2.1 Proteus电路图绘制软件的使用

P roteus电路设计是在P roteus电路图绘制软件环境中进行的，该软件编辑环境具有友好的交互式人机界面，设计功能强大，使用方便。

2.1.1 Proteus电路图绘制软件编辑环境及参数设置

在计算机中安装好Proteus 8.7软件后，选择 “开始” → “程序” → “Proteus 8 Professional”→ “P roteus 8 P rofessional” 或在桌面上双击图标，弹出图2-1所示的P roteus 8 P rofessional启动界面。

Proteus软件主要由电路图绘制 （Schematic Capture） 和印制电路板绘制 （PCB Layout）两个软件构成，其中电路图绘制是一款智能原理图输入系统软件，可作为电子系统仿真平台；印制电路板绘制是一款高级布线编辑软件，用于设计 PCB。由于本书主要是应用P roteus进行程序仿真，所以本书只讲述与电路图绘制相关的内容。

1.电路图绘制软件编辑环境

在P roteus 8 P rofessional启动界面上单击图标，打开电路图绘制软件，如图2-2所示。它由菜单栏、主工具栏、预览窗口、元器件选择按钮、工具箱、原理图编辑窗口、对象选择器、仿真按钮、二维图形绘制按钮、方向工具栏、状态栏等部分组成。

1） 菜单栏 Proteus电路图绘制软件共有如下11项菜单，每项都有下一级菜单。

☺File （文件）：包括项目新建、保存、导入、导出、打印等操作，其快捷键为 “Alt”+“F”。

☺Edit （编辑）：包括对原理图编辑窗口中元器件的剪切、复制、粘贴、撤销、恢复等操作，其快捷键为 “Alt”+“E”。

☺View （查看）：包括原理图编辑窗口定位、栅格调整及图形缩放等操作，其快捷键为“Alt”+“V”。

☺Tool （工具）：具有实时标注、自动布线、搜索并标志、属性分配工具、全局标注、ASCII文本数据导入、材料清单、电气规则检查、网络表编译、模型编译、将网络表导入PCB、从PCB返回原理图设计等功能，其快捷键为 “Alt”+“T”。

☺Design （设计）：具有编辑设计属性、编辑面板属性、编辑设计注释、配置电源线、新建原理图、删除原理图、转到前一个原理图、转到下一个原理图、转到原理图、设计浏览等功能，其快捷键为 “Alt”+“D”。

☺Graph （图形）：具有编辑仿真图形、增加跟踪曲线、仿真图形、查看日志、导出数据、清除数据、图形一致性分析、批处理模式一致性分析等功能，其快捷键为 “Alt”+“G”。

☺Debug （调试）：具有调试、运行、断点设置等功能，其快捷键为 “Alt”+“B”。

☺Library （库）：具有选择元器件/符号、制作元器件、制作符号、封装工具、分解元器件、编译到库、自动放置到库、验证封装、库管理等功能，其快捷键为 “Alt”+“L”。

☺Template （模板）：具有完成图形、颜色、字体、连线等功能，其快捷键为 “Alt”+“M”。

☺System （系统）：具有系统信息、文本浏览、设置系统环境、设置路径等功能，其快捷键为 “Alt”+“Y”。

☺Help （帮助）：为用户提供帮助文档，同时对每个元器件均可通过属性中的Help获得帮助，其快捷键为 “Alt”+“H”。

2） 主工具栏 包括查看工具条 （View Toolbar）、编辑工具条 （Edit Toolbar） 和调试工具条 （Design Toolbar） 3 部分。这3 部分工具条的打开与关闭的方法是，执行菜单命令“View” → “Toolbar Configuration”，在弹出的 “Show/Hide Toolbars” 对话框中进行设置（在复选框中打 “√” 表示该工具条打开）。

3） 预览窗口 预览窗口可显示两部分的内容：① 在对象选择器窗口中单击某个元器件，或者在工具箱中选择元器件、元器件终端、绘制子电路、虚拟仪器等对象时，预览窗口会显示该对象的符号，如图2-3 （a） 所示；②在原理图编辑窗口单击鼠标左键，或者在工具箱中单击选择按钮时，它会显示整张原理图的缩略图，并显示一个绿色方框和一个蓝色方框 （绿色方框内的是当前原理图编辑窗口中显示的内容，可用鼠标在它上面单击来改变绿色方框的位置从而改变原理图的可视范围；而蓝色方框内的是可编辑区的缩略图），如图2-3 （b） 所示。

4）元器件选择按钮 在工具箱中单击元器件按钮后，才会出现元器件选择按钮。元器件选择按钮中的 “P” 按钮为对象选择按钮，“L” 按钮为库管理按钮。单击 “P” 按钮时，将弹出如图2-4所示的 “Pick Devices” 对话框。在该对话框的 “Keywords” 栏中输入元器件名称，单击 “OK” 按钮，就可从库中选择元器件，并将所选元器件名称逐一列在对象选择器窗口中。

5） 工具箱 Proteus电路图绘制软件提供了许多工具按钮，其对应的操作如下所述。

☺选择按钮 （Selection Mode）：使用户可以在原理图编辑窗口中通过单击选择任意元器件并编辑元器件的属性。

☺选择元器件 （Components Mode）：单击 “P” 按钮时，可以根据需要从库中添加元器件，也可在列表中选择元器件。

☺连接点 （Junction Dot Mode）：在原理图中放置连接点；也可在不用画线工具的前提下，直接在节点之间或节点到电路中任意点或线之间连线。

☺连线的网络标号 （Wire Label Mode）：在绘制电路图时，使用网络标号可使连线简单化。例如，在AT89C51单片机的P1.0口和二极管的阳极处各绘制一根短线，并标注相同的网络标号，这就说明AT89C51的P1.0口与二极管的阳极是连接在一起的。

☺插入文本 （Text Script Mode）：在电路图中插入文本。

☺总线 （Buses Mode）：总线在电路图中显示出来就是一条粗线，它还应有一组口线（由多根单线组成）。使用总线时，总线和分支线都要标注好相应的网络标号。

☺绘制子电路 （Sub circuits Mode）：用于绘制子电路块。

☺终端 （Terminals Mode）：绘制电路图时，通常会涉及各种端子，如输入、输出、电源和地等。单击此图标时，将弹出 “Terminals Selector” 窗口，在此窗口中有多种常用的端子供用户选择，如 DEFAULT （默认的无定义端子）、INPUT （输入端子）、OUTPUT （输出端子）、BIDIR （双向端子）、POWER （电源端子）、GROUND （接地端子）、BUS （总线端子）。

☺选择元器件引脚 （Device Pins Mode）：单击该图标时，在弹出的窗口中将出现多种引脚供用户选择，如普通引脚、时钟引脚、反电压引脚、短接引脚等。

☺图表 （Graph Mode）：单击该图标时，在弹出的 “Graph” 窗口中将出现多种仿真分析所需的图表供用户选择，如ANALOGUE （模拟图表）、DIGITAL （数字图表）、MIXED （混合图表）、FREQUENCY （频率图表）、TRANSFER （转换图表）、NOISE （噪声图表）、DISTORTION （失真图表）、FOURIER （傅里叶图表）、AUDIO （声波图表）、INTERACTIVE （交互式图表）、CONFORMANCE （一致性图表）、DC SWEEP （直流扫描图表）、AC SWEEP （交流扫描图表）。

☺信号源 （Generator Mode）：单击该图标时，在弹出的 “Generator” 窗口中将出现多种激励源供用户选择，如DC （直流激励源）、SINE （正弦激励源）、P ULSE （脉冲激励源）、EXP （指数激励源） 等。

☺电压探针 （Voltage P robe Mode）：在原理图中添加电压探针后，在进行电路仿真时，可显示各探针处的电压值。

☺虚拟仪器 （Virtual Instruments）：单击该图标时，在弹出的 “Instruments” 窗口中将出现虚拟仪器供用户选择，如OSCILLOSCOPE （示波器）、LOGIC ANALYSER （逻辑分析仪）、COUNTER TIMER （计数器/定时器）、SPI DEBUGGER （SPI 总线调试器）、I2C DEBUGGER （I² C总线调试器）、SIGNAL GENERATOR （信号发生器） 等。

6） 二维图形绘制按钮 Proteus电路图绘制软件提供了2D图形的绘制按钮，这些按钮对应的操作如下所述。

☺画线 （2D Graphics Line Mode）：绘制直线。单击该图标时，在弹出的窗口中将出

现多种画线工具供用户选择，如 COMPONENT （元器件连线）、PIN （引脚连线）、

PORT （端口连线）、MARKER （标志连线）、ACTUATOR （激励源连线）、

INDICATOR （指示器连线）、VPROBE （电压探针连线）、IPROBE （电源探针连线）、

TAPE （录音机连线）、GENERATOR （信号发生器连线）、TERMINAL （端子连线）、

SUBCIRCUIT （支路连线）、2D GRAPHIC （二维图连线）、WIRE DOT （线连接点连

线）、WIRE （线连接）、BUS WIRE （总线连线）、BORDER （边界连线）、

TEMPLATE （模板连线）。

☺方框 （2D Graphics Box Mode）：绘制方框。

☺圆形 （2D Graphics Circle Mode）：绘制圆形。

☺弧线 （2D Graphics Arc Mode）：绘制弧线。

☺曲线 （2D Graphics Path Mode）：绘制任意形状的曲线。

☺字符/文字 （2D Graphics Text Mode）：插入文字说明。

☺符号 （2D Graphics Symbol Mode）：放置符号。

☺坐标原点：放置坐标原点。

7） 原理图编辑窗口 原理图编辑窗口用于放置元器件，进行连线，绘制原理图。窗口中蓝色方框内的区域为可编辑区，电路设计必须在此区域内完成。该窗口没有滚动条，用户单击预览窗口，拖动鼠标移动预览窗口中的绿色方框就可以改变可视原理图区域。

在原理图编辑窗口中的操作与常用的Windows应用程序不同，其操作特点如下所述。

☺3D鼠标的中间滚轮：放大或缩小原理图；

☺单击鼠标左键：放置元器件、连线；

☺单击鼠标右键：选择元器件、连线和其他对象，若操作对象被选中，默认情况下将以红色显示；

☺双击鼠标右键：删除元器件、连线；

☺先单击鼠标右键，然后单击鼠标左键：编辑元器件属性；

☺按住鼠标右键拖出方框：选中方框中的多个元器件及其连线；

☺先单击鼠标右键选中对象，然后按住鼠标左键并移动：拖动元器件、连线等。

8） 仿真按钮 仿真按钮用于仿真运行控制。

☺：运行。

☺：单步运行。

☺：暂停。

☺：停止。

9） 方向工具栏

☺旋转控制：第1个和第2个图标是旋转按钮，第3个图标用于输入旋转角度，旋转角度只能是90°的整数倍。直接单击旋转按钮，则以90°为递增量进行旋转。

☺翻转控制：用于水平翻转和垂直翻转。

使用方法：先用鼠标右键单击元器件，再单击相应的旋转按钮。

2.Proteus电路图绘制软件参数设置

P roteus电路图绘制软件参数设置主要是指对编辑环境和系统参数进行设置。

1） 编辑环境设置 Proteus电路图绘制软件编辑环境的设置主要是对模板、图纸尺寸、文本编辑器和网格点的设置。

（1） 模板的设置：执行菜单命令 “Template” → “Set Design Colours”，弹出图2-5所示的窗口，进行设计默认值的设置。在此窗口中，可设置纸张 （P aper）、网格点 （Grid Dot）、工作区 （Work Area Box）、提示 （Highlight）、拖动 （Drag） 等项目的颜色；设置电路仿真 （Animation） 时正 （Positive）、负 （Negative）、地 （Ground）、逻辑高 （1）/低 （0）等项目的颜色；设置隐藏对象 （Hidden Objects） 是否显示及颜色；设置默认字体 （Font）。

执行菜单命令 “Template” → “Set Graph&Trace Colours”，弹出图2-6所示的窗口，进行图形颜色的设置。在此窗口中，可设置图形轮廓 （Graph Outline）、底色（Background）、图形标题 （Graph Title）、图形文本 （Graph Text） 的颜色；设置模拟跟踪曲线 （Analogue Traces） 中不同曲线的颜色；设置数字跟踪曲线 （Digital Traces） 的颜色。

执行菜单命令 “Template” → “Set Graphics Styles”，弹出图2-7所示的窗口，进行图形格式的设置。在此窗口的 “Style” 栏中可选择不同的系统图形风格；可设置线型 （Line style）、线宽 （Width）、线的颜色 （Colour）；设置图形填充方式 （Fill style）、填充颜色（Fg.colour）。

执行菜单命令 “Template” → “Set Text Styles”，弹出图2-8所示的窗口，进行全局文本格式的设置。在此窗口中，可进行字体的选择 （Font face），设置字体的高度 （Height）、宽度 （Width）、颜色 （Colour），以及是否加粗 （Bold）、倾斜 （Italic）、下划线（Underline）、横线 （Strikeout）、显示 （Visible）。

执行菜单命令 “Template” → “Set 2D Graphics Defaults”，弹出图2-9所示的窗口，进行2D图形文本的设置。在此窗口中，可进行字体的选择 （Font face）；字体在文本框中的水平位置 （Horizontal） 和垂直位置 （Vertical），水平位置分为左 （Left）、中心 （Centre）、右（Right） 3个位置，垂直位置分为上 （Top）、中间 （Middle）、下 （Bottom） 3个位置；字体是否加粗 （Bold）、倾斜 （Italic）、下划线 （Underline）、横线 （Strikeout）；设置字体的高度（Height）、宽度 （Width）。

执行菜单命令 “Template” → “Set Junction Dots Styles”，弹出图2-10所示的窗口，进行连接点的设置。在此窗口中，可以设置连接点的大小 （Size） 和形状 （Shape），连接点的形状可选方形 （Square）、圆点 （Round）、菱形 （Diamond）。

（2） 图纸尺寸的设置：执行菜单命令 “System” → “Set Sheet Sizes”，弹出图2-11所示的窗口，进行图纸的设置。

（3） 文本编辑器的设置：执行菜单命令 “System” → “Set Text Editor”，弹出图2-12所示的 “字体” 对话框。在该对话框中，可设置字体、字形、字号大小、字体颜色、字体效果。

（4） 网格点的设置：执行菜单命令 “View” → “Toggle Grid”，可显示/隐藏原理图编辑器中的网格点。显示网格点时，执行菜单命令 “View” → “Snap 10th” 或 “Snap 50th”、“Snap 0.1in”、“Snap 0.5in”，可设置网格点的间距。

2） 系统参数设置 Proteus电路图绘制软件系统参数的设置主要是对热键 （Keyboard）、标注选项 （Animation）、仿真参数 （Simulator） 的设置。

（1） 热键 （Keyboard） 的设置：执行菜单命令 “System” → “Set Keyboard Mapping”，弹出图2-13所示的对话框，进行热键 （快捷键）的设置。单击 “Command Groups” 下拉列表，可选择相应的菜单项。“Available Commands” 列表框中为可设置热键项。“Key sequence for selected command” 栏中为热键的设置。例如，若要设置 “Edit” 菜单中 “Copy” 项的热键为“Ctrl”+“C”，其 操 作 为，在 “Command Groups” 下拉列表中选择 “Edit” 菜单项，在“Available Commands” 列表框中单击 “Copy To Clipboard”，在 “Key sequence for selected command” 栏中输入 “Ctrl+C”，最后单击 “Assign”按钮和 “OK” 按钮。

（2） 标注选项 （Animation） 的设置：执行菜单命令 “System” → “Set Animation Options”，弹出图2-14所示的对话框，进行标注选项的设置。在此对话框中，可设置仿真速度、电压/电流的范围，也可对其他功能进行设置。其中，“Show Voltage&Current on Probes？” 选项用于设置是否在探测点显示电压值和电流值；“Show Logic State of P ins？” 选项用于设置是否显示引脚的逻辑状态；“Show Wire Voltage by Colour？” 选项用于设置是否用不同的颜色表示线的电压；“Show Wire Current with Arrows？” 选项用于设置是否用箭头表示线的电流方向。

（3） 仿真参数 （Simulator） 的设置：执行菜单命令 “System” → “Set Simulator Options”，弹出图2-15所示的对话框，进行仿真参数的设置。

2.1.2 Proteus原理图绘制

下面以图2-16为例，介绍在P roteus中进行原理图绘制的方法。

1.新建项目

在桌面上双击图标，打开P roteus电路图绘制窗口。执行菜单命令 “File” → “New P roject”，弹出如图2-17所示的项目创建向导 （开始） 对话框。在此对话框中，可以设置项目名称 （Name） 及项目保存路径 （Path）。

设置项目名称及保存路径后，单击 “Next” 按钮，弹出项目创建向导 （原理图模板设置） 对话框，如图2-18所示。在此对话框中，若选中 “Do not create a schematic” 选项，表示不再新建原理图；若选中“Create a schematic from the selected template” 选项，表示新建原理图，并应在列表中选择合适的模板样式。其中，“Landscape” 表示横向图纸，“P ortrait”表示纵向图纸，“DEFAULT” 表示默认模板；A0～A4表示图纸尺寸大小。

在此选中 “Create a schematic from the selected template” 选项，并选择 “DEFAULT”，单击 “Next” 按钮，弹出项目创建向导 （PCB版图设置） 对话框，如图2-19所示。在此对话框中，若选中 “Do not create a PCB layout” 选项，表示不再新建 PCB 版图；若选中“Create a PCB layout from the selected template” 选项，表示新建PCB版图，并应在列表中选择合适的版图样式。

在此选中 “Do not create a PCB layout” 选项，单击 “Next” 按钮，弹出项目创建向导（固件设置） 对话框，如图2-20所示。在此对话框中，若选中 “No Firmware Project” 选项，表示创建的项目中不包含固件；若选中 “Create Firmware Project” 选项，表示创建包含固件的项目，并可设置相应的固件系列 （Family）、控制器 （Controller） 和编译器 （Compiler）。

在此选中 “Create Firmware Project” 选项，单击 “Next” 按钮，弹出项目创建向导 （项目概要） 对话框，如图2-21所示。在此对话框中显示了项目保存路径和项目名称。文件保存后，在P rofessional电路图绘制软件的标题栏上显示为 “New”。

2.添加元器件

本例所用元器件列表见表2-1。

在元器件选择按钮中单击 “P” 按钮，或者执行菜单命令 “Library”→ “P ick Device/Symbol”，弹出图2-22所示的对话框。在此对话框中添加元器件的方法有以下两种。

（1） 在关键字栏中输入元器件名称，如 “AT89C51”，则出现与关键字匹配的元器件列表，如图2-23所示。选中并双击AT89C51所在行后，单击 “OK” 按钮或按 “Enter” 键，即可将器件AT89C51加入对象选择器中。

（2） 在元器件类列表中选择元器件所属类，在子类列表中选择所属子类，如果对元器件的制造商有要求，还要在制造商列表中选择期望的厂商，然后在元器件列表区域选择相应的元器件即可。

按照上述方法，将表2-1中所列元器件添加到对象选择器中。

3.放置、移动、旋转、删除对象

将元器件添加到对象选择器中后，单击要放置的元器件，在原理图编辑窗口中单击鼠标左键，在光标处会出现一个元器件符号；移动光标至合适位置，再次单击鼠标左键，即可将元器件放置在预定位置。

在原理图编辑窗口中若要移动元器件或连线，应先用鼠标右键单击对象，使其处于选中状态 （默认情况下为红色），再按住鼠标左键并拖动，元器件或连线就会跟随光标移动，到达合适位置时，松开鼠标左键即可。

单击要放置的元器件，在放置元器件前，单击方向工具栏上相应的转向按钮，即可旋转元器件，然后在原理图编辑窗口中单击，就能放置一个更改方向的元器件。若需要在原理图编辑窗口中更改元器件方向，应单击选中该元器件，再单击块旋转图标，在弹出的对话框中输入旋转的角度即可。

若要在原理图编辑窗口中删除元器件，用鼠标右键双击该元器件即可；或者先单击选中该元器件，再按 “Delete” 键也可以将其删除。

通过放置、移动、旋转、删除等操作，即可将各元器件放置在原理图编辑窗口中的合适位置上，如图2-24所示。

4.放置电源、地

单击工具箱中图标，在对象选择器中单击 “POWER”，然后将其放置在原理图编辑窗口中的合适位置上。同样，在对象选择器中单击 “GROUND”，然后将其放置在原理图编辑窗口中的合适位置上。

5.布线

系统默认自动布线有效，因此可直接进行布线操作。

1） 在两个对象间连线

（1） 将光标靠近一个对象引脚末端，该处自动出现一个方块符号，单击鼠标左键开始布线。

（2） 移动光标至另一对象的引脚末端，当该处出现一个方块符号时，再次单击鼠标左键，即可绘制一条连线，如图2-25 （a） 所示；若想手动设定布线路径，可以在想要拐点处单击鼠标左键来设定布线路径，如图2-25 （b） 所示；在移动鼠标过程中按下 “Ctrl” 键，即可绘制斜线，如图2-25 （c） 所示。

2） 移动连线、更改线型

（1） 选中连线后，当光标靠近该连线时，会出现一个双向箭头符号，如图2-25 （d）所示。此时按住鼠标左键，移动光标，该布线就随之移动。

（2） 若要同时移动多个布线，可以先框选这些线，再单击块移动按钮，移动光标，在合适位置单击即可。

3） 总线及分支线的绘制方法

绘制总线的步骤如下所述。

（1） 绘制一条直线。

（2） 将光标移至该直线上，单击鼠标右键，在弹出的菜单中选择 “Edit Wire Style”，如图2-26 （a） 所示，弹出的 “Edit Wire Style” 对话框，在 “Global Style” 下拉列表中选择“BUS WIRE”，如图2-26 （b） 所示。绘制的总线如图2-27所示。

绘制总线分支线的步骤如下所述。

（1） 将光标靠近一个对象引脚末端，该处自动出现一个方块符号，单击鼠标左键，开始布线。

（2） 移动光标至靠近总线的合适位置，单击鼠标左键，即可绘制出一条直线。

（3） 按住 “Ctrl” 键，将光标移至总线上的合适位置，单击鼠标左键，即可完成一个分支线的绘制。图2-28所示的是绘制完成的分支线。

（4） 在工具箱中单击图标，然后在总线或各分支线上单击鼠标左键，弹出 “Edit Wire Label” 对话框，如图2-29所示。在 “Label” 选项卡的 “String” 栏中输入相应的线路标号，如总线为AD[0..7] （表示有AD0～AD7共8根数据线），分支线为AD0、AD1等。

4）网络标识法

（1） 靠近需要进行网络标识的引脚末端，该处自动出现一个方块符号，单击鼠标左键；

（2） 移动光标，在合适的位置双击鼠标左键，绘制一段导线；

（3） 在工具箱中单击图标，然后在需要连接的线上单击鼠标左键，弹出图3-29所示对话框。在 “Label” 选项卡的 “String” 栏中输入相应的线路标号，如XT1等。注意，同一连接点的线路标号应相同。

6.设置、修改元器件属性

在需要修改属性的元器件上单击鼠标右键，在弹出的菜单中选择 “Edit Properties”，或按快捷键 “Ctrl”+“E”，将出现 “Edit Component” 对话框，在此对话框中设置相关信息（例如，修改电容值为33pF），如图2-30所示。

根据以上步骤及方法在原理图编辑窗口中绘制出图2-31所示的电路图。

7.隐藏文本

执行菜单命令 “Template” → “Set Design Colours”，弹出 “Edit Design Defaults” 对话框，如图2-32所示。在此对话框中，选中 “Show hidden text” 选项，单击 “OK” 按钮，则图2-31中的＜TEXT＞全部隐藏。双击发光二极管，弹出的 “Edit Component” 对话框，选中“P art Value” 栏后的 “Hidden” 选项，得到的效果与图2-16完全一致。

8.建立网络表

网络就是一个设计中有电气连接的通路，如本电路中AT89C51的P0.0口与发光二极管D1的一个引脚就是连接在一起的。执行菜单命令 “Tool” → “Netlist Compiler”，弹出“Netlist Compiler” 对话框，如图2-33所示。在此对话框中，可设置网络表的输出形式、模式、范围、深度和格式等，在此不进行修改，单击 “OK” 按钮，以默认方式输出图2-34所示内容。单击 “Close” 按钮，关闭 “NETLIST-Schematic Capture” 窗口。

9.电气检测

绘制好电路图并生成网络表后，可以进行电气检测。执行菜单命令 “Tools” → “Electrical Rule Check” 或单击按钮，弹出图2-35所示的电气检测结果窗口。此窗口中，前面是一些文本信息，接着是电气检测结果，若有错，就会有详细的说明。从窗口内容中可看出，网络表已产生，并且无电气错误。