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    本書基于Proteus 7.8 SP2版本，以實例為主線介紹Proteus的入門知識以及在電子線路設計中的實際應用，全書共10章，內容包括Proteus軟件的基本操作方法、模擬和數字電路的仿真及分析、單片機仿真的知識以及與其他開發工具進行聯合調試的技術，最后通過一個工程實例介紹使用Proteus ARES進行印制電路板設計的方法。本書在注重基礎知識講解的同時，給出相應的仿真實例，即使讀者對電路和其中應用的元件不是很熟悉，只要認真閱讀本書，也能夠理解并運用這些實例。本書實例典型，內容豐富，通俗易懂，可讀性強，系統全面，學練結合，能夠達到教者輕松、學者有趣的效果。 
　　本書可以作為高校電類專業相關課程的教材，也可以供廣大電氣工程技術人員學習和參考使用。

    本書基于Proteus 7.8 SP2版本，以實例為主線介紹Proteus的入門知識以及在電子線路設計中的實際應用，包括Proteus軟件的基本操作方法、模擬和數字電路的仿真及分析、單片機仿真的知識以及與其它開發工具進行聯合調試的技術，最后通過一個工程實例介紹了使用Proteus ARES進行印刷電路板設計的有關內容。

基本內容 
　　Proteus軟件是英國Lab Center Electronics公司推出的EDA工具軟件，從原理圖設計、代碼調試到單片機與外圍電路協同仿真，一鍵切換到PCB設計，真正實現了從概念到產品的完整設計，是目前世界上唯一將電路仿真軟件、PCB設計軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設計平臺。其處理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/dsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年又增加了Cortex和DSP系列處理器，并持續增加其他系列處理器模型。在編譯方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多種編譯器。它不僅具有其他EDA工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機及外圍元件。它是目前比較好的仿真單片機及外圍元件的工具。 
　　本書針對入門讀者的學習特點，結合作者多年使用Proteus的教學和實踐經驗，由淺入深、圖文并茂地詳細介紹了軟件的基本操作方法、模擬和數字電路的仿真及分析、單片機仿真的知識，以及使用Proteus ARES進行印制電路板設計的有關內容。在講解的過程中配以大量實例操作，使讀者循序漸進地熟悉軟件，學習軟件，掌握軟件。本書分為10章，各章主要內容如下： 
　　第1章介紹Proteus ISIS的基礎操作方法，包括工作界面、菜單、工具欄等的詳細說明，此外還給出了操作實例。
　　第2章主要講解原理圖設計，這也是進行仿真和PCB設計的前提條件。 
　　第3章對Proteus ISIS電路仿真進行詳細介紹，通過仿真能使電路原理圖像實物一樣“運行”起來，可以提前驗證設計思路是否合理，元件及參數選擇是否正確，流程及程序設計是否可靠。 
　　第4章講解激勵源在Proteus ISIS中的功能及使用方法。 
　　第5章對12種虛擬儀器在交互式實時仿真中的具體應用作了詳細介紹。 
　　第6章介紹使用Proteus ISIS進行模擬電路仿真的內容，包括晶體管的基礎知識，以及使用Proteus ISIS中集成的PROSPICE工具對二極管、三極管、集成運放等常見元件進行模擬仿真的內容。 
　　第7章介紹使用Proteus ISIS進行數字電路仿真的內容，包括數字電路 的基礎知識，以及編碼器、譯碼器、數值比較器等常見的數字電路的設計與仿真。 
　　第8章介紹使用Proteus ISIS進行時序邏輯電路仿真的內容，包括如何使用基本門電路搭建觸發器，以及如何用觸發器實現計數器等時序邏輯電路功能。 
　　第9章分別以8051和AVR系列單片機為例，介紹如何通過Proteus VSM建立仿真環境、仿真調試以及與其他開發工具進行聯合調試的內容。 
　　第10章介紹PCB設計的有關基礎知識，并通過一個工程實例講解了使用Proteus ARES進行印制電路板設計的有關內容。 
主要特點 
　　在內容編排上，按照讀者學習的一般規律，結合實例講解操作步驟，能 
夠使讀者快速地掌握Proteus ISIS和Proteus ARES軟件的使用。 
　　具體來說，本書具有以下鮮明的特點： 
* 零基礎入門，不要求學習者具有電路設計與仿真的知識。 
* 以實例引導，各章中都通過較多的實驗來說明某種具體的電路知識以及仿真的過程和方法。 
* 圖文并茂，內容既適合課堂授課，也適合學生自學。 
讀者對象 
* 學習Proteus設計的初級讀者。 
* 具有一定Proteus基礎知識，希望進一步深入掌握的中級讀者。 
* 大中專院校電子信息相關專業的學生。 
* 從事電子產品原型設計、開發的工程技術人員。 
作者分工 
　　本書由王博、姜義編著，參與本書編寫工作的還有宋一兵、管殿柱、王獻紅、李文秋、張忠林、趙景波、曹立文、郭方方、初航、謝麗華等。 
　　 
　　 作者 
　　2017年11月 

第1章 Proteus 電路設計和軟件基礎 
1.1 Proteus軟件組成 1 
1.1.1 Proteus概述 1 
1.1.2 Proteus ARES概述 2 
1.2 Proteus ISIS界面 2 
1.3 Proteus ISIS菜單欄與主工具欄 3 
1.3.1 菜單欄 4 
1.3.2 主工具欄 5 
1.4 Proteus ISIS工具箱 6 
1.5 小結 10 
1.6 習題 10 
第2章 Proteus ISIS原理圖設計與仿真 
2.1 Proteus ISIS編輯環境設置 11 
2.1.1 模板設置 11 
2.1.2 圖形顏色設置 12 
2.1.3 圖形風格設置 13 
2.1.4 文本風格設置 14 
2.1.5 圖形文本設置 14 
2.1.6 節點屬性設置 15 
2.2 Proteus ISIS編輯環境設置實例 15 
2.3 Proteus ISIS系統參數設置 16 
2.3.1 元件清單設置 16 
2.3.2 顯示屬性設置 17 
2.3.3 環境設置 18 
2.3.4 快捷鍵設置 19 
2.3.5 文本編輯設置 19 
2.3.6 動態仿真選項設置 20 
2.3.7 仿真選項設置 20 
2.4 Proteus 原理圖設計流程 24 
2.5 Proteus ISIS原理圖繪制 25 
2.5.1 新建原理圖文件 25 
2.5.2 元件操作 25 
2.5.3 布線操作 29 
2.5.4 節點操作 30 
2.5.5 原理圖設計的其他模式 31 
2.5.6 二維圖形設計模式 31 
2.6 Proteus ISIS原理圖設計實例 36 
2.7 小結 38 
2.8 習題 38 
第3章 Proteus ISIS電路仿真 
3.1 電路仿真基礎 39 
3.2 交互式仿真 40 
3.3 基于圖表的仿真 42 
3.3.1 基于圖表仿真的步驟 42 
3.3.2 Proteus ISIS的仿真圖表 45 
3.3.3 Proteus ISIS的仿真圖表輸出窗口 48 
3.4 小結 49 
3.5 習題 49 
第4章 Proteus ISIS激勵源 
4.1 直流信號發生器 50 
4.2 正弦波信號發生器 52 
4.3 脈沖信號發生器 53 
4.4 指數脈沖信號發生器 55 
4.5 單頻率調頻波發生器 56 
4.6 分段線性發生器 58 
4.7 FILE信號發生器 59 
4.8 音頻信號發生器 60 
4.9 數字單穩態邏輯電平發生器 61 
4.10 數字單邊沿信號發生器 63 
4.11 單周期數字脈沖發生器 63 
4.12 數字時鐘信號發生器 64 
4.13 數字模式信號發生器 65 
4.14 HDL可編程邏輯語言信號發生器 66 
4.15 小結 66 
4.16 習題 66 
第5章 Proteus ISIS虛擬儀器 
5.1 示波器 67 
5.2 邏輯分析儀 70 
5.3 定時計數器 71 
5.4 虛擬終端 73 
5.5 SPI調試器 75 
5.6 I2C調試器 77 
5.7 信號發生器 79 
5.8 模式發生器 80 
5.9 電壓表和電流表 85 
5.10 小結 86 
5.11 習題 86 
第6章 Proteus ISIS中的模擬電路仿真 
6.1 二極管電路實驗 87 
6.1.1 二極管基礎 87 
6.1.2 二極管正向導通實驗 91 
6.1.3 二極管整流實驗 92 
6.2 三極管電路實驗 95 
6.2.1 三極管基礎 95 
6.2.2 三極管的應用 98 
6.3 運算放大器電路實驗 103 
6.4 運算放大器的應用 104 
6.4.1 電壓跟隨器電路 104 
6.4.2 反相放大電路 107 
6.4.3 同相放大電路 110 
6.4.4 比較器 113 
6.4.5 同相求和電路 117 
6.4.6 積分電路 119 
6.4.7 微分電路 122 
6.5 小結 123 
6.6 習題 124 
第7章 Proteus ISIS中的數字電路仿真 
7.1 數字電路基礎 125 
7.2 基礎門電路 129 
7.3 組合邏輯電路基礎 135 
7.3.1 編碼電路 136 
7.3.2 譯碼電路 139 
7.3.3 數據選擇器電路 143 
7.3.4 加法器電路 145 
7.3.5 數字比較器電路 148 
7.4 小結 153 
7.5 習題 153 
第8章 Proteus ISIS中的時序邏輯電路仿真 
8.1 觸發器 155 
8.2 時序邏輯電路 165 
8.3 寄存器和移位寄存器 166 
8.4 計數器 172 
8.5 小結 178 
8.6 習題 178 
第9章 Proteus ISIS中的單片機仿真 
9.1 Proteus單片機系統仿真基礎 180 
9.2 Proteus ISIS中的單片機模型 184 
9.3 51系列單片機系統仿真 186 
9.3.1 51系列單片機基礎 186 
9.3.2 在Proteus中進行源程序設計與編譯 195 
9.3.3 在Keil μVision中進行源程序設計與編譯 199 
9.3.4 Proteus和Keil μVision聯合調試 203 
9.3.5 使用SDCC進行源程序設計與編譯 211 
9.4 AVR系列單片機仿真 219 
9.4.1 AVR系列單片機基礎 220 
9.4.2 Proteus ISIS和IAR EWB for AVR聯合開發 222 
9.5 使用AVR單片機實現數字電壓表 232 
9.6 小結 241 
9.7 習題 241 
第10章 Proteus ARES PCB設計 
10.1 PCB概述 242 
10.2 Proteus ARES編輯環境 245 
10.3 創建元件封裝 251 
10.4 導入網表并指定元件封裝 254 
10.5 系統參數設置 256 
10.5.1 設置電路板工作層 256 
10.5.2 環境設置 257 
10.5.3 柵格設置 258 
10.6 PCB布局 259 
10.6.1 自動布局 259 
10.6.2 手工布局 261 
10.6.3 從原理圖更新網表 263 
10.6.4 在3D模式下觀察布局 264 
10.7 PCB布線 265 
10.7.1 自動布線 265 
10.7.2 手工布線 266 
10.8 設計規則檢查 269 
10.9 后期處理及輸出 272 
10.9.1 PCB覆銅 273 
10.9.2 PCB輸出 274 
10.10 小結 276 
附錄A Proteus ISIS元件庫及其子類 

第5章 Proteus ISIS虛擬儀器 
　　除了仿真圖表之外，Proteus ISIS還提供了大量虛擬儀器用于在交互式實時仿真中觀察電路的當前狀態，提供了13種虛擬儀器，包括示波器、邏輯分析儀、定時計數器、虛擬終端、SPI調試器、I2C調試器、功率計、信號發生器、模式發生器、直流電壓表、交流電壓表、直流電流表和交流電流表。下面分別介紹每種虛擬儀器的功能。 
5.1 示波器 
　　示波器（oscilloscope）是用來觀察電路某個點的波形變化的儀器，是Proteus ISIS電路仿真中最常用的虛擬儀器。Proteus ISIS提供的是4通道的示波器，可以分別工作在單模式（分別對4個通道波形進行測試），也可以工作在X-Y模式、A+B和C+D模式。其原理圖符號如圖5-1所示。 
　　單擊交互式仿真按鈕中的Play按鈕，彈出示波器虛擬仿真界面，如圖5-2所示，主要由波形顯示區、觸發區、水平位置設置區和4個通道參數設置區組成。 


圖5-1 示波器的原理圖符號 圖5-2 示波器虛擬仿真界面 
　　1. 波形顯示區 
　　波形顯示區主要用來顯示4個通道的波形。默認A通道波形為黃色，B通道波形為藍色，C通道波形為紅色，D通道波形為綠色。可以對其波形顏色和背景色等參數進行修改，在示波器虛擬仿真界面的任何位置右擊，彈出快捷菜單，如圖5-3所示。其中： 
　　（1）Delete Cursor：刪除當前指針坐標。 
　　（2）Clear All Cursors：刪除所有指針坐標。 
　　（3）Print：打印波形。此外，還可以打印出各通道及示波器的相關信息。 
　　（4）Setup：設置。選擇該命令彈出顏色設置對話框，如圖5-4所示。 


圖5-3 快捷菜單 圖5-4 設置對話框 
* Channel 0至Channel 3：設置4個通道的顯示（Display）和打印（Printer）顏色。 
* Cursors：指針坐標顯示和打印顏色設置。 
* Cursors Text：坐標值顯示和打印顏色設置。 
* Marker：標記線（零起點線）顯示和打印顏色設置。 
* Grid：網格線顯示和打印顏色設置。 
* Background：背景色顯示和打印顏色設置。 
* Black and White：勾選該項表示黑白色打印。 
* Center on Zoom：以光標為中心放大到整張圖紙打印。 
　　2. 觸發區 
　　觸發區主要由Level旋鈕、觸發信號選擇（Source）、Y軸觸發耦合方式選擇（AC和DC）、觸發極性選擇（、）、捕捉方式選擇（Auto、One-shot）以及光標顯示（Cursor）幾部分組成。 
　　（1）Level按鈕。觸發電平調節電位器旋鈕，用于選擇輸入信號波形的觸發點。 
　　（2）觸發信號的選擇。默認為A通道信號，通過單擊滑塊實現觸發信號在A、B、C、D之間的選擇。正確選擇觸發信號對波形顯示穩定、清晰有很大關系。 
　　（3）Y軸觸發耦合方式選擇。觸發信號到觸發電路的耦合方式有多種，目的是使觸發信號穩定、可靠。仿真界面提供了DC（直流耦合）和AC（交流耦合）兩種方式。直流耦合（DC）是不隔斷觸發信號的直流分量。當觸發信號的頻率較低或者觸發信號的占空比很大時，使用直流耦合較好。交流耦合（DC）又稱電容耦合，它只允許用觸發信號的交流分量觸發，觸發信號的直流分量被隔斷。通常在不考慮AC分量時使用這種耦合方式，已形成穩定觸發。但是如果觸發信號的頻率小于10Hz，會造成觸發困難。