PROTEUS軟件在自動控制系統(tǒng)仿真中的應(yīng)用探析

邊靜 馬征飛

【摘 要】本文通過分析PROTEUS軟件的功能和特點更深入了解PROTEUS仿真軟件，再論述研究PROTEUS軟件在自動控制系統(tǒng)仿真中的具體應(yīng)用，以實例論證，其次再分析PROTEUS軟件應(yīng)用在自動控制系統(tǒng)仿真中的優(yōu)點和指出其發(fā)展趨勢。本文通過對PROTEUS仿真軟件功能、特點和問題進(jìn)行分析，并指出了它的優(yōu)點和在自動控制系統(tǒng)中的具體應(yīng)用，最后對其發(fā)展方向做出了探討。

【關(guān)鍵詞】PROTEUS 自動控制系統(tǒng) 仿真

1論述Proteus軟件功能及其特點

PROTEUS軟件是由英國Lab center Electronics公司開發(fā)的電路分析和實物仿真軟件，由ISIS和ARES兩個軟件構(gòu)成。其中，ARES是一款高級的布線編輯軟件，而ISIS是一款便捷的電子系統(tǒng)仿真平臺軟件。它運行在Windows操作系統(tǒng)上，可以仿真、分析（SPICE）各種模擬器件和集成電路。PROTEUS軟件本身就具備其它EDA工具軟件如multisim的原理布圖、PCB自動或人工布線、SPICE電路仿真的功能。另外它的主要功能主要在四方面，分別是支持主流單片機(jī)系統(tǒng)的仿真、實現(xiàn)了單片機(jī)仿真和SPICE電路相結(jié)合、提供了軟件調(diào)試功能和具有強(qiáng)大的原理圖繪制功能。PROTEUS軟件的特點是互動的電路仿真用戶甚至可以實時采用RAM，ROM，LED，部分SPI器件，部分IIC器件等。仿真處理器及其外圍電路，可以仿真51系列、AVR、ARM等常用主流單片機(jī)。還可以直接在基于原理圖的虛擬原型上編程，再配合顯示及輸出，及配合系統(tǒng)配置的虛擬邏輯分析儀、示波器等，就能看到運行后輸入輸出的效果。PROTEUS建立了完備的電子設(shè)計開發(fā)環(huán)境。最大的特點就是它的電路仿真是交叉的、可視化的，用戶可以通過PROTEUS軟件的VSM的這項虛擬仿真技術(shù)，對基于微控制器的系統(tǒng)連同所有的外圍接口電子器件一起仿真。

2 PROTEUS軟件在自動控制系統(tǒng)仿真中的具體應(yīng)用

PROTEUS軟件在自動控制系統(tǒng)仿真中的具體應(yīng)用領(lǐng)域比較好的就是單片機(jī)的開發(fā)應(yīng)用——在單片機(jī)開發(fā)應(yīng)用中PROTEUS獲得愈來愈廣泛的應(yīng)用。此仿真軟件不僅可將許多單片機(jī)實例功能形象化，也可將許多單片機(jī)實例運行過程形象化。即使如此，它的元器件、連接線路等卻和傳統(tǒng)的單片機(jī)實驗硬件高度對應(yīng)，這在某種程度上替代了傳統(tǒng)的單片機(jī)的功能。使用PROTEUS 軟件進(jìn)行單片機(jī)系統(tǒng)仿真設(shè)計，其實是虛擬仿真技術(shù)和計算機(jī)多媒體技術(shù)相結(jié)合的綜合運用的體現(xiàn)。其次，也可以在教學(xué)方面，例：元器件選擇、電路連接、電路檢測、電路修改、軟件調(diào)試、運行結(jié)果等分別適用于模擬電路與數(shù)字電路的教學(xué)與實驗，單片機(jī)與嵌入系統(tǒng)軟件的教學(xué)與實驗，微控制器系統(tǒng)的綜合實驗，項目設(shè)計與產(chǎn)品開發(fā)等等，作為一種教學(xué)資源來應(yīng)用。而在自動控制系統(tǒng)中還有就是在產(chǎn)品開發(fā)的應(yīng)用中，軟硬件進(jìn)行的交互仿真與測試，可以大大減少后期測試工作量，并完善了自動布局/布線功能。另外，在電路仿真的應(yīng)用。在PROTEUS繪制好原理圖后，再調(diào)入已編譯好的目標(biāo)代碼文件：*.HEX，就可以在PROTEUS的原理圖中看到模擬的實物運行狀態(tài)和過程，這樣不僅能直觀評估硬件電路的設(shè)計正確性和對硬件原理圖進(jìn)行調(diào)試軟件，還能驗證整個設(shè)計的功能，這樣不僅測試可控還易評估、易實施。

3 PROTEUS軟件應(yīng)用在自動控制系統(tǒng)仿真中的優(yōu)點及其發(fā)展趨勢

PROTEUS軟件在自動控制系統(tǒng)仿真中的優(yōu)點：在智能原理圖設(shè)計上，具有豐富的器件庫：超過27000種元器件，13中虛擬儀器和多種調(diào)試器，可以方便地創(chuàng)建新元件；還可通過模糊搜索可以快速定位所需要的器件，自動連線功能使連接導(dǎo)線，不僅簡單快捷，還大大縮短繪圖時間；還具備了完善的電路仿真功能，實現(xiàn)數(shù)字/模擬電路的混合仿真，可以通過內(nèi)部原型或使用廠家的SPICE文件自行設(shè)計仿真器件。結(jié)合動態(tài)器件（如電機(jī)、顯示器件、按鈕）的使用可以使仿真更加直觀、生動；基于圖標(biāo)的分析可以精確分析電路的多項指標(biāo)，還可進(jìn)行一致性的分析，這是它高級圖形仿真的優(yōu)勢之一。

它的發(fā)展趨勢：在2010年開始就增加了Cortex和DSP系列處理器，并持續(xù)增加了其他系列處理器模型。在編譯方面，也支持IAR、Keil和MATLAB等多種編譯器。目前Proteus的最新版為8.1，ARM cortex處理器被增加，在7.10中已經(jīng)增加DSP系列（TMS320）。隨著科技的發(fā)展，許多設(shè)計部門都采取“計算機(jī)仿真技術(shù)”作為前期的設(shè)計手段，因為這樣可以令設(shè)計時間大為縮短、耗資大為減少，也可降低工程制造的風(fēng)險。所以，在未來擬仿真技術(shù)可以和計算機(jī)多媒體技術(shù)相結(jié)合來運用，綜合雙方的優(yōu)點進(jìn)行運用，可以大大地提高PPROTEUS軟件在自動控制系統(tǒng)仿真中的應(yīng)用水平和靈活性。同時，在使用 Proteus 進(jìn)行系統(tǒng)仿真開發(fā)成功之后，再對其進(jìn)行實際的制作，能極大地提高其制作的精確度還能提高系統(tǒng)設(shè)計的效率。明確對PROTEUS的優(yōu)化及其在自動控制系統(tǒng)仿真中的應(yīng)用方向，對未來推廣PROTEUS有極大的幫助。

4結(jié)語

PROTEUS是世界上著名的EDA工具（仿真軟件），它的發(fā)展已經(jīng)是相當(dāng)成熟了。雖然目前國內(nèi)的推廣剛起步，但是它強(qiáng)大的功能和明顯的優(yōu)勢，已經(jīng)引起了許多科技工作者的注意，受到青睞，無論是國內(nèi)外。然而，軟件仿真的精度是有限的，如果用者對其現(xiàn)在的功能和技術(shù)就感到滿意的話，那么這項仿真軟件的發(fā)展就很難繼續(xù)下去，將會被其他的仿真軟件所淘汰了。所以針對其發(fā)展特性來明確其未來的發(fā)展趨勢和發(fā)展方向，這是它在自動控制系統(tǒng)仿真應(yīng)用中的關(guān)鍵，這也是本文分析討論的目的?？偠灾?，它的相關(guān)應(yīng)用是具有重要的理論意義和現(xiàn)實意義的。

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