基于Proteus的电子电路设计与实现探究

高 敏 江苏商贸职业学院

基于Proteus的电子电路设计与实现探究

高 敏 江苏商贸职业学院

随着电子电路集成度越来越高，传统的电子电路设计方法已经很难针对大规模电子电路进行设计，Proteus可以有效的解决这一问题，对Proteus软件进行了简要的介绍，以十字路口交通灯电子电路设计为例，使用Proteus软件完成了电子电路从原理图设计到仿真和PCB板制板的整个流程。

Proteus；电子电路；设计；仿真；制板

引言

电子电路设计需要考虑的因素有很多，如电子电路的功能，电子电路各种芯片的选型，组成电子电路芯片的性能、封装形式、功耗等等，且在设计过程中和完成后均需要大量的实验，这些实验需要多种的实验仪器与多台实验仪器，是一种固定式的仪器，该仪器较为贵重，并且体积较大，操作过程需要按照严格的说明，这种传统的电子电子路的设计方式已经无法适应电子电路发展的速度。集成电路技术的飞速发展为电子电路的设计带来的新的方式，彻底变革了传统的电子电路的设计方式。Proteus就是一个专门用于嵌入式系统开发的和设计的软件平台，该平台用户界面友好，使用方便，用户不需要太多的编写代码的知识可以通过拖拽和连线的方式实现电子电路的设计。软件提供了丰富多样的测试信号用于对电路的测试。对科学研究与电路系统的教学以及教学实践环节如实验和课程设计以及毕业设计、电子设计大赛等都具有十分重要的意义。能够为电子电路设计提供必要的环境条件，对于积极的推进实践教学改革，培养大批的各层次的电子技术人才正在发挥着十分积极又而重要的额作用。

2.Proteus软件简介

该软件提供了各种各样的虚拟仪器仪表以及各种信号源和分析工具等，利用该软件可以实现电子电路设计的从原理图到PCB板整个完整的过程。因而可以说在该软件是一个较为完善的软件系统实现了从原理图的设计到仿真到产品的整个过程。且该软件具有良好的人机交互界面，用户只需要掌握简单的拖拽和连线就能够实现利用该软件进行电子电路的设计。在该软件中基本囊括了绝大多数的单片机和所要用到的电子电路的元器件，且具有查找和编辑的功能，使用起来十分的方便；即通过所见即所得的方式实现对电子电路的设计。编辑以及仿真和调试的环节也十分的方便。在仿真的过程中可以使用虚拟仪器来对外围电路的特性进行测试，可以有效的培养学生对硬件的调试能力。另外该软件还能够实现PCB板的制板功能。并且该软件还具有PCB板制板功能，可以实现从研发到产品最终成型的整个过程。也正是由于该软件所具有的强大的功能以及较为简单的设计方式，使得其不论是在教学与实际的研发中得到了广泛的应用。

3.基于Proteus的电子电路设计

利用该软件进行电子电路设计的过程中首先使用proteusisis组件画出电子电路的原理图，然后对电子电路进行仿真计算，修改其中出现的错误，直到预期的指标和实际情况相符合，之后确定最终的设计方案， 输出设计图自动生成PCB板图。

4.电子电路设计实例

本文以一个简单的电子电路设计的实例来说明使用Proteus软件实现电子电路设计的过程。本势力要求设计一个十字路口的交通灯的信号控制器。所要实现的技术指标如下所示：

①主道和干道交替通行，主干道每次通行的时间为30秒，干道通行的时间为20秒。

②使用绿灯表示允许通行，使用红灯表示禁止通行

③在交通灯由绿变红的过程中，黄灯会亮5秒，且在这个过程中另一个主干道上的红灯保持该状态不变。

④在十字路口设置数码显示点阵，用来提示时间，便于人们对过马路的时间进行把握。主干道和支干道通行和禁止通行的时间都是以秒为单位来定时。将黄灯闪烁的频率设置为1khz。

首先系统启动，也就是系统开始，之后主干道绿灯亮允许通行，支干道红灯亮禁止通行，然后开始计数如果30秒时间未到那么继续等待定时器，定时器如果时间到30秒那么主干道黄灯亮然后支干道红灯闪烁，执行5秒的黄灯闪烁时间在这个过程中支干道的红灯保持不变，5秒时间到之后，主干道灯变红，支干道灯变绿，接着进行20秒计时，20秒计时时间到之后主干道红灯闪烁，支干道黄灯亮，5秒时间到之后继续从开始重复整个过程。这就是十字路口交通灯工作的整个流程。

4.1 十字路口交通灯嵌入式系统设计

整个系统的定时器的基准信号是由秒脉冲发生器提供的，在计数器和状态译码器的计时下来实现对每一种状态的计时控制。 计时过程会通过LED显示屏进行显示。当秒脉冲发生器发出信号之后为减法计数器提供基准的信号，然后减法计数器进行减法计数，采用累积计数的方式，计数的结果会实时的通过BCD码译码器进行译码并通过7段数码显示器进行显示，然后根据计数器的结果来对主干道以及支干道中的等的状态进行实时的控制，实现对道路主干道支干道交通通行的控制。

4.2 电路的仿真与分析调试

针对仿真结果中出现的问题遵循以下的步骤来对电子电路的原理图进行检查，来发现其中可能存在的问题，是否存在漏焊元器件的情况，是否有焊错位置的元器件，在电容焊接的过程中是否将电容的极性焊反。电源电压是否能够满足整系统的需求，检查线路是否连接正确。最后测试秒信号发生器。可以采用虚拟仪器来对秒信号发生器进行输出信号的测试，然后对电位器进行调节，使得脉冲信号输出的周围为1秒。接着讲秒信号发生器进入到控制器的脉冲信号输入端，在脉冲信号的作用下，查看主干道支干道的三色的信号灯是否都按照既定的要求闪烁，然后查找出现问题的原因。接着讲秒信号发生器与定时器脉冲信号的输入端连接起来，在脉冲信号发出之后，计数器完成减法计数的整个过程， 此时在LED显示装置上应该能够准确的显示定时器的减法计数过程。如果仿真的结果存在问题那么可以按照本段对仿真结果出现问题的处理过程进行检查发现问题的所在。

4.3 交通灯控制系统仿真

在该软件中对交通灯控制系统设计原理图进行仿真测试，仿真结果设计符合本案例的要求， 电路也符合系统相应的指标。接下来进行PCB板的设计。仿真结果达到预期之后，利用proteusisis软件中的快捷键切换到ARES界面进行PCB板的设计，最终完成整个PCB板设计的流程。

5.结语

通过对Proteus使用介绍，结合十字路口交通灯的设计流程实例较为完整的对Proteus的使用进行阐述，包括使用Proteusisis进行原理图的绘制，使用Proteusisis进行整个交通灯系统电子电路的仿真，使用其中的虚拟仪器对设计过程中所存在的问题进行检查排除问题，最终完成原理图的设计，并利用ARES进行PCB制板。可以为电子电路的设计提供一定的指导和借鉴，对于电子电路的实践教学也具有一定的可借鉴的意义。

[1] 吴小花,吴先球. Proteus电路设计与仿真在教学中的实践[J]. 计算机系统应用. 2010.