的后续处理
11.6 本章小结
第12章 元器件封装的制作
12.1 基本概念
12.1.1 元器件封装的具体形式
12.1.2 元器件封装的命名
12.1.3 焊盘简介
12.1.4 与封装有关的其他对象
12.1.5 设计单位说明
12.2 元器件的封装
12.2.1 插入式元器件封装
12.2.2 贴片式（SMT）元器件封装的制作
12.2.3 指定元器件封装
12.3 本章小结
第13章 PCB设计参数设置
13.1 设置电路板的工作层
13.2 栅格设置
13.3 路径设置
13.4 批量操作设置
13.5 编辑环境设置
13.6 本章小结
第14章 PCB布局
14.1 布局应遵守的原则
14.2 自动布局
14.3 手工布局
14.4 调整文字
14.5 本章小结
第15章 PCB布线
15.1 布线的基本规则
15.2 设置约束规则
15.3 手动布线及自动布线
15.3.1 手动布线
15.3.2 自动布线
15.3.3 交互式布线
15.3.4 手动布线与自动布线相结合
15.4 本章小结
第16章 PCB后续处理及光绘文件生成
16.1 铺铜
16.1.1 底层铺铜
16.1.2 顶层铺铜
16.2 输出光绘文件
16.2.1 输出光绘文件为RS-274-X形式
16.2.2 输出光绘文件为Gerber X2形式
16.3 本章小结
参考文献

前言

随着电子技术的飞速发展，电子设计的方式也在不断进步。PROTEUS虚拟开发仿真平台是一款可以实现数字电路、模拟电路、微控制器系统仿真以及PCB设计等功能的EDA软件。电路的软、硬件的设计与调试都是在计算机虚拟环境下进行的。基于这一设计思想开发的PROTEUS软件，可以在原理图设计阶段对所设计的电路进行验证，并可以通过改变元器件参数使整个电路性能达到化。这样就避免了传统电子电路设计中方案更换带来的多次重复购买元器件及制板的麻烦，可以节省很多时间和经费，也提高了设计的效率和质量。
PROTEUS软件集强大的功能与简易的操作于一体，成为嵌入式系统领域技术的开发工具。PROTEUS软件提供了30多个元件库、上万个元器件。元件涉及电阻、电容、二极管、晶体管、MOS管、变压器、继电器、放大器、激励源、微控制器、逻辑电路和仪表等。在PROTEUS软件中提供的仪表有交直流电压表、交直流电流表、逻辑分析仪、定时器/计数器、液晶屏、LED、按钮、键盘等外设，同时支持图形化的分析功能，具有直流工作点、瞬态特性、交直流参数扫描、频率特性、傅里叶分析、失真分析、噪声分析等分析功能，并可将仿真曲线绘制到图表中。
本书是基于PROTEUS 85 SP0版本的软件，通过实例讲解PROTEUS软件的操作，包括原理图输入、可视化设计、电路仿真、软件调试及系统协同仿真等。
本书共16章，其主要内容如下所述。
第1章：介绍ROTEUS原理图编辑环境及PROTEUS ISIS软件的菜单栏、工具栏及编辑窗口导航。
第2章：介绍原理图的设计方法及步骤，其中包括查找、放置元件，原理图连线，以及一些批量操作等。
第3章：介绍PROTEUS VSM的分析设置，包括激励源、仿真图表和虚拟仪器的使用方法。
第4章：介绍模拟电路设计实例——音频功率放大器的设计，主要包括直流电源、放大电路、功率放大器的设计及分析等。
第5章：介绍利用PROTEUS软件进行仿真的多个数字电路设计实例，包括110序列检测器、RAM存储器、竞赛抢答器等。
第6章：介绍单片机的设计与仿真实例，包括信号发生器的设计、直流电动机控制、步进电动机控制，以及温度传感器与LCD液晶显示屏的应用等，还包括源代码的编辑、目标代码的生成、第三方编辑器和第三方IDE的使用、单片机系统的调试及系统仿真等基础知识。
第7章：介绍微机原理设计与仿真实例，其中包括8253定时器/计数器的设计，基于8279键盘显示控制器的设计。
第8章：介绍DSP的设计与仿真实例，其中包括基于TMS320F28027的I2C总线读/写设计、PID温度控制器的设计。
第9章：介绍基于Arduino的可视化设计，其中包括Arduino工程可视化设计的流程，为了让读者更深入地了解，还增加了两个设计实例帮助读者更快地掌握设计方法。
第10章：介绍PCB设计的编辑环境、菜单栏、工具栏和编辑窗口导航，以及PCB设计流程等。
第11章：介绍元器件的创建操作，根据元器件的不同类别，介绍各类元器件的制作过程，不仅包括器件原理图符号的创建，还包括仿真模型的设计。
第12章：介绍元器件的封装过程，不仅介绍焊盘的分类、制作，同时还举例说明各种器件的封装过程。
第13章：介绍绘制PCB时的参数设置，不仅包括板层的参数及其他参数设置，还包括一些可以方便操作和简化绘制的批量操作。
第14章：介绍PCB设计的布局，包括布局规则并结合实例进行细化讲解。
第15章：介绍PCB布线，包括布线规则及注意事项，并结合实例讲解各种布线方法。
第16章：介绍 PCB后续处理及光绘文件的生成，包括铺铜及其他一些光绘文件的生成操作。
本书由周润景、李楠编著。参加本书编写的还有刘艳珍、李志、井探亮、陈萌、邢婧、崔婧、任自鑫、李艳、冯震、邵盟、邵绪晨、南志贤和刘波。
为便于读者阅读、学习，特提供本书范例的下载资源，请访问http://yydz.phei.com.cn网站，到“资源下载”栏目下载。
本书在编写过程中得到了很多人的支持和帮助。书中参考了一些PROTEUS设计的相关书籍及PCB设计书籍，除此之外，还参考了网上一些不知名网友的资料，在此表示衷心的感谢。由于作者的水平有限，编写书稿时间仓促，书中难免存在不妥、遗漏甚至错误，敬请广大读者批评指正。

编著者