創建Ｐｒｏｔｅｕｓ原理圖仿真模型的制作技術

摘 要：Proteus是單片機應用系統的設計與仿真平臺，仿真模型是Proteus設計與仿真的基礎，在實際應用中用戶有必要創建Proteus庫中尚無的仿真模型，這也是Proteus重要的深層次應用問題。以創建6位D/A轉換器和TTL7458原理圖模型為例，論述創建Proteus原理圖仿真模型的思路與方法、模型存庫與從庫中調用他的方法和對創建模型進行驗證的方法。經驗證證明所建模型和建模方法都是正確的。

關鍵詞：Proteus；原理圖模型；仿真模型；單片機應用系統

中圖分類號：TP368.1文獻標識碼：B

文章編號：1004-373X(2008)08-009-03

Schematic Simulation Model for Proteus

ZHOU Lingbin，ZHANG Jingwu

(Shaoxing TOP Vocational Institute of Information and Technology，Shaoxing，312000，China)

Abstract：Proteus is a design and simulation environment for single chip microcontroller application system.Simulation model is the basis for the design and simulation using Proteus.In practical application it′s necessary to create simulation model which hasn′t existed in the libraries but required by user himself sometimes and also its deeper application.This paper discusses thought and method of creating Proteus schematic simulation model based on the examples of creating 6bit digitalanalogyconverter and TTL7458，and how to save it into device libraries and to pickup contrarily and how to validate.Finally validation proves the created models and method are correct.

Keywords：Proteus;schematic model;simulation model;single chip microcontroller application system

Proteus是英國Labcenter electronics公司研發的EDA工具軟件。Proteus不僅是模擬電路、數字電路、模/數混合電路的設計與仿真平臺；更是目前世界上最先進的多種型號微控制器（單片機）應用系統的設計與仿真平臺。Proteus提供了眾多的信號源，使用者還可構建信號；提供了數字示波器、邏輯分析儀、I2C調試器、SPI調試器等十幾種虛擬儀器；提供了可作精確測量與分析（例傅里葉分析、噪聲分析等）的Proteus高級圖表仿真（ASF）。所以，Proteus也是檢測、測試與分析的平臺。正因如此，Proteus在電類教學、單片機應用產品研發、科研及測試技術中都獲得了愈來愈廣泛的應用^[1，2]。Proteus在全世界擁有越來越多的使用者。例如：Motorola、 Philips、 Sony等企業；Cambridge University（劍橋大學）、 Stanford University（斯坦福大學）、香港理工大學、中山大學等高等院校。

Proteus元器件仿真模型庫是應用Proteus設計與實現實時、交互、動態仿真的基礎。Proteus有6 000多個各種類型的仿真模型。一般可將他們分為4類：原型模型（Primitive Models）；原理圖模型（Schematic Models）；VSM 模型（VSM Models）；SPICE 模型（SPICE Models）。

雖然Proteus仿真模型庫相當豐富，但仍有不能滿足應用的情況。這就需要自己創建模型來豐富Proteus庫。本文以創建6位D/A轉換器和TTL7458原理圖模型實例論述創建原理圖仿真模型方法，存庫與調用方法。如圖1所示。

1 Proteus創建模型流程

創建原理圖模型同創建其他模型大致相同，其流程也大致一樣。如圖1所示。在創建模型中，若無需設計元器件封裝，則可跳過與設計封裝有關的步驟；若無需設計模型內電路，則可跳過與內電路有關的步驟。

2 [ZK(]創建6位數/模轉換器（本文命名DA6，原Proteus庫中無此模型）[BT)]

2.1 繪制原理圖符號

在Proteus ISIS中選擇2D工具繪制DA6的原理圖符號，如圖2所示。并進行引腳編輯，引腳屬性設置，如表1所示。圖3表示了編輯引腳對話框。

2.2 DA6器件制作（Make Device）

選中整個DA6原理圖符號，啟動Make Device命令，彈出如圖4所示的對話框，按該圖所示設置相應屬性。器件名稱為DA6、前綴也為DA6。按NEXT鍵直到出現元器件屬性及定義(Component Properties Definitions) 對話框。新建VHI屬性，按圖5所示設置各相關項。再按NEXT鍵，直到出現對話框“Indexing and Library Selection”，選擇元器件分類及存放庫，單擊OK鍵完成Make Device。此時新的元器件模型原理圖符號就存入指定的庫并出現在對象列表框中。

2.3 DA6仿真模型內電路設計

經以上步驟創建的模型只是個模型外殼，還沒有仿真功能。其仿真功能主要由內電路完成。將新建的模型DA6放入ISIS編輯區，打開其屬性編輯框，選中“Attach hierarchy model”，如圖6所示。按OK鍵后再按鍵盤Pgdn鍵，則自動創建并進入內電路設計頁。接著在內電路頁設計內電路。從Proteus庫中選取DAC，他是Analogue Primitive，設計好如圖7所示的內電路。并設置內電路中所有DAC原型的屬性VHI=。

2.4 生成模型文件，并設置Modfile屬性

在內電路頁操作菜單，Tools→Model Compiler，創建模型文件。選擇路徑并取名（本例為DA6_in.mdf）存盤。詳細情況見參考文獻［1］。

返回主頁，選中新建元器件DA6，再次啟動Make Device命令，進入“Component Properties Definitions”。如圖8所示。按照圖8，進行設置Modfile屬性操作。再按NEXT鍵直到出現“Indexing and Library Selection”菜單。如圖9所示。設置分類和所在的庫。本例分類為Data Converters，存到USERDVC庫中。單擊OK則結束原理圖模型的創建。

若在ISIS中單擊按扭P，在Keywords欄中填入模型名DA6，則創建的模型被挑選出來。如圖10所示。從圖10中右上角可看到模型DA6為原理圖模型。圖中間標明他所在的庫是USERDVC（用戶庫）。 

2.5 驗證模型DA6

驗證模型DA6分4步。

（1） 設計驗證電路：在Proteus ISIS中設計如圖11上左方所示的電路，其中有創建的仿真模型DA6和單片機AT89C2051。并將DA6的輸出口Vout接上Proteus提供的虛擬示波器通道A上。

（2） 設計D/A轉換控制程序：在Proteus ISIS中設計如圖11右上方所示的程序，并進行匯編調試生成目標代碼文件。該程序是經D/A轉換后形成鋸齒波的程序。

（3） 將目標代碼文件加載到單片機AT89C2051中。

（4） 啟動仿真。則在虛擬示波器上看到由創建模型DA6轉換的模擬鋸齒波（圖11的下方）。證明創建模型正確，并成為用戶庫中的一員。

從圖11還可看出：Proteus統一完成了單片機應用系統的電路設計、程序設計和仿真。

3 創建7458仿真模型（原庫中無此模型）

7458是2輸入和3輸入與或門。現創建此原理圖模型。創建此模型的思路和步驟基本與創建DA6相同。也經過繪制原理圖符號、器件制作、仿真模型內電路設計、生成模型文件、驗證電路和模型仿真測試等過程。這里只將結果展示。圖12為7458仿真模型的內電路。圖13為從用戶庫中調用創建的7458仿真模型。圖14為驗證電路和仿真片段。其中使用了Proteus提供的邏輯狀態輸入開關和邏輯狀態輸出探頭。前者可通過鼠標點擊開關來實現邏輯狀態（0，1）的選擇。仿真結果證實所創建模型的邏輯功能與實際7458的功能表（見表2）一致。

最后特別指出：原理圖仿真模型是由仿真原型（primitives）搭建的仿真模型。

4 結 語

在實踐中創建了原庫中沒有的DA6和TTL7458原理圖模型，并將模型存入用戶庫中。在Proteus ISIS環境下用戶可從用戶庫中將他們調入驗證電路中進行電路設計與仿真。仿真結果證明：所建原理圖仿真模型和建模方法都是正確的。

參 考 文 獻

［1］張靖武，周靈彬.單片機系統的Proteus設計與仿真\\[M\\].北京:電子工業出版社，2007.

［2］深圳風標科技有限公司.Proteus在電類教學與科研中的應用\\[C\\].研討會專刊，2006.

［3］李娜，劉雅舉.Proteus在單片機仿真中的應用\\[J\\].現代電子技術，2007，30(4):181182.

作者簡介 周靈彬 碩士，紹興托普信息技術學院講師。主要從事電類課程教學和單片機應用產品研發工作，為浙江省精品課程《單片機原理與應用技術》負責人。

張靖武 中北大學、紹興托普信息技術學院教授，享受國務院政府特殊津貼，為浙江省重點建設教材《單片機原理與技術應用》和浙江省精品課程《單片機原理與應用技術》負責人。