內容簡介
Proteus VSM是一款強大的電子仿真軟體系統，其集成了原理圖設計、程式編寫聯調、PCB出板等眾多功能於一身，深受電子愛好者及工程人員的歡迎。 本書以最新版本的Proteus 7.4為藍本，由淺入深、循序漸進地介紹Proteus 7.4中各部分知識及其在電子設計中的套用，包括Proteus 7.4基礎知識、基本操作、基礎設定、模擬電子套用、數字電子套用、單片機套用及PCB布板套用。全書通過基礎知識和實例訓練相結合的方式講解Proteus的強大功能，且在其中穿插了模電、數電及單片機的知識。
前言
Proteus提供的智慧型模擬仿真環境能夠使得實驗具有高效性與確定性，同時其內嵌的圖表分析使得實驗結果直觀明了，另外Proteus提供的多種單片機晶片及虛擬儀器，使得直接在PC上進行預開發成為可能。
正如Proteus所標註的“FROM CONCEPT TO COMPLETE”，這也正是Proteus可以提供給電子技術開發人員的所有。本書的作者具有較豐富的結合Proteus的電子設計開發經驗，因此，也是希望讀者在閱覽本書後有這種“從概念到成品”的高效性、自主性的開發能力。
本書的適用人群有：
① 缺乏穩定實驗條件而又需要進行電子電路實驗的技術人員。
② 想利用虛擬電子電路進行實驗考證過程的測試人員。
③ 欲加快開發速度的單片機工程的硬體開發人員。
④ 苦惱於無具體實驗儀器，欲避免多次燒寫昂貴晶片造成損失的電子開發愛好者。
⑤ 欲一窺電子設計門徑，進而具備一技之長在電子設計比賽中拿到好成績的高校學生。
⑥ 在精通電子設計後欲開發自己原創作品的業餘發明家。
本書的套用領域：
① 高校電子設計課程。
② 電子電路開發項目。
③ 電子電路學習工具。
在本書的指導下，只要有一台安裝有Proteus VSM的PC，就可以輕鬆搭建自己的實驗室，將自己的電子設計和實驗想法付諸於實踐，不用擔心昂貴的元器件被燒壞，而且可以隨心所欲地修改程式在仿真中快速地加以驗證。
本書的特點如下：
① 直觀易懂性。全書以平白的語言介紹基礎知識和實例操作，所有的知識點和操作流程儘可能集中在圖片上，直觀易懂，使用戶能夠在最短的時間內獲取最多的知識。
② 先進性。以最新的Proteus 7.4英文版為藍本進行講解，並參閱了國內外大量的成功教材，一切從滿足電子設計用戶的需求出發。
③ 實用性。全書採用了基礎知識介紹和實例操作相結合的方法，互相補充，書本上的實例來源於電子設計實例，可以說是電子設計所需要具備的基本知識面均有涉及。
④ 結構清晰，講解詳盡。全書採用基礎知識講解—實訓實例的循序漸進的講解方法，一步步的提高讀者的電設知識及操作Proteus能力，而且每個知識點和實例都做了儘可能詳細的講解，使讀者學習起來輕鬆自如。
⑤ 多媒體示範。本書的配套光碟中提供了所有實例的視頻操作 ，用戶可以在觀看錄像中增強知識點的理解。
本書共分為8章，依次介紹了Proteus等內容。
第1章Proteus概述。介紹Proteus，包括Proteus歷史、套用領域、Proteus VSM組件、Proteus的啟動與退出及設計流程，附帶了Proteus的安裝方法。
第2章Proteus ISIS基本操作。介紹Proteus ISIS的工作界面，編輯環境設定，系統參數設定等內容。
第3章Proteus ISIS電路圖繪製。介紹繪圖模式及命令、導線操作、對象操作、繪製電路圖進階等內容，並配有實訓實例。
第4章Proteus ISIS分析及仿真工具。介紹Proteus ISIS中的虛擬儀器、探針、圖表、激勵源等內容，並配有實訓實例。
第5章模擬電路設計及仿真，結合模電常用電路知識以及Proteus操作，介紹了運算放大器基本套用電路、測量放大電路與隔離電路、信號轉換電路、移相電路與相敏檢波電路、信號細分電路、有源濾波電路、調製解調電路、函式發生電路等，並配有結合Proteus的實訓實例。
第6章數字電路設計及仿真，結合數電常用電路知識以及Proteus操作，介紹了基本套用電路、脈衝電路、電容測量儀、多路電子搶答器等，並配有結合Proteus的實訓實例。
第7章單片機仿真，基於ATmega16單片機，以市面上最流行的AVR單片機為例，詳細地講解了單片機工程在Proteus中的套用，介紹了Proteus中單片機設計開發的流程，並配有大量的實際例子講解展示。
第8章PCB布板，介紹了PCB設計概念、Proteus ARES軟體的套用、ARES系統設定、ARES工作界面等內容、並且針對性地配有實訓實例。
目錄
第1章 Proteus概述 1
1.1 Proteus歷史 1
1.2 Proteus套用領域 1
1.3 Proteus VSM組件 2
1.4 Proteus的啟動和退出 3
1.5 Proteus設計流程 5
1.5.1 自頂向下設計 5
1.5.2 自下而上設計 5
1.6 Proteus安裝方法 6
第2章 Proteus ISIS基本操作 9
2.1 Proteus ISIS工作界面 9
2.1.1 編輯視窗 9
2.1.2 預覽視窗 11
2.1.3 對象選擇器 11
2.1.4 選單欄與主工具列 11
2.1.5 狀態欄 13
2.1.6 工具箱 13
2.1.7 方向工具列及仿真按鈕 15
2.2 編輯環境設定 16
2.2.1 模板設定 16
2.2.2 圖表設定 16
2.2.3 圖形設定 17
2.2.4 文本設定 17
2.2.5 圖形文本設定 17
2.2.6 交點設定 19
2.3 系統參數設定 20
2.3.1 元件清單設定 20
2.3.2 環境設定 22
2.3.3 路徑設定 23
2.3.4 屬性定義設定 24
2.3.5 圖紙大小設定 25
2.3.6 文本編輯選項設定 25
2.3.7 快捷鍵設定 25
2.3.8 動畫選項設定 27
2.3.9 仿真選項設定 28
實例2-1 原理圖繪製實例 32
第3章 Proteus ISIS電路繪製 36
3.1 繪圖模式及命令 36
3.1.1 Component（元件）模式 37
3.1.2 Junction dot（節點）模式 38
3.1.3 Wire label（連線標號）模式 38
3.1.4 Text scripts（文字腳本）模式 39
3.1.5 匯流排（Buses）模式 41
3.1.6 Subcircuit（子電路）模式 41
3.1.7 Terminals（終端）模式 42
3.1.8 Device Pins（器件引腳）模式 43
3.1.9 2D圖形工具 44
3.2 導線的操作 45
3.2.1 兩對象連線 45
3.2.2 連線點 45
3.2.3 重複布線 46
3.2.4 拖動連線 46
3.2.5 移走節點 47
3.3 對象的操作 47
3.3.1 選中對象 48
3.3.2 放置對象 48
3.3.3 刪除對象 48
3.3.4 複製對象 48
3.3.5 拖動對象 48
3.3.6 調整對象 49
3.3.7 調整朝向 49
3.3.8 編輯對象 49
3.4 繪製電路圖進階 49
3.4.1 替換元件 49
3.4.2 隱藏引腳 49
3.4.3 設定頭框 50
3.4.4 設定連線外觀 51
3.5 典型實例 52
實例3-1 繪製共發射極放大電路 52
實例3-2 JK觸發器組成的三位二進制同
步計數器的繪製與測試 54
實例3-3 KEYPAD的繪製及仿真 57
實例3-4 單片機控串列輸入並行輸出
移位暫存器繪製練習 65
第4章 ProteusISIS分析及仿真工具 69
4.1 虛擬儀器 69
4.2 探針 71
4.3 圖表 72
4.4 激勵源 74
4.4.1 直流信號發生器DC設定 75
4.4.2 幅度、頻率、相位可控的正弦
波發生器SINE設定 75
4.4.3 模擬脈衝發生器PULSE設定 76
4.4.4 指數脈衝發生器EXP設定 77
4.4.5 單頻率調頻波信號發生器SFFM
設定 78
4.4.6 PWLIN分段線性脈衝信號發生
器設定 78
4.4.7 FILE信號發生器設定 79
4.4.8 音頻信號發生器AUDIO設定 80
4.4.9 單周期數字脈衝發生器DPULSE
設定 81
4.4.10 數字單邊沿信號發生器DEDGE
設定 81
4.4.11 數字單穩態邏輯電平發生器
DSTATE設定 82
4.4.12 數字時鐘信號發生器DCLOCK
設定 82
4.4.13 數字模式信號發生器DPATTERN
設定 83
4.5 典型實例 83
實例4-1 共發射極放大電路分析 83
實例4-2 ADC0832電路時序分析 88
實例4-3 共發射極套用低通濾波電路
分析 91
第5章 模擬電路設計及仿真 95
5.1 運算放大器基本套用電路 95
5.1.1 反相放大電路 96
5.1.2 同相放大電路 97
5.1.3 差動放大電路 98
5.1.4 加法運算電路 100
5.1.5 減法運算電路 101
5.1.6 微分運算電路 102
5.1.7 積分運算電路 102
實例5-1 PID控制電路分析 104
5.2 測量放大電路與隔離電路 106
5.2.1 測量放大器 106
實例5-2 測量放大器測溫電路分析 108
5.2.2 隔離放大器 109
實例5-3 模擬信號隔離放大電路
分析 110
5.3 信號轉換電路 112
5.3.1 電壓比較電路 112
5.3.2 電壓/頻率轉換電路 117
5.3.3 頻率/電壓轉換電路 118
5.3.4 電壓—電流轉換電路 119
5.3.5 電流—電壓轉換電路 120
5.4 移相電路與相敏檢波電路 121
5.4.1 移相電路 121
5.4.2 相敏檢波電路 123
實例5-4 相敏檢波器鑒相特性分析 125
5.5 信號細分電路 126
實例5-5 電阻鏈二倍頻細分電路
分析 128
5.6 有源濾波電路 129
5.6.1 低通濾波電路 129
5.6.2 高通濾波電路 131
5.6.3 帶通濾波電路 134
5.6.4 帶阻濾波電路 135
5.7 信號調製/解調 136
5.7.1 調幅電路 137
5.7.2 調頻電路 139
5.7.3 調相電路 141
5.8 函式發生電路 142
5.8.1 正弦波信號發生電路 142
實例5-6 電容三點式振盪電路分析 145
5.8.2 矩形波信號發生電路 147
5.8.3 占空比可調的矩形波發生
電路 148
5.8.4 三角波信號發生電路 150
5.8.5 鋸齒波信號發生電路 150
實例5-7 集成函式發生器ICL8038
電路分析 150
第6章 數字電路設計及仿真 155
6.1 基本套用電路 155
6.1.1 雙穩態觸發器 155
6.1.2 暫存器/移位暫存器 158
實例6-1 74LS194 8位雙向移位暫存器
分析 158
6.1.3 編碼電路 160
6.1.4 解碼電路 162
實例6-2 CD4511解碼顯示電路
分析 163
6.1.5 算術邏輯電路 164
6.1.6 多路選擇器 166
6.1.7 數據分配器 167
6.1.8 加/減計數器 168
6.2 脈衝電路 171
6.2.1 555定時器構成的多諧振盪器 171
實例6-3 占空比與頻率均可調的多
諧振盪器分析 175
6.2.2 矩形脈衝的整形 177
6.3 電容測量儀 181
6.3.1 電容測量儀設計原理 181
6.3.2 電容測量儀電路設計 181
6.4 多路電子搶答器 185
6.4.1 簡單8路電子搶答器 185
6.4.2 8路帶數字顯示電子搶答器 186
第7章 單片機仿真 190
7.1 Proteus與單片機仿真 190
7.1.1 創建原始碼檔案 190
7.1.2 編輯原始碼程式 192
7.1.3 生成目標代碼 192
7.1.4 代碼生成工具 192
7.1.5 定義第三方原始碼編輯器 193
7.1.6 使用第三方IDE 193
7.1.7 單步調試 194
7.1.8 斷點調試 194
7.1.9 MULTI-CPU調試 195
7.1.10 彈出式視窗 195
7.2 WinAVR編譯器 203
7.2.1 WinAVR編譯器簡介 203
7.2.2 安裝WinAVR編譯器 204
7.2.3 WinAVR的使用 206
7.3 ATMEGA16單片機概述 210
7.3.1 AVR系列單片機特點 210
7.3.2 ATmega16總體結構 212
7.4 I/O連線埠及其第二功能 221
7.4.1 連線埠A的第二功能 222
7.4.2 連線埠B的第二功能 222
7.4.3 連線埠C的第二功能 223
7.4.4 連線埠D的第二功能 224
實例7-1 使用Proteus仿真鍵盤控
LED 224
7.5 中斷處理 228
7.5.1 ATmega16中斷源 229
7.5.2 相關I/O暫存器 229
7.5.3 斷處理 233
實例7-2 使用Proteus仿真中斷喚醒的
鍵盤 234
7.6 ADC模擬輸入接口 239
7.6.1 ADC特點 239
7.6.2 ADC的工作方式 240
7.6.3 ADC預分頻器 240
7.6.4 ADC的噪聲抑制 243
7.6.5 與ADC有關的I/O暫存器 243
7.6.6 ADC噪聲消除技術 246
實例7-3 使用Proteus仿真簡易電
量計 247
7.7 通用串列接口UART 252
7.7.1 數據傳送 252
7.7.2 數據接收 253
7.7.3 與UART相關的暫存器 253
實例7-4 使用Proteus仿真以查詢方式
與虛擬終端及單片機之間互相
通信 260
實例7-5 使用Proteus仿真利用標準I/O
流與虛擬終端通信調試 265
7.8 定時器/計數器 269
7.8.1 T/C0 269
7.8.2 T/C1 273
7.8.3 T/C2 279
7.8.4 定時器/計數器的預分頻器 282
實例7-6 使用Proteus仿真T/C0定時
閃爍LED燈 282
實例7-7 使用Proteus仿真T/C2產生
信號T/C1進行捕獲 286
實例7-8 使用Proteus仿真T/C1產生
PWM信號控電機 291
實例7-9 使用Proteus仿真看門狗
定時器 297
7.9 同步串列接口SPI 299
7.9.1 SPI特性 300
7.9.2 SPI工作模式 300
7.9.3 SPI數據模式 301
7.9.4 與SPI相關的暫存器 302
實例7-10 使用Proteus仿真連線埠
擴展 304
7.10 兩線串列接口TWI 310
7.10.1 TWI特性 311
7.10.2 TWI的匯流排仲裁 311
7.10.3 TWI的使用 311
7.10.4 與TWI相關的暫存器 312
實例7-11 使用Proteus仿真雙晶片
TWI通信 315
7.11 綜合仿真 320
實例7-12 使用Proteus仿真DS18B20
測溫計 321
實例7-13 使用Proteus仿真電子
萬年曆 333
實例7-14 使用Proteus仿真DS1302
實時時鐘 346
第8章 PCB布板 353
8.1 PCB概述 353
8.2 Proteus ARES的工作界面 353
8.2.1 編輯視窗 354
8.2.2 預覽視窗 355
8.2.3 對象選擇器 355
8.2.4 選單欄與主工具列 355
8.2.5 狀態欄 357
8.2.6 工具箱 357
8.3 ARES系統設定 358
8.3.1 顏色設定 358
8.3.2 默認規則設定 358
8.3.3 環境設定 360
8.3.4 選擇過濾器設定 361
8.3.5 快捷鍵設定 361
8.3.6 格線設定 361
8.3.7 使用板層設定 362
8.3.8 板層對設定 362
8.3.9 路徑設定 363
8.3.10 模板設定 364
8.3.11 工作區域設定 365
實例8-1 PCB布板流程 366
參考文獻 378
原理圖，顧名思義就是表示電路板上各器件之間連線原理的圖表。在方案開發等正向研究中，原理圖的作用是非常重要的，而對原理圖的把關也關乎整個項目的質量甚至生命。由原理圖延伸下去會涉及到PCB layout，也就是PCB布線，當然這種布線是基於原理圖來做成的，通過對原理圖的分析以及電路板其他條件的限制，設計者得以確定器件的位置以及電路板的層數等。
基爾霍夫定律Kirchhoff laws是電路中電壓和電流所遵循的基本規律，是分析和計算較為複雜電路的基礎，1845年由德國物理學家G.R.基爾霍夫（Gustav Robert Kirchhoff，1824～1887）提出。它既可以用於直流電路的分析，也可以用於交流電路的分析，還可以用於含有電子元件的非線性電路的分析。運用基爾霍夫定律進行電路分析時，僅與電路的連線方式有關，而與構成該電路的元器件具有什麼樣的性質無關。基爾霍夫定律包括電流定律（KCL)和電壓定律(KVL)，前者套用於電路中的節點而後者套用於電路中的迴路。
多用表
multimeter
由磁電系電錶的測量機構與整流器構成的多功能、多量程的機械式指示電錶（見電流表）。可用以測量交、直流電壓，交、直流電流，電阻。又稱萬用表或繁用表。有些多用表還具有測量電容、電感等功能。
多用表主要由磁電系電錶的測量機構、測量電路和轉換開關
組成。其中，轉換開關是多用表選擇不同測量功能和不同量程時的切換元件。
滿偏轉電流約為 40～200μA。多用表用一個測量機構來測量多種電學量，各具有幾個量程。其工作原理是:通過測量電路的變換,將被測量變換成磁電系測量機構能夠接受的直流電流。例如測量機構結合分流器（見電流表）及分壓器，就形成測量直流電流和電壓的多量程直流電錶。磁電系測量機構與半波或全波整流器組成整流式電錶的測量機構，再結合分流器及分壓器，就形成測量交流電流和電壓的多量程交流電錶。多用表內還帶有電池，當被測電阻值不同時，電池使測量機構內通過不同數值的電流，從而反映出不同的被測電阻值。轉換開關是多用表選擇不同測量功能和不同量程時的切換元件。
用多用表測量電阻的原理電路見圖。當被測電阻 Rx=0時,電路中的電流最大,調節 R使測量機構指針的偏轉角為滿刻度值，此時電路中的電流值 I0= E/ R。當被測電阻 Rx增大時,電流 I= E/( R+ Rx)逐漸減小，指針的偏轉角也減小。因此多用表錶盤上的電阻值標尺是反向的，而且刻度不均勻。若被測電阻 Rx= R，則電流 I= I0/2，指針偏轉角為滿偏轉角的一半。因此刻度中點處所標的電阻值(稱為中值電阻)即為該量程下多用表的內阻值。通常電阻值標尺的有效讀數範圍為0.1～10倍中值電阻值。
隨著電子技術的不斷進步，多用表正逐步向數字式方向發展。
