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摘要： Proteus仿真软件，是当前EDA工具软件的优秀代表。但在使用过程中该软件存在一些缺陷。本文列举了该软件在模拟仿真中存在的几个缺陷以及我们采取的应对方法，供大家参考和讨论。
Abstract： Proteus simulation software is the excellent representative of current EDA tools software. But there are some defects in the using process of the software. This article lists some defects in simulation software of this software， as well as the response methods， for reference and discussion.
关键词： Proteus；仿真；软件缺陷
Key words： Proteus；simulation；software defect
中图分类号：TP39 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）02-0186-02
1 EDA和仿真软件应用
工科院校的教学过程中，为了使学生更形象生动地学好理论，使学生具备更强的工作实践能力，都需要学校安排大量的实验试验活动。电子技术或控制类相关专业的学生，进行大量的电子线路和产品制作实验，会涉及到各种仪器设备的使用和大量电子元器件的消耗。
在企事业单位通常的电子产品的设计、开发过程中，也往往需要大量的试验、测试和验证，还涉及到大量元器件的损耗、充足的实验检测仪器和设备配备等等客观条件，往往会花费很大，而工作效率很低。
毫无疑问，在计算机硬件运算能力日新月异的今天，仿真技术的核心在于仿真软件。有了功能强大的EDA仿真软件，我们就可按需要建立欲仿真系统的模型，并在各种设定的实验条件下对模型进行动态实验。这些实验可以高效、安全地进行，受环境条件的约束较少，几乎可以任意改变时间、电压电流、频率、波形等各种预设参数进行效果试验和观察，这无疑会给我们打开认知世界的新境界。
2 EDA软件Proteus
EDA工具种类很多，如较适合模数电路的混合仿真的EWB（Electronic Workbench）软件；应用于信号与图像处理、控制系统设计、通讯系统仿真等诸多领域的MATLAB产品族；被广泛应用于电路设计和PCB设计的Protel99SE软件；Proteus软件，是集高级原理布图、混合模式SPICE仿真、PCB设计以及自动布线于一体的电子设计系统，目前最受电子爱好者青睐。
Proteus是由英国Labcenter electronics公司开发的EDA工具软件，其软件界面直观，使用方便，突出优点是软硬件同时开发调试，不仅大大缩短产品研制时间，可以节省因方案不适当所造成的硬件投入浪费，减少经费支出，是目前世界上最先进、最完整的嵌入式系统设计与仿真平台。
Proteus的特色：①其电路仿真的交互化和可视化。Proteus软件配备有丰富而又逼真的虚拟仪器。通过VSM（虚拟仿真模式），用户可以对模拟电路、数字电路、单片机及其外围电路组成的系统等进行仿真，甚至可以实时采用诸如RAM，ROM，键盘，马达，LED，LCD，AD/DA，部分SPI器件，部分I2C器件，仿真时可直接看到运行后输入输出的效果，整个过程与真实的硬件调试极其相似，直观、生动，呈现了最接近现实的调试环境。
②实用的PCB设计平台。Proteus7.5版本中提供了基于形状的布线器，拥有2000多种IPC7351标准的PCB封装，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；能够为打印机、绘图仪、贴片仪等设计多种格式文件输出，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 Proteus使用中发现的几个缺陷
不过，我们在Proteus仿真软件的使用过程中，发现Proteus还存在一些缺陷，可能会导致仿真结果与真实电路不一致，但可以采用适当方法进行弥补。下面列举一些例子，指出了缺陷现象及解决应对办法。
例1：集成运放的输出与单片机的I/O端口相连。
原理上应该是运放的输出电位决定I/O端口的电位，但模拟仿真的结果却是：单片机I/O端口的电位始终为高电平，见图1，若要得到正确的模拟仿真结果，只需在运放与单片机之间加一射极跟随器，如图2所示。
例2：单片机输出的脉冲信号控制蜂鸣器。
若通过编程在单片机输出端口得到音频脉冲信号，去控制直流蜂鸣器，由于单片机端口的输出电流太小，应先经三极管放大之后再驱动蜂鸣器，如图3所示，但这样连接仿真听到的声音很低，不如将单片机的输出端口，通过电阻直接连接蜂鸣器，如图4连接仿真得到的声音，既响亮又悦耳。
例3：在单片机的端口得到一个上升沿或下降沿的信号。简单的接法，只要在单片机端口与地之间接一个开关，如图5，当开关闭合时，将在单片机端口产生一个下降沿，当开关打开时，产生一个上升沿，但实际按这种方式连接仿真，得不到所需的上升沿或下降沿，仿真时，可以按图6或图7连接进行仿真。
从原理分析，图6与图7都是正确的，但实际电路接线，建议按图7所示连接比较好，按图6连接的电路，产生的灌电流太大，有可能击穿单片机芯片，图7所示电路的好处体现在，可以通过R2泄放杂波信号，提高抗干扰能力。
4 使用EDA仿真软件注意事项
以上的例子说明，如此优秀的Protues软件在模拟仿真应用时，也仍然会存在一定的瑕疵。从具体的工作实践中大致小结一下，下面几点，在应用Protues或类似仿真软件时也值得注意：
4.1 单片机外围电路的连接 实际单片机正常工作，电路必须提供脉冲时钟信号。这一信号大多是通过外接晶振产生的，复位端接有复位电路，另在VCC端和GND端分别接通电源和地。而在模拟仿真时，这些外围电路可以一概不接，电路仿真效果不受任何影响。
4.2 时钟信号频率设置 模拟仿真时，时钟信号的频率可以通过软件参数任意设置，但在实际设置时应注意MHz与mHz的区别，前者是“兆赫兹”，后者是“毫赫兹”。
4.3 仿真延时时间 在模拟仿真界面的下方，有模拟仿真运行速度提示，如图8所示。而实际仿真的时间，与提示信息数据不一致。造成这种现象的原因是，仿真显示的时间，不仅仅与编写的程序有关，还与编写程序的语句结构有关，所以当出现仿真时间异常时，并不一定是程序有误，可以用软件中的示波器测量，判断是否正常。
随着计算机技术的发展，利用虚拟软件进行的电路设计与仿真已经成为现代电子技术系统设计的必然趋势，但我们也应清醒地认识到，仿真软件的应用只能起到辅助作用，虚拟操作不能代替实际电路，两者之间还是存在一定差异的。
总之，可以充分利用EDA工具，但一定要小心，避免造成不必要的损失。
参考文献：
[1]王德胜，宫云战.论软件缺陷.计算机应用研究，2008/12.
[2]詹先银，李志宏.软件缺陷管理研究.福建电脑，2006/11.
[3]汪宁.Proteus软件的单片机仿真方法.山东轻工业学院学报，2007/01.
Proteus仿真使用中的几个缺陷和应对办法
摘要： Proteus仿真软件，是当前EDA工具软件的优秀代表。但在使用过程中该软件存在一些缺陷。本文列举了该软件在模拟仿真中存在的几个缺陷以及我们采取的应对方法，供大家参考和讨论。
7/view-3966104.htm
Abstract： Proteus simulation software is the excellent representative of current EDA tools software. But there are some defects in the using process of the software. This article lists some defects in simulation software of this software， as well as the response methods， for reference and discussion.
关键词： Proteus；仿真；软件缺陷
Key words： Proteus；simulation；software defect
中图分类号：TP39 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）02-0186-02
1 EDA和仿真软件应用
工科院校的教学过程中，为了使学生更形象生动地学好理论，使学生具备更强的工作实践能力，都需要学校安排大量的实验试验活动。电子技术或控制类相关专业的学生，进行大量的电子线路和产品制作实验，会涉及到各种仪器设备的使用和大量电子元器件的消耗。
在企事业单位通常的电子产品的设计、开发过程中，也往往需要大量的试验、测试和验证，还涉及到大量元器件的损耗、充足的实验检测仪器和设备配备等等客观条件，往往会花费很大，而工作效率很低。
毫无疑问，在计算机硬件运算能力日新月异的今天，仿真技术的核心在于仿真软件。有了功能强大的EDA仿真软件，我们就可按需要建立欲仿真系统的模型，并在各种设定的实验条件下对模型进行动态实验。这些实验可以高效、安全地进行，受环境条件的约束较少，几乎可以任意改变时间、电压电流、频率、波形等各种预设参数进行效果试验和观察，这无疑会给我们打开认知世界的新境界。
2 EDA软件Proteus
EDA工具种类很多，如较适合模数电路的混合仿真的EWB（Electronic Workbench）软件；应用于信号与图像处理、控制系统设计、通讯系统仿真等诸多领域的MATLAB产品族；被广泛应用于电路设计和PCB设计的Protel99SE软件；Proteus软件，是集高级原理布图、混合模式SPICE仿真、PCB设计以及自动布线于一体的电子设计系统，目前最受电子爱好者青睐。
Proteus是由英国Labcenter electronics公司开发的EDA工具软件，其软件界面直观，使用方便，突出优点是软硬件同时开发调试，不仅大大缩短产品研制时间，可以节省因方案不适当所造成的硬件投入浪费，减少经费支出，是目前世界上最先进、最完整的嵌入式系统设计与仿真平台。
Proteus的特色：①其电路仿真的交互化和可视化。Proteus软件配备有丰富而又逼真的虚拟仪器。通过VSM（虚拟仿真模式），用户可以对模拟电路、数字电路、单片机及其外围电路组成的系统等进行仿真，甚至可以实时采用诸如RAM，ROM，键盘，马达，LED，LCD，AD/DA，部分SPI器件，部分I2C器件，仿真时可直接看到运行后输入输出的效果，整个过程与真实的硬件调试极其相似，直观、生动，呈现了最接近现实的调试环境。
②实用的PCB设计平台。Proteus7.5版本中提供了基于形状的布线器，拥有2000多种IPC7351标准的PCB封装，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；能够为打印机、绘图仪、贴片仪等设计多种格式文件输出，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 Proteus使用中发现的几个缺陷
不过，我们在Proteus仿真软件的使用过程中，发现Proteus还存在一些缺陷，可能会导致仿真结果与真实电路不一致，但可以采用适当方法进行弥补。下面列举一些例子，指出了缺陷现象及解决应对办法。
例1：集成运放的输出与单片机的I/O端口相连。
原理上应该是运放的输出电位决定I/O端口的电位，但模拟仿真的结果却是：单片机I/O端口的电位始终为高电平，见图1，若要得到正确的模拟仿真结果，只需在运放与单片机之间加一射极跟随器，如图2所示。
例2：单片机输出的脉冲信号控制蜂鸣器。
若通过编程在单片机输出端口得到音频脉冲信号，去控制直流蜂鸣器，由于单片机端口的输出电流太小，应先经三极管放大之后再驱动蜂鸣器，如图3所示，但这样连接仿真听到的声音很低，不如将单片机的输出端口，通过电阻直接连接蜂鸣器，如图4连接仿真得到的声音，既响亮又悦耳。
例3：在单片机的端口得到一个上升沿或下降沿的信号。简单的接法，只要在单片机端口与地之间接一个开关，如图5，当开关闭合时，将在单片机端口产生一个下降沿，当开关打开时，产生一个上升沿，但实际按这种方式连接仿真，得不到所需的上升沿或下降沿，仿真时，可以按图6或图7连接进行仿真。
从原理分析，图6与图7都是正确的，但实际电路接线，建议按图7所示连接比较好，按图6连接的电路，产生的灌电流太大，有可能击穿单片机芯片，图7所示电路的好处体现在，可以通过R2泄放杂波信号，提高抗干扰能力。
4 使用EDA仿真软件注意事项
以上的例子说明，如此优秀的Protues软件在模拟仿真应用时，也仍然会存在一定的瑕疵。从具体的工作实践中大致小结一下，下面几点，在应用Protues或类似仿真软件时也值得注意：
4.1 单片机外围电路的连接 实际单片机正常工作，电路必须提供脉冲时钟信号。这一信号大多是通过外接晶振产生的，复位端接有复位电路，另在VCC端和GND端分别接通电源和地。而在模拟仿真时，这些外围电路可以一概不接，电路仿真效果不受任何影响。
4.2 时钟信号频率设置 模拟仿真时，时钟信号的频率可以通过软件参数任意设置，但在实际设置时应注意MHz与mHz的区别，前者是“兆赫兹”，后者是“毫赫兹”。
4.3 仿真延时时间 在模拟仿真界面的下方，有模拟仿真运行速度提示，如图8所示。而实际仿真的时间，与提示信息数据不一致。造成这种现象的原因是，仿真显示的时间，不仅仅与编写的程序有关，还与编写程序的语句结构有关，所以当出现仿真时间异常时，并不一定是程序有误，可以用软件中的示波器测量，判断是否正常。
随着计算机技术的发展，利用虚拟软件进行的电路设计与仿真已经成为现代电子技术系统设计的必然趋势，但我们也应清醒地认识到，仿真软件的应用只能起到辅助作用，虚拟操作不能代替实际电路，两者之间还是存在一定差异的。
总之，可以充分利用EDA工具，但一定要小心，避免造成不必要的损失。
参考文献：
[1]王德胜，宫云战.论软件缺陷.计算机应用研究，2008/12.
[2]詹先银，李志宏.软件缺陷管理研究.福建电脑，2006/11.
[3]汪宁.Proteus软件的单片机仿真方法.山东轻工业学院学报，2007/01.