Презентация - Основы Proteus. Компьютерные технологии в приборостроении

Основы Proteus Компьютерные технологии в приборостроении Сницарук Дмитрий Геннадьевич, кафедра «Электротехника», ВолгГТУ

Цель работы Изучить основные элементы среды ISIS программного пакета Proteus 7. Научиться собирать электрические схемы и моделировать их работу. Научиться использовать основной инструментарий среды.

Proteus 7. 1 Proteus Design Suite — пакет программ для автоматизированного проектирования (САПР) электронных схем. Разработка компании Labcenter Electronics. Пакет представляет собой систему схемотехнического моделирования, базирующуюся на основе моделей электронных компонентов, принятых в PSpice. Отличительной чертой пакета PROTEUS VSM является возможность моделирования работы программируемых устройств: микроконтроллеров, микропроцессоров, DSP и проч. Библиотека компонентов содержит справочные данные. Дополнительно в пакет PROTEUS VSM входит система проектирования печатных плат. Пакет Proteus состоит из двух частей, двух подпрограмм: ISIS — программа синтеза и моделирования непосредственно электронных схем и ARES — программа разработки печатных плат. Вместе с программой устанавливается набор демонстрационных проектов для ознакомления.

Основы ISIS: основные инструменты В открытом окне слева находится основная панель инструментов: Selection mode – режим выбора элементов Component mode – список используемых компонентов Junction dot mode – установка точки соединения проводников Wire label mode – переименования линий соединения Text script mode – установка текста Buses mode – установка шины Subcircuit mode – установка подсхемы (использование другой разработанной схемы внутри разрабатываемой) Terminals mode – установка окончаний линий(напряжение, земля, вход/выход и т. д. ) Graph mode – установка графиков Generator mode – установка генераторов  Voltage/Current probe mode – установка измерителей напряжения/тока. Virtual instruments mode – установка измерительных приборов.

Основы ISIS. Составление схемы Поиск компонента и редактирование компонента Для помещения компонента электрической схемы из библиотеки на рабочую область необходимо кликнуть ПКМ на свободное место рабочей области и выбрать: Place -> Component -> From Libraries В открывшемся окне можно выбирать элементы как по категориям и подкатегориям, так и по названию. Для помещения компонента из библиотеки необходимо выбрать его из списка и жать Ok, либо просто два раза нажать на нем ЛКМ. После этого выберите место для элемента, он будет отображаться тенью и нажмите ЛКМ. После добавления нового элемента, он автоматически поместится в список используемых компонентов (Component mode). После установки компонент можно редактировать двойным кликом ЛКМ на самом компоненте. При двойном клике на название компонента можно редактировать название . При двойном клике на номинале компонента. . . Да, можно редактировать номинал.

Основы ISIS. Составление схемы 2. Перемещение компонента. Для перемещения компонента выберите его ЛКМ, отпустите ЛКМ, после опять ЛКМ и тяните не отпуская кнопку. Вращение компонента осуществляется клавишами + и – на NumPad’е. При нажатии ПКМ на компоненте вылезет контекстное меню, в котором можно как выбрать редактирование элемента, так и его вращение, а также отражение по вертикали и горизонтали. Там же находятся пункты о копировании/вставке компонента. Существуют интерактивные объекты, при нажатии ЛКМ на которых меняющие свое состояние. Посмотрим на них на примере.

Практика 1 задание: Собрать следующую схему: Элементы схемы: BUTTON – кнопка CELL – батарея LED-RED – светодиод RES – резистор Соединение элементов происходит следующим образом – нацеливаетесь курсором на выводе элемента, нажимаете ЛКМ и ведете линию до другого вывода. Можете нажать кнопку. Ничего страшного не произойдет.

Основы ISIS. Запуск схемы Внизу рабочей области есть небольшая панель, которая отвечает за процесс моделирования нашей с вами схемы: Здесь мы можем сделать следующие действия с нашим моделированием: Запустить. Запустить и приостановить. Приостановить. Остановить. Справа будут всяческие сообщения – хорошие и плохие(предупреждения, ошибки и просто отладочная информация).

Практика 2 задание: Запустим схему. И вот теперь можем нажимать кнопку. Теперь мы можем включать и выключать светодиод.

Основы ISIS. Необходимые инструменты Инструментов в нашей среде много, какие-то используются часто, какие-то редко, какие-то очень редко. Рассмотрим самые ходовые, чаще всего используемые в работе. 1. Самой важной является вкладка Terminals Mode. INPUT/OUTPUT – метки входа выхода. Нужны они для соединения разных частей схем. Паре вход/выход можно дать одно и тоже имя и среда будет считать что это одна линия, но явно проводником она не соединена. POWER/GROUND – метки напряжения/заземления. В среде можно напряжения можно подавать двумя способами – с помощью компонентов батарей, источников сигнала и с помощью метки POWER. Напряжение в ней указывается просто текстом, который вбивается в окне свойств. Заземление – это из электротехники и электроники, объяснять что-то более подробно бессмысленно.

Практика 3 задание: Для того чтобы освоить знания, полученные на предыдущем слайде – соберем еще одну похожую схему на свободном месте. Схема не просто похожая – работает абсолютно также, только выглядит немного по-другому. Для установки терминалов выберите их ЛКМ в списке, а затем кликните на свободном месте в рабочей области. После чего напряжение и входы/выходы можно настроить с помощью двойного клика ЛКМ. После сборки запускайте моделирование – мы и здесь.

Основы ISIS. Необходимые инструменты 2. Вкладка Generators mode. Здесь мы можем выбрать генераторы сигналов различной формы для нашей схемы. Самые ходовые: DC – постоянное напряжение; SINE – синусоида; PULSE – трапеция; DCLOCK – меандр. Выбор и установка аналогична предыдущему режиму. Настройка происходит так же двойным кликом ЛКМ.

Практика 4 задание: Соберем схему для генератора и подадим синусоиду на лампочку (LAMP). Запустим схему и любуемся мигающей лампой.

Основы ISIS. Необходимые инструменты 3. Вкладка Virtual instruments mode. Опять же перечислим только основные инструменты: OSCILLOSCOPE – осциллограф. Самая необходимая вещь. AC/DC Voltmeter – вольтметры переменного/постоянного тока. AC/DC Ammeter – амперметры переменного/постоянного тока. VIRTUAL TERMINAL – общение через COM-порт (этим мы займемся в следующем семестре).

Практика 4. 1 задание: Скомбинируем схему с лампочкой и кнопкой, источник – синусоида, амплитуда 12В. Запустим схему. Во-первых, откроется окно осциллографа, передвиньте его, если мешает, но не закрывайте. Во вторых замкните цепь кнопкой, чтобы не держать ее нажатой можете один раз нажать на красном кружке с обоюдосторонней стрелкой, и она сама зажмется. Теперь можем посмотреть показания на приборах.

Практика Окно осциллографа похоже на реальный осциллограф – есть 4 канала, можем управлять входным усилителем каждого и общая развертка. Настройте осциллограф также как на скриншоте и увидите синусоиду.

Основы ISIS. Это были самые базовые элементы данной среды, на деле она куда сложнее и имеет массу любопытных возможностей, например: Мы можем собрать схему, которая использует микроконтроллеры, загрузить в него прошивку, которую написали сами (ну или скачали) и он будет выполнять ее. Можем построить частотные характеристики любой схемы и ее реакцию на различные сигналы. Можем заниматься теорией управления с помощью различных звеньев (интегрирующих, дифференцирующих) Можем заниматься обработкой сигналов, подать сигнал на вход схемы в формате WAV, прогнать моделирование, снять сигнал и даже его послушать. И много-много другого.

Самостоятельная работа 1 задание. Собрать схему по вариантам. На вход схемы подать синусоиду 500 Гц, 3В. На выход поставить осциллограф. Посмотреть, что получится в итоге. Повертеть потенциометры(переменные резисторы) и выключатели и посмотреть как изменяется сигнал. Примечания: интерактивный потенциометр в библиотеке называется POT-HG. Напряжение подавать можно как батареей на 9В, так и с помощью POWER.

1 вариант

2 вариант

3 вариант

4 вариант

Самостоятельная работа 2 задание. Зайти C:\Program Files (x86)\Labcenter Electronics\Proteus 7 Professional\SAMPLES и поискать интересные готовые схемы, позапускать их и оценить возможности среды моделирования. Выбрать одну из схем и сделать скриншот во время работы данной схемы.

Оформление протокола Шапка лабораторной работы. Цель работы Скриншоты всех практических заданий с описанием. Скриншоты заданий для самостоятельной работы с описанием. Для первой части задания необходимо показать разные осциллограммы (если они получаются разными. Можно сдавать один протокол на вариант с указанием всех фамилий.