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洛阳师范学院课程设计说明书（2015）

DS18B20温度采集模块DS18B20初始化跳过ROM启动温度转换DS18B20初始化跳过ROM读取温度返回 图3.4 DS18B20的流程图

4 系统仿真简介

4.1 仿真软件简介

Protues软件是英国Labcenter Electronics公司出版的EDA工具软件。它不仅具有

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其它EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件。它是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具。虽然目前国内推广刚起步，但已受到单片机爱好者、从事单片机教学的教师、致力于单片机开发应用的科技工作者的青睐。Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真软件)，从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到PCB设计，真正实现了从概念到产品的完整设计。是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一设计平台，其处理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年即将增加Cortex和DSP系列处理器，并持续增加其他系列处理器模型。在编译方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多种编译。

图4.1 Protues仿真编译界面

1．软件的功能特点：

Protues软件具有其它EDA工具软件（例：multisim）的功能。这些功能是： （1）原理布图、PCB自动或人工布线、SPICE电路仿真

（2）Protues提供的仿真元器件资源：仿真数字和模拟、交流和直流等数千种元器件，有30多个元件库。

（3）Protues提供的仿真仪表资源 ：示波器、逻辑分析仪、虚拟终端、SPI调试器、I2C调试器、信号发生器、模式发生器、交直流电压表、交直流电流表。理论上同一种仪器可以在一个电路中随意的调用。

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（4）Protues提供了一个图形显示功能，可以将线路上变化的信号，以图形的方式实时地显示出来，其作用与示波器相似，但功能更多。这些虚拟仪器仪表具有理想的参数指标，例如极高的输入阻抗、极低的输出阻抗。这些都尽可能减少了仪器对测量结果的影响。

（5）Protues提供的调试手段 Protues提供了比较丰富的测试信号用于电路的测试。这些测试信号包括模拟信号和数字信号。 2. 用Protues软件编写原理图： （1）智能原理图设计（ISIS）

丰富的器件库：超过27000种元器件，可方便地创建新元件；智能的器件搜索：通过模糊搜索可以快速定位所需要的器件；智能化的连线功能：自动连线功能使连接导线简单快捷，大大缩短绘图时间；支持总线结构：使用总线器件和总线布线使电路设计简明清晰；可输出高质量图纸：通过个性化设置，可以生成印刷质量的BMP图纸，可以方便地供WORD、POWERPOINT等多种文档使用。 （2）完善的电路仿真功能（Prospice）

? ProSPICE混合仿真：基于工业标准SPICE3F5，实现数字/模拟电路的混合仿真；

超过27000个仿真器件：可以通过内部原型或使用厂家的SPICE文件自行设计仿真器件，Labcenter也在不断地发布新的仿真器件，还可导入第三方发布的仿真器件。

? 多样的激励源：包括直流、正弦、脉冲、分段线性脉冲、音频（使用wav文件）、

指数信号、单频FM、数字时钟和码流，还支持文件形式的信号输入。 ? 丰富的虚拟仪器：13种虚拟仪器，面板操作逼真，如示波器、逻辑分析仪、信号

发生器、直流电压/电流表、交流电压/电流表、数字图案发生器、频率计/计数器、逻辑探头、虚拟终端、SPI调试器、I2C调试器等。

? 生动的仿真显示：用色点显示引脚的数字电平，导线以不同颜色表示其对地电压

大小，结合动态器件（如电机、显示器件、按钮）的使用可以使仿真更加直观、生动。

? 高级图形仿真功能（ASF）：基于图标的分析可以精确分析电路的多项指标，包括

工作点、瞬态特性、频率特性、传输特性、噪声、失真、傅立叶频谱分析等，还可以进行一致性分析。

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（3）独特的单片机协同仿真功能（VSM）

? 支持主流的CPU类型：如ARM7、8051/52、AVR、PIC10/12、PIC16、PIC18、

PIC24、dsPIC33、HC11、BasicStamp、8086、MSP430等，CPU类型随着版本升级还在继续增加，如即将支持CORTEX、DSP处理器。

? 支持通用外设模型：如字符LCD模块、图形LCD模块、LED点阵、LED七段

显示模块、键盘/按键、直流/步进/伺服电机、RS232虚拟终端、电子温度计等等，其COMPIM（COM口物理接口模型）还可以使仿真电路通过PC机串口和外部电路实现双向异步串行通信。

? 实时仿真：支持UART/USART/EUSARTs仿真、中断仿真、SPI/I2C仿真、MSSP

仿真、PSP仿真、RTC仿真、ADC仿真、CCP/ECCP仿真。

? 编译及调试：支持单片机汇编语言的编辑/编译/源码级仿真，内带8051、AVR、

PIC的汇编编译器，也可以与第三方集成编译环境（如IAR、Keil和Hitech）结合，进行高级语言的源码级仿真和调试。 （4）实用的PCB设计平台

? 原理图到PCB的快速通道： 原理图设计完成后，一键便可进入ARES的PCB

设计环境，实现从概念到产品的完整设计。

? 先进的自动布局/布线功能：支持器件的自动/人工布局；支持无网格自动布线或

人工布线；支持引脚交换/门交换功能使PCB设计更为合理。

? 完整的PCB设计功能：最多可设计16个铜箔层，2个丝印层，4个机械层（含

板边），灵活的布线策略供用户设置，自动设计规则检查，3D 可视化预览。 ? 多种输出格式的支持：可以输出多种格式文件，包括Gerber文件的导入或导出，

便利与其它PCB设计工具的互转（如Protel）和PCB板的设计和加工。

3. 软件仿真：

支持当前的主流单片机，如51系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列、68000系列等。

（1）提供软件调试功能。

（2）提供丰富的外围接口器件及其仿真。RAM，ROM，键盘，马达，LED，LCD，AD/DA，部分SPI器件，部分IIC器件。

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（3）提供丰富的虚拟仪器，利用虚拟仪器在仿真过程中可以测量外围电路的特性。

（4）具有强大的原理图绘制功。 4. 电路功能仿真：

在PROTUES绘制好原理图后，调入已编译好的目标代码文件：*.HEX，可以在PROTUES的原理图中看到模拟的实物运行状态和过程。PROTUES 是单片机课堂教学的先进助手。PROTUES不仅可将许多单片机实例功能形象化，也可将许多单片机实例运行过程形象化。前者可在相当程度上得到实物演示实验的效果，后者则是实物演示实验难以达到的效果。它的元器件、连接线路等却和传统的单片机实验硬件高度对应。这在相当程度上替代了传统的单片机实验教学的功能，例：元器件选择、电路连接、电路检测、电路修改、软件调试、运行结果等。课程设计、毕业设计是学生走向就业的重要实践环节。

由于PROTUES提供了实验室无法相比的大量的元器件库，提供了修改电路设计的灵活性、提供了实验室在数量、质量上难以相比的虚拟仪器、仪表，因而也提供了培养学生实践精神、创造精神的平台。随着科技的发展“计算机仿真技术”已成为许多设计部门重要的前期设计手段。它具有设计灵活，结果、过程的统一的特点。可使设计时间大为缩短、耗资大为减少，也可降低工程制造的风险。相信在单片机开发应用中PROTUES也能获得愈来愈广泛的应用。

4.2 软件仿真的过程

1. 绘制原理图

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