基于Proteus的电子产品仿真设计

　　仿真技术是信息时代国民经济发展的重要技术。对电子产品而言，Proteus是目前功能最强的仿真技术。四年来，我们在国内率先致力于Proteus仿真技术的工业应用研究。以它为新手段成功为数家企业研发了 “LED电子显示屏”、“纯水机控制板”、“微电脑防盗报警器”、“红外热释电感应器”等电子产品。实现了电子产品从虚拟样机到物理样机（实际产品）的新型设计方法与过程。并在同一台计算机上实现了Proteus、集成开发环境IDE、上位计算机应用软件间的联合仿真和调试。实践证明：Proteus仿真技术明显提高了设计效率、缩短了设计周期、节约了设计成本、提高了产品竞争力，是促进产品设计变革的重要新技术。

　　1 电子产品的Proteus仿真技术

　　Proteus是英国Labcenter公司研发的EDA，是目前最先进的电子应用系统设计和实时交互仿真、PCB设计的平台。它真正实现了在计算机上完成从原理图与电路设计、电路分析与仿真、单片机代码级调试与仿真、系统测试与功能验证到形成PCB制板图的完整仿真设计(虚拟样机)过程。 Proteus有超过5万个元件模型，近5 000个封装模型；特别是有51、PIC、AVR、68、ARM7等系列单片机（嵌入式系统）的仿真模型，并提供了功能强大的虚拟实验室（虚拟示波器、虚拟逻辑分析仪、虚拟信号源等）和高级图表仿真（ASF）[1，2]。Proteus还提供了自建元器件模型的条件[4-6]。

　　Proteus拥有Motorola、Philips、Microchip、索尼、三洋、美的、格力等众多企业用户；拥有斯坦福（Stanford）、剑桥（Cambridge）、香港理工、清华、上海交通等数千所大学用户[3]。

　　本文以LED电子显示屏为例论述基于Proteus仿真技术的电子产品设计变革。

　　2 “LED电子显示屏”系统方框图与Proteus仿真设计过程

　　2．1 “LED电子显示屏”系统功能方框图

　　如图1所示，系统功能包括6部分。上部分为显示部分，是安装在国家高新技术企业慈溪迈思特电子科技有限公司大厅中的产品照片；有静止和左移显示功能。单片机控制部分为其核心。PC机字符输出系统和串口电路完成对屏显内容的更新。“人体红外线热释电感应器”实现屏前有行人则显，无行人则停显功能。本文主要讨论电路设计、单片机控制、LED显示和通信输字等部分的仿真设计。

　　2．2 Proteus仿真设计过程

　　图2表示了电子产品系统的Proteus仿真设计过程，共分为6步。前4步都在计算机PROTEUS设计平台上进行。若“虚拟样机仿真、联合调试和性能测试”的结果未达目标，则可返回再仿真设计。满意后，点击Proteus工具栏中按钮   (高级布线编辑系统)进入PCB板设计；PCB板3D仿真符合要求后，送PCB制板厂制板，再安装成物理样机。

　　3 Proteus ISIS电路设计和程序设计、编译（汇编）

　　启动Proteus ISIS，先在ISIS编辑区进行电路设计，如图3所示。设计电路后点击“电气检测钮”对电路进行电气检测。电路设计无误后，可直接在Proteus中进行单片机的程序设计。Proteus提供了在ISIS窗口中编写源程序、汇编生成目标代码文件的汇编器（ASEM51），也可使用集成开发环境IDE(例 Keil、MPLAB)进行程序设计。图3右侧表示了Proteus程序设计情况。在“源程序编辑区”中设计电子屏程序后，点击“汇编命令”可生成目标代码文件。然后双击单片机，打开其属性栏，设置晶振频率，并将目标代码文件加载于单片机中。点击“仿真按钮”，则进行仿真，仿真片段如图4所示。

　　ISIS界面与其操作详看参考文献[1]、[6]。