基于Proteus的电子产品仿真设计

　　4 虚拟样机的Proteus仿真、联合调试和性能测试

 　　4．1 虚拟样机的Proteus联合仿真

　　通过Proteus设计的电路、程序加上由计算机VB语言设计的LED电子屏输字系统等构成“电子屏”系统的虚拟样机。电子屏输字系统可由另一台计算机（上位机）通过串行接口与进行仿真设计的计算机连接以实现仿真联合调试；而应用虚拟串口已在一台计算机上实现了仿真和联合调试。这给调试带来了极大的方便。一台计算机加一个人便可高效、高质、高速进行有上位计算机参与的仿真设计。图4即为在同台笔记本电脑上实现仿真中联合调试的情况。图4下中方为笔记本电脑联合仿真和调试时的实物照片。这里，虚拟样机的仿真和联合调试包括单片机源代码级仿真调试(左上方)和与上位计算机电子屏输字系统的仿真通信调试（左下方和右下方）。

　　4．2 仿真过程中的联合调试

　　在同一台计算机上同时打开电子屏仿真设计与VB输字系统。点击启动Proteus仿真，则看到电路运行状

态、显示状态。若启动VB输字系统，则可进行VB“发送”和单片机“接收”的通信仿真。图4表示仿真中显示“仿真”两字，稍后左移显示，如此循环。点击则进入调试状态，如图4所示。可进行全速、单步、过程单步及设置断点的运行并进行代码级调试。在调试过程中不仅可观察各存储器、寄存器单元情况，还可看到系统运行过程中的电平状态（以颜色方块表示：红为高电平、蓝为低电平）和显示结果。这正是Proteus动态交互式实时仿真的突出之处。当输字系统与单片机通信时，也可在VB代码窗口进行逐语句、逐过程测试，也可设置断点进行调试，并可在电子屏仿真设计的存储器窗口中观察输入数据的正确性，用以判断VB程序的正确性。即进行VB输字系统与电子屏仿真设计的联合调试。因电路及两种程序代码都可根据调试情况进行修改及重新编译(汇编)，元件及其参数也可随时修改，且能在仿真中看到元件、连接点的运行状态、过程和极为接近实际的结果，所以设计周期短、效率高、开销少、质量好，并能激发设计者创新的热情。

　　4．3 仿真过程中的测试

　　Proteus有功能很强的虚拟实验室，包括众多的虚拟仪器、电源、信号源、探头等，还有可作精密测量、分析的高级图表仿真（ASF）。这些都为仿真设计（电路、程序）的正确性及物理样机的质量提供了保障。例如用高级图表进行时序扫描、分析，这对电子屏的正确、优质工作非常重要。将电压探针连接到需要测量的扫描行引线上，并拖入ASF中即可[1-2]。图5左边对LINE0～LINE15行扫描线加上探针，右边是对应的16条行扫描的ASF时序图表。用 ASF提供的光标可测得扫描正脉冲宽度均为1.02 ms，脉冲间均有0.05 ms宽的消影低电平。符合设计预期目标，不会产生串显及不稳定现象。仿真结果和实际产品都证实了此结果。若时序不对，则可根据图表仿真指导对程序、电路等进行修改调试。

　　5 PCB板的Proteus设计及3D仿真

　　仿真调试正确后可直接点击ISIS工具栏中按钮进入Proteus ARES，进行电路板PCB设计。ARES集成了自动布局和基于形状的高效撤销/重试自动布线器，也可手工布线。它还提供PCB设计板的3D仿真视图，可缩放或正、反全方位转动观察，使得在制板前便可预览PCB板的情况，若有不满意之处，则可实时修改，从而减少时间、人力、资金的浪费。图6上方为 Proteus设计的单片机控制部分双面PCB图，中部为其PCB 3D仿真视图。

　　6 物理样机（实际产品）制作

　　可直接将PCB板图文件送PCB制板厂制板，并安装成单片机控制部分的物理样机（控制板）。图6下方为安装成功的实物控制板照片。从图6看出它与PCB 3D仿真视图一一对应。该板已用于电子屏实际产品中。图1上方即是该电子屏实际运行的照片。

　　参考文献

[1] 张靖武，周灵彬.单片机系统的Proteus设计与仿真[M]. 北京：电子工业出版社，2007，4(注：2010.3第四次印刷).
[2] 张靖武，周灵彬.单片机原理、应用与Proteus仿真[M].北京：电子工业出版社，2008，8(注：2010.1第三次印刷).
[3] 匡载华，邓小鹏.电子类学科专业Proteus实验室的建设[J].实验技术与管理，2009(1).
[4] 周灵彬，张靖武.创建Proteus原理图仿真模型的制作技术[J].现代电子技术，2008(8)：9-11.
[5] 周灵彬，张靖武.Proteus的单片机教学与应用仿真[J].单片机与嵌入式系统应用，2008(1).
[6] 周灵彬，方曙光.基于Proteus的嵌入式系统仿真中的源码调试[J].现代电子技术，2009(22).