Proteus VSM是一款强大的电子仿真软体系统，其集成了原理图设计、程式编写联调、PCB出板等众多功能于一身，深受电子爱好者及工程人员的欢迎。 本书以最新版本的Proteus 7.4为蓝本，由浅入深、循序渐进地介绍Proteus 7.4中各部分知识及其在电子设计中的套用，包括Proteus 7.4基础知识、基本操作、基础设定、模拟电子套用、数字电子套用、单片机套用及PCB布板套用。全书通过基础知识和实例训练相结合的方式讲解Proteus的强大功能，且在其中穿插了模电、数电及单片机的知识。

Proteus提供的智慧型模拟仿真环境能够使得实验具有高效性与确定性，同时其内嵌的图表分析使得实验结果直观明了，另外Proteus提供的多种单片机晶片及虚拟仪器，使得直接在PC上进行预开发成为可能。

正如Proteus所标注的“FROM CONCEPT TO COMPLETE”，这也正是Proteus可以提供给电子技术开发人员的所有。本书的作者具有较丰富的结合Proteus的电子设计开发经验，因此，也是希望读者在阅览本书后有这种“从概念到成品”的高效性、自主性的开发能力。

本书的适用人群有：

① 缺乏稳定实验条件而又需要进行电子电路实验的技术人员。

② 想利用虚拟电子电路进行实验考证过程的测试人员。

③ 欲加快开发速度的单片机工程的硬体开发人员。

④ 苦恼于无具体实验仪器，欲避免多次烧写昂贵晶片造成损失的电子开发爱好者。

⑤ 欲一窥电子设计门径，进而具备一技之长在电子设计比赛中拿到好成绩的高校学生。

⑥ 在精通电子设计后欲开发自己原创作品的业余发明家。

本书的套用领域：

① 高校电子设计课程。

② 电子电路开发项目。

③ 电子电路学习工具。

在本书的指导下，只要有一台安装有Proteus VSM的PC，就可以轻鬆搭建自己的实验室，将自己的电子设计和实验想法付诸于实践，不用担心昂贵的元器件被烧坏，而且可以随心所欲地修改程式在仿真中快速地加以验证。

本书的特点如下：

① 直观易懂性。全书以平白的语言介绍基础知识和实例操作，所有的知识点和操作流程儘可能集中在图片上，直观易懂，使用户能够在最短的时间内获取最多的知识。

② 先进性。以最新的Proteus 7.4英文版为蓝本进行讲解，并参阅了国内外大量的成功教材，一切从满足电子设计用户的需求出发。

③ 实用性。全书採用了基础知识介绍和实例操作相结合的方法，互相补充，书本上的实例来源于电子设计实例，可以说是电子设计所需要具备的基本知识面均有涉及。

④ 结构清晰，讲解详尽。全书採用基础知识讲解—实训实例的循序渐进的讲解方法，一步步的提高读者的电设知识及操作Proteus能力，而且每个知识点和实例都做了儘可能详细的讲解，使读者学习起来轻鬆自如。

⑤ 多媒体示範。本书的配套光碟中提供了所有实例的视频操作 ，用户可以在观看录像中增强知识点的理解。

本书共分为8章，依次介绍了Proteus等内容。

第1章Proteus概述。介绍Proteus，包括Proteus历史、套用领域、Proteus VSM组件、Proteus的启动与退出及设计流程，附带了Proteus的安装方法。

第2章Proteus ISIS基本操作。介绍Proteus ISIS的工作界面，编辑环境设定，系统参数设定等内容。

第3章Proteus ISIS电路图绘製。介绍绘图模式及命令、导线操作、对象操作、绘製电路图进阶等内容，并配有实训实例。

第4章Proteus ISIS分析及仿真工具。介绍Proteus ISIS中的虚拟仪器、探针、图表、激励源等内容，并配有实训实例。

第5章模拟电路设计及仿真，结合模电常用电路知识以及Proteus操作，介绍了运算放大器基本套用电路、测量放大电路与隔离电路、信号转换电路、移相电路与相敏检波电路、信号细分电路、有源滤波电路、调製解调电路、函式发生电路等，并配有结合Proteus的实训实例。

第6章数字电路设计及仿真，结合数电常用电路知识以及Proteus操作，介绍了基本套用电路、脉冲电路、电容测量仪、多路电子抢答器等，并配有结合Proteus的实训实例。

第7章单片机仿真，基于ATmega16单片机，以市面上最流行的AVR单片机为例，详细地讲解了单片机工程在Proteus中的套用，介绍了Proteus中单片机设计开发的流程，并配有大量的实际例子讲解展示。

第8章PCB布板，介绍了PCB设计概念、Proteus ARES软体的套用、ARES系统设定、ARES工作界面等内容、并且针对性地配有实训实例。

第1章 Proteus概述 1

1.1 Proteus历史 1

1.2 Proteus套用领域 1

1.3 Proteus VSM组件 2

1.4 Proteus的启动和退出 3

1.5 Proteus设计流程 5

1.5.1 自顶向下设计 5

1.5.2 自下而上设计 5

1.6 Proteus安装方法 6

第2章 Proteus ISIS基本操作 9

2.1 Proteus ISIS工作界面 9

2.1.1 编辑视窗 9

2.1.2 预览视窗 11

2.1.3 对象选择器 11

2.1.4 选单栏与主工具列 11

2.1.5 状态栏 13

2.1.6 工具箱 13

2.1.7 方向工具列及仿真按钮 15

2.2 编辑环境设定 16

2.2.1 模板设定 16

2.2.2 图表设定 16

2.2.3 图形设定 17

2.2.4 文本设定 17

2.2.5 图形文本设定 17

2.2.6 交点设定 19

2.3 系统参数设定 20

2.3.1 元件清单设定 20

2.3.2 环境设定 22

2.3.3 路径设定 23

2.3.4 属性定义设定 24

2.3.5 图纸大小设定 25

2.3.6 文本编辑选项设定 25

2.3.7 快捷键设定 25

2.3.8 动画选项设定 27

2.3.9 仿真选项设定 28

实例2-1 原理图绘製实例 32

第3章 Proteus ISIS电路绘製 36

3.1 绘图模式及命令 36

3.1.1 Component（元件）模式 37

3.1.2 Junction dot（节点）模式 38

3.1.3 Wire label（连线标号）模式 38

3.1.4 Text scripts（文字脚本）模式 39

3.1.5 汇流排（Buses）模式 41

3.1.6 Subcircuit（子电路）模式 41

3.1.7 Terminals（终端）模式 42

3.1.8 Device Pins（器件引脚）模式 43

3.1.9 2D图形工具 44

3.2 导线的操作 45

3.2.1 两对象连线 45

3.2.2 连线点 45

3.2.3 重複布线 46

3.2.4 拖动连线 46

3.2.5 移走节点 47

3.3 对象的操作 47

3.3.1 选中对象 48

3.3.2 放置对象 48

3.3.3 删除对象 48

3.3.4 複製对象 48

3.3.5 拖动对象 48

3.3.6 调整对象 49

3.3.7 调整朝向 49

3.3.8 编辑对象 49

3.4 绘製电路图进阶 49

3.4.1 替换元件 49

3.4.2 隐藏引脚 49

3.4.3 设定头框 50

3.4.4 设定连线外观 51

3.5 典型实例 52

实例3-1 绘製共发射极放大电路 52

实例3-2 JK触发器组成的三位二进制同

步计数器的绘製与测试 54

实例3-3 KEYPAD的绘製及仿真 57

实例3-4 单片机控串列输入并行输出

移位暂存器绘製练习 65

第4章 ProteusISIS分析及仿真工具 69

4.1 虚拟仪器 69

4.2 探针 71

4.3 图表 72

4.4 激励源 74

4.4.1 直流信号发生器DC设定 75

4.4.2 幅度、频率、相位可控的正弦

波发生器SINE设定 75

4.4.3 模拟脉冲发生器PULSE设定 76

4.4.4 指数脉冲发生器EXP设定 77

4.4.5 单频率调频波信号发生器SFFM

设定 78

4.4.6 PWLIN分段线性脉冲信号发生

器设定 78

4.4.7 FILE信号发生器设定 79

4.4.8 音频信号发生器AUDIO设定 80

4.4.9 单周期数字脉冲发生器DPULSE

设定 81

4.4.10 数字单边沿信号发生器DEDGE

设定 81

4.4.11 数字单稳态逻辑电平发生器

DSTATE设定 82

4.4.12 数字时钟信号发生器DCLOCK

设定 82

4.4.13 数字模式信号发生器DPATTERN

设定 83

4.5 典型实例 83

实例4-1 共发射极放大电路分析 83

实例4-2 ADC0832电路时序分析 88

实例4-3 共发射极套用低通滤波电路

分析 91

第5章 模拟电路设计及仿真 95

5.1 运算放大器基本套用电路 95

5.1.1 反相放大电路 96

5.1.2 同相放大电路 97

5.1.3 差动放大电路 98

5.1.4 加法运算电路 100

5.1.5 减法运算电路 101

5.1.6 微分运算电路 102

5.1.7 积分运算电路 102

实例5-1 PID控制电路分析 104

5.2 测量放大电路与隔离电路 106

5.2.1 测量放大器 106

实例5-2 测量放大器测温电路分析 108

5.2.2 隔离放大器 109

实例5-3 模拟信号隔离放大电路

分析 110

5.3 信号转换电路 112

5.3.1 电压比较电路 112

5.3.2 电压/频率转换电路 117

5.3.3 频率/电压转换电路 118

5.3.4 电压—电流转换电路 119

5.3.5 电流—电压转换电路 120

5.4 移相电路与相敏检波电路 121

5.4.1 移相电路 121

5.4.2 相敏检波电路 123

实例5-4 相敏检波器鑒相特性分析 125

5.5 信号细分电路 126

实例5-5 电阻链二倍频细分电路

分析 128

5.6 有源滤波电路 129

5.6.1 低通滤波电路 129

5.6.2 高通滤波电路 131

5.6.3 带通滤波电路 134

5.6.4 带阻滤波电路 135

5.7 信号调製/解调 136

5.7.1 调幅电路 137

5.7.2 调频电路 139

5.7.3 调相电路 141

5.8 函式发生电路 142

5.8.1 正弦波信号发生电路 142

实例5-6 电容三点式振荡电路分析 145

5.8.2 矩形波信号发生电路 147

5.8.3 占空比可调的矩形波发生

电路 148

5.8.4 三角波信号发生电路 150

5.8.5 锯齿波信号发生电路 150

实例5-7 集成函式发生器ICL8038

电路分析 150

第6章 数字电路设计及仿真 155

6.1 基本套用电路 155

6.1.1 双稳态触发器 155

6.1.2 暂存器/移位暂存器 158

实例6-1 74LS194 8位双向移位暂存器

分析 158

6.1.3 编码电路 160

6.1.4 解码电路 162

实例6-2 CD4511解码显示电路

分析 163

6.1.5 算术逻辑电路 164

6.1.6 多路选择器 166

6.1.7 数据分配器 167

6.1.8 加/减计数器 168

6.2 脉冲电路 171

6.2.1 555定时器构成的多谐振荡器 171

实例6-3 占空比与频率均可调的多

谐振荡器分析 175

6.2.2 矩形脉冲的整形 177

6.3 电容测量仪 181

6.3.1 电容测量仪设计原理 181

6.3.2 电容测量仪电路设计 181

6.4 多路电子抢答器 185

6.4.1 简单8路电子抢答器 185

6.4.2 8路带数字显示电子抢答器 186

第7章 单片机仿真 190

7.1 Proteus与单片机仿真 190

7.1.1 创建原始码档案 190

7.1.2 编辑原始码程式 192

7.1.3 生成目标代码 192

7.1.4 代码生成工具 192

7.1.5 定义第三方原始码编辑器 193

7.1.6 使用第三方IDE 193

7.1.7 单步调试 194

7.1.8 断点调试 194

7.1.9 MULTI-CPU调试 195

7.1.10 弹出式视窗 195

7.2 WinAVR编译器 203

7.2.1 WinAVR编译器简介 203

7.2.2 安装WinAVR编译器 204

7.2.3 WinAVR的使用 206

7.3 ATMEGA16单片机概述 210

7.3.1 AVR系列单片机特点 210

7.3.2 ATmega16总体结构 212

7.4 I/O连线埠及其第二功能 221

7.4.1 连线埠A的第二功能 222

7.4.2 连线埠B的第二功能 222

7.4.3 连线埠C的第二功能 223

7.4.4 连线埠D的第二功能 224

实例7-1 使用Proteus仿真键盘控

LED 224

7.5 中断处理 228

7.5.1 ATmega16中断源 229

7.5.2 相关I/O暂存器 229

7.5.3 断处理 233

实例7-2 使用Proteus仿真中断唤醒的

键盘 234

7.6 ADC模拟输入接口 239

7.6.1 ADC特点 239

7.6.2 ADC的工作方式 240

7.6.3 ADC预分频器 240

7.6.4 ADC的噪声抑制 243

7.6.5 与ADC有关的I/O暂存器 243

7.6.6 ADC噪声消除技术 246

实例7-3 使用Proteus仿真简易电

量计 247

7.7 通用串列接口UART 252

7.7.1 数据传送 252

7.7.2 数据接收 253

7.7.3 与UART相关的暂存器 253

实例7-4 使用Proteus仿真以查询方式

与虚拟终端及单片机之间互相

通信 260

实例7-5 使用Proteus仿真利用标準I/O

流与虚拟终端通信调试 265

7.8 定时器/计数器 269

7.8.1 T/C0 269

7.8.2 T/C1 273

7.8.3 T/C2 279

7.8.4 定时器/计数器的预分频器 282

实例7-6 使用Proteus仿真T/C0定时

闪烁LED灯 282

实例7-7 使用Proteus仿真T/C2产生

信号T/C1进行捕获 286

实例7-8 使用Proteus仿真T/C1产生

PWM信号控电机 291

实例7-9 使用Proteus仿真看门狗

定时器 297

7.9 同步串列接口SPI 299

7.9.1 SPI特性 300

7.9.2 SPI工作模式 300

7.9.3 SPI数据模式 301

7.9.4 与SPI相关的暂存器 302

实例7-10 使用Proteus仿真连线埠

扩展 304

7.10 两线串列接口TWI 310

7.10.1 TWI特性 311

7.10.2 TWI的汇流排仲裁 311

7.10.3 TWI的使用 311

7.10.4 与TWI相关的暂存器 312

实例7-11 使用Proteus仿真双晶片

TWI通信 315

7.11 综合仿真 320

实例7-12 使用Proteus仿真DS18B20

测温计 321

实例7-13 使用Proteus仿真电子

万年曆 333

实例7-14 使用Proteus仿真DS1302

实时时钟 346

第8章 PCB布板 353

8.1 PCB概述 353

8.2 Proteus ARES的工作界面 353

8.2.1 编辑视窗 354

8.2.2 预览视窗 355

8.2.3 对象选择器 355

8.2.4 选单栏与主工具列 355

8.2.5 状态栏 357

8.2.6 工具箱 357

8.3 ARES系统设定 358

8.3.1 颜色设定 358

8.3.2 默认规则设定 358

8.3.3 环境设定 360

8.3.4 选择过滤器设定 361

8.3.5 快捷键设定 361

8.3.6 格线设定 361

8.3.7 使用板层设定 362

8.3.8 板层对设定 362

8.3.9 路径设定 363

8.3.10 模板设定 364

8.3.11 工作区域设定 365

实例8-1 PCB布板流程 366

参考文献 378

原理图，顾名思义就是表示电路板上各器件之间连线原理的图表。在方案开发等正向研究中，原理图的作用是非常重要的，而对原理图的把关也关乎整个项目的质量甚至生命。由原理图延伸下去会涉及到PCB layout，也就是PCB布线，当然这种布线是基于原理图来做成的，通过对原理图的分析以及电路板其他条件的限制，设计者得以确定器件的位置以及电路板的层数等。

基尔霍夫定律Kirchhoff laws是电路中电压和电流所遵循的基本规律，是分析和计算较为複杂电路的基础，1845年由德国物理学家G.R.基尔霍夫（Gustav Robert Kirchhoff，1824～1887）提出。它既可以用于直流电路的分析，也可以用于交流电路的分析，还可以用于含有电子元件的非线性电路的分析。运用基尔霍夫定律进行电路分析时，仅与电路的连线方式有关，而与构成该电路的元器件具有什幺样的性质无关。基尔霍夫定律包括电流定律（KCL)和电压定律(KVL)，前者套用于电路中的节点而后者套用于电路中的迴路。

多用表

multimeter

由磁电系电錶的测量机构与整流器构成的多功能、多量程的机械式指示电錶（见电流表）。可用以测量交、直流电压，交、直流电流，电阻。又称万用表或繁用表。有些多用表还具有测量电容、电感等功能。

多用表主要由磁电系电錶的测量机构、测量电路和转换开关

组成。其中，转换开关是多用表选择不同测量功能和不同量程时的切换元件。

满偏转电流约为 40～200μA。多用表用一个测量机构来测量多种电学量，各具有几个量程。其工作原理是:通过测量电路的变换,将被测量变换成磁电系测量机构能够接受的直流电流。例如测量机构结合分流器（见电流表）及分压器，就形成测量直流电流和电压的多量程直流电錶。磁电系测量机构与半波或全波整流器组成整流式电錶的测量机构，再结合分流器及分压器，就形成测量交流电流和电压的多量程交流电錶。多用表内还带有电池，当被测电阻值不同时，电池使测量机构内通过不同数值的电流，从而反映出不同的被测电阻值。转换开关是多用表选择不同测量功能和不同量程时的切换元件。

用多用表测量电阻的原理电路见图。当被测电阻Rx=0时,电路中的电流最大,调节R使测量机构指针的偏转角为满刻度值，此时电路中的电流值I0=E/R。当被测电阻Rx增大时,电流I=E/(R+Rx)逐渐减小，指针的偏转角也减小。因此多用表錶盘上的电阻值标尺是反向的，而且刻度不均匀。若被测电阻Rx=R，则电流I=I0/2，指针偏转角为满偏转角的一半。因此刻度中点处所标的电阻值(称为中值电阻)即为该量程下多用表的内阻值。通常电阻值标尺的有效读数範围为0.1～10倍中值电阻值。

随着电子技术的不断进步，多用表正逐步向数字式方向发展。