tìm hiểu về phần mềm proteus

GVHD: Lê Quốc Dũng

TÌM HIỂU VỀ PHẦN MỀM PROTEUS

NỘI DUNG

SVTH: Lưu Trọng Hiếu

1


GVHD: Lê Quốc Dũng

TÌM HIỂU VỀ PHẦN MỀM PROTEUS

LỜI NÓI ĐẦU

SVTH: Lưu Trọng Hiếu

2


GVHD: Lê Quốc Dũng

TÌM HIỂU VỀ PHẦN MỀM PROTEUS

CHƯƠNG 1 : LỊCH SỬ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT
TRUYỂN
1. Khái quát
-

-

Proteus :là công cụ mô phỏng mạch điện tử, cho phép mô phỏng hoạt
động của mạch điện tử bao gồm phần thiết kế mạch và viết chương
trình điều khiển cho các họ vi điều khiển như MCS-51, PIC, AVR…
proteus là phần mềm mô phỏng mạch điện tử của Lancenter
Electronics, mô phỏng cho hầu hết các linh kiện điện tử thông dụng,
đặc biệt hỗ trợ cho cả các MCU như PIC, 8051, AVR, Motorola.
Phần mềm bao gồm 2 chương trình: ISIS cho phép mô phỏng mạch và
ARES dùng để vẽ mạch in. Proteus là công cụ mô phỏng cho các loại Vi
Điều Khiển khá tốt, nó hỗ trợ các dòng VĐK 8051, AVR, PIC, dsPIC,
ARM ... các giao tiếp I2C, SPI, CAN, USB, Ethenet,... ngòai ra còn mô
phỏng các mạch số, mạch tương tự một cách hiệu quả.
Proteus là bộ công cụ chuyên về mô phỏng mạch điện tử.

2. Các phần mềm trong bộ
ISIS Schematic Capture :
ISIS đã được nghiên cứu và phát triển trong hơn 12 năm và có hơn
12000 người dùng trên khắp thế giới. Sức mạnh của nó là có thể mô
phỏng hoạt động của các hệ vi điều khiển mà không cần thêm phần
mềm phụ trợ nào. Sau đó, phần mềm ISIS có thể xuất file sang ARES
hoặc các phần mềm vẽ mạch in khác.
-

Trong lĩnh vực giáo dục, ISIS có ưu điểm là hình ảnh mạch điện đẹp, cho phép
ta tùy chọn đường nét, màu sắc mạch điện, cũng như thiết kế theo các mạch mẫu (templates). Những
khả năng khác của ISIS là:
•
•
•

•

Tự động sắp xếp đường mạch và vẽ điểm giao đường mạch.
Chọn đối tượng và thiết lập thông số cho đối tượng dễ dàng
Xuất file thống kê linh kiện cho mạch
Xuất ra file Netlist tương thích với các chương trình làm mạch in
thông dụng.

SVTH: Lưu Trọng Hiếu

3


GVHD: Lê Quốc Dũng
•

•
•

TÌM HIỂU VỀ PHẦN MỀM PROTEUS

Đối với người thiết kế mạch chuyên nghiệp, ISIS tích hợp nhiều
công cụ giúp cho việc quản lý mạch điện lớn, mạch điện có thể lên
đến hàng ngàn linh kiện.
Thiết kế theo cấu trúc (hierachical design)
Khả năng tự động đánh số linh kiện.
-

ARES PCB Layout:

ARES (Advanced Routing and Editing Software) là phần mềm vẽ
mạch in PCB. Nó vẽ mạch dựa vào file nestlist cùng các công cụ tự
động khác.Đặc điểm chính:
•

•
•
•
•
•

Có cơ sở dữ liệu 32 bit cho phép độ chính xác đến 10nm, độ phân
giải góc 0.10 và kích thước board lớn nhất là /- 10 mét. ARES hỗ trợ
mạch in 16 lớp.
Làm việc thông qua các menu ngữ cảnh tiện lợi
File netlist từ phần mềm vẽ mạch nguyên lý ISIS.
Tự động cập nhật ngược chỉ số linh kiện, sự đổi chân, đổi cổng ở
mạch in sang mạch nguyên lý.
Công cụ kiểm tra lỗi thiết kế.
Thư viện đầy đủ từ lỗ khoan mạch đến linh kiện dán.
-

PROTEUS VSM

Là sự kết hợp giữa chương trình mô phỏng mạch điện theo chuẩn
công nghiệp SPICE3F5 và mô hình linh kiện tương tác động (animated
model). Nó cho phép người dùng tự tạo linh kiện tương tác động và
thực ra có rất nhiều linh kiện loại này được tạo ra mà không cần code
lập trình. Do đó, PROTEUS VSM cho phép người dùng thực hiện các “mô
phỏng có tương tác” giống như hoạt động của một mạch thật.

Thêm nữa, chương trình cung cấp cho chúng ta rất nhiều mô hình
linh kiện có chức năng mô phỏng, từ các vi điều khiển thông dụng đến
các linh kiện ngoại vi như LED, LCD, keypad, cổng RS232… Do đó cho
phép ta mô phỏng từ một hệ vi điều khiển hoàn chỉnh đến việc xây
dựng phần mềm cho hệ thống đáp ứng các giao thức vật lý.

SVTH: Lưu Trọng Hiếu

4


GVHD: Lê Quốc Dũng

TÌM HIỂU VỀ PHẦN MỀM PROTEUS

CHƯƠNG 2: PHẠM VI ỨNG DỤNG.
1. Các ưu điểm:
Dễ dàng tạo ra một sơ đồ nguyên lý đơn giản từ các mạch điện đơn giản, đến các mạch
có bộ lập trình vi xử lý .
- Dễ dàng chỉnh sửa các đặc tính của linh kiện trên sơ đồ nguyên lý : chỉnh sửa số
bước của động cơ bước, chỉnh sửa nguồn nuôi cho mạch ,thay đổi tần số hoạt động cơ
bản của vi xử lý…

SVTH: Lưu Trọng Hiếu

5


GVHD: Lê Quốc Dũng

TÌM HIỂU VỀ PHẦN MỀM PROTEUS

- Công cụ hỗ trợ kiểm tra lổi thiết kế trên sơ đồ nguyên lý . Xem và
lưu
lại
phần
báo
lỗi
.
- Chạy mô phỏng và phân tích các tính chất của mạch điện cơ bản .
Công
cụ
hỗ
trợ
cho việc chạy và mô phỏng rất mạnh và chính xác . Các công cụ và đồ
thò
hỗ
trợ
mạnh cho việc phân tích tần số , sóng , âm thanh không nhưng thế
phần
mềm
còn
có thêm các máy phân tích từ đơn giản như : đồng hồ đo Vôn, Ampe,
đến
các
máy
đo dao động ,máy tạo sóng dao động …
- Ngoài ra Proteus còn cung cấp cho người sử dụng các công cụ mạnh
mà
các

phần
mềm khác hầu như không có. Chẳng hạn thư viện LED với các loại màu
sắc
khác
nhau kể cả led 7 đoạn. Nhưng phần hiển thò mạnh nhất mà Proteus
cung
cấp
là
LCD, nó có thể mô phỏng cho rất nhiều LCD từ đơn giản đến phức tạp.
- Một cái ưu điểm nữa của Proteus là có thể mô phỏng công cụ phát
và
thu
tín
hiệu
từ các mạch giao tiếp với máy tính qua công cụ RS232 . Trong đó người
sử
dung
có
thể điếu khiển được quá trình truyền phát, tốc độ Baud … giúp cho
người
lập
trình
có thể mô phỏng các mặt truyền phát tín hiệu .
- Một điểm mạnh khác của Proteus là cung cấp cho người sử dụng
công
cụ
biên
dòch
cho các họ vi xử lý như MSC51, AVR ,HC11 … Qua đó tạo ra các tập tin
HEX

dùng để nạp cho vi xử lý và tập tin DSI dùng để xem và chạy kiểm tra
từng
bước
trong chương trình mô phỏng .
- Đối với các mạch vi xử lý Proteus không những cung cấp hình ảnh
thực
tế
của
các
linh kiện xuất mà còn cung cấp cho người lập trình rất nhiều các cửa sổ
thông
báo
các nội dung của bộ nhớ, con trỏ, thanh ghi, …
SVTH: Lưu Trọng Hiếu

6


GVHD: Lê Quốc Dũng

TÌM HIỂU VỀ PHẦN MỀM PROTEUS

- Proteus có một thư viện khá lớn với hơn 6000 linh kiện các loại và
càng
ngày
càng
được bổ sung. Ngoài ra còn có keypad (ma trận phím tạo đơn giản cho
người
thiết
kế khi cần thao tác trên các ma trận phím ).

2.

Khả năng ứng dụng :

- Khả năng ứng dụng chính của Proteus là mô phỏng , phân tích các
kết
quả
từ
các
mạch nguyên lý. Proteus giúp cho người sử dụng có thể thấy trước
mạch
thiết
kế
chạy đúng hay sai trước khi thiết kế trên bo mạch.
- Các công cụ phục vụ cho việc phân tích mạch có độ chính xác khá
cao
như
đo
vôn
hay ampe, máy đo dao động
- Khả năng áp dụng chương trình Proteus vào trong giảng dạy là rất
tốt
cho
các
thầy
cũng như cho sinh viên học tập kỹ thuật điện tử vì hầu như Proteus
cung
cấp
gần

như đầy đủ từ cơ bản đến phức tạp cho người học điện tử và vi xử lý.
- Đối với các sinh viên thì Proteus nếu mà được sử dụng rộng dãi thì
nó
gần
như
là
thầy dạy cho chính họ ở nhà. Nó giúp cho các sinh viên tự học, tự nhiên
cứu
và
thiết kế thử các phần đã học và chạy xem kết quả và rút ra các bài học
tốt.
Điều
cơ bản nhất là tiết kiệm tiền cho sinh viên không có điều kiện mà lại
ham
học
,
ham nghiên cứu.
- Trong thực tế hiện nay hầu như phòng thí nhiệm điện tử nào xây
dựng
lên
cũng
phải tốn không ít ngân sách . Nếu Proteus được ứng dụng qua một máy
tính
các
thầy có thể cung cấp cho sinh viên hầu như toàn bộ các mạch điện đơn
giản
,hơn
nữa có thể tạo ra các KIT vi xử lý dùng phục vụ cho việc thực hành vi xử
lý
.Qua

SVTH: Lưu Trọng Hiếu

7


GVHD: Lê Quốc Dũng

TÌM HIỂU VỀ PHẦN MỀM PROTEUS

đó các thầy có thể cung cấp cho các sinh viên các mạch điện tử phục
vụ
trong
quá
trình học tập từ đó sinh viên có thể tự nguyên cứu các bài thực hành
trước
ở
nhà
trước khi thực hành thực tế trên mô hình thật sự và kết quả chắc chắn
không
nhỏ.
3. Khả năng phân tích:
- Phân tích một mạch đơn giản.
- Phân tích các mạch các họ vi xử lý.
- Phân tích mạch qua các đồ thò, các máy đo ví dụ :
+ Phân tích Analogue
+ Phân tích Digital
+ Phân tích tần số
+ Phân tích âm thanh
+ Phân tích truyền phát dữ liệu.
Nhiều và còn rất nhiều phương pháp phân tích từ đơn giản nhất đến khả năng phân

tích phức tạp mà ngoài thực tế khi cần phân tích nó thì cần rất nhiều chi phí cũng
như công cụ sử dụng
- Phân tích quá tải, quá áp , đủ tải … Proteus cung cấp cho người sử dụng khả năng
phân tích quá tải giúp người sử dụng hình dung được khi quá tải thì ảnh hưởng đến
các linh kiện như thế nào mà không phải mất chi phí cũng như an toàn tuyệt đối.
- Lưu lại các kết quả phân tích

4 . Nhược điểm:
- Phần mềm nào cũng có nhược điểm của nó do đó Proteus cũng
không
tránh
khỏi
các nhươc điểm :
+ Phần mềm do công ty của nước ngoài nên tính chất bản quyền
khá
cao,
và
hầu
như ít được biết đến nên rất khó kiếm ngoài thực tế .

SVTH: Lưu Trọng Hiếu

8


GVHD: Lê Quốc Dũng

TÌM HIỂU VỀ PHẦN MỀM PROTEUS

+ Trong khi thiết kế có nhiều phần trong Proteus chạy không theo

một
quy
tắc
nào
làm người sử dụng đôi lúc gặp khó khăn.
+ Sử dụng khá phức tạp nhất là đối với các mạch vi xử lý hay các
mạch
cần
chỉnh
sửa các tính chất các linh kiện (do quá nhiều tính chất phải điều
chỉnh).
+ Phần mềm do công ty nước ngoài viết nên không có tài liệu nào
cung
cấp
hay
hướng dẫn sử dụng .
+ Hướng dẫn sử dụng trong Proteus hoàn toàn bằng tiếng anh nên
đòi
hỏi
người
sử
dụng cũng phải có một nền tảng tiếng anh cơ bản nếu muốn sử dụng
nó
một
cách
hiệu quả (nhất là tiếng anh chuyên ngành về điện tử).

SVTH: Lưu Trọng Hiếu

9

GVHD: Lê Quốc Dũng

TÌM HIỂU VỀ PHẦN MỀM PROTEUS

CHƯƠNG 3 : GIỚI THIỆU PHẦN MỀM
1. Giới thiệu chung
Sau khi cài đặt phần mềm, để bắt đầu làm quen và sử dụng được
phần mềm thì đầu tiên ta khởi động chương trình. Chương trình sau khi
khởi động có giao diện như sau:

1.1
Thứ tự xếp đặt trên màn hình (Screen layout)
Trên cùng là thanh tiêu đề mang tên phần mềm. Bên phải có 3 biểu
tượng để thu nhỏ, phóng to và tắt chương trình.

Tiếp đến là thanh trình đơn ( The Menu Bars)chứa các trình đơn
chính tương tự như các phần mềm ứng dụng khác của Windows. Các
SVTH: Lưu Trọng Hiếu

10


GVHD: Lê Quốc Dũng

TÌM HIỂU VỀ PHẦN MỀM PROTEUS

mục trong thanh trình đơn có chức năng hỗ trợ việc thiết kế và mô
phỏng mạch điện.

Tiếp theo nữa là các thanh công cụ ( The Toolbars). Để thay vì
mỗi lần tác động là phải vào các menu tương ứng thì phần mềm đưa ra
các nút công cụ đặt trên các thanh công cụ cho phép người dùng thao
tác nhanh hơn. Thứ tự của các thanh công cụ được xếp như sau:
Các thanh công cụ lệnh (Command Toolbars ): Được xếp trên màn
hình như sau:
Thanh chứa các lệnh File/Print:
Thanh chứ các lệnh hỗ trợ hiển thị ( Display Commands):

SVTH: Lưu Trọng Hiếu

11


GVHD: Lê Quốc Dũng

TÌM HIỂU VỀ PHẦN MỀM PROTEUS

Thanh chứa các lệnh hỗ trợ soạn thảo (Editing Commands):

Thanh công cụ chọn lựa chế độ ( Mode Selector Toolbar):Vị trí
thanh này đặt ở bên dưới phía tay trái của màn hình hiển thị dùng để
chọn lựa các chế độ trong lúc thiết kế, chúng được tác động ngẫu nhiên
khi kích chuột vào.
Thanh chọn các chế độ chính (Main Mode):

Thanh chứa các thiết bị và dụng cụ (Gadgets):

SVTH: Lưu Trọng Hiếu

12


GVHD: Lê Quốc Dũng

TÌM HIỂU VỀ PHẦN MỀM PROTEUS

Thanh hỗ trợ vẽ hình đồ họa không gian 2 chiều (2D Graphic):

Thanh công cụ hỗ trợ định hướng đối tượng (Orientation
Toolbar): Trên thanh này chứa các nút có chức năng làm xoay và lật
ngược (rotation and reflection) các đối tượng đã được lựa chọn:

Cửa số tổng quan (The overview Window):
Đây là cửa sổ hiển thị nguyên vẹn vùng nội dung bản thiết kế trong
một khung lưới và có thể thay đổi tọa độ của khung lưới này bằng cách
click chuột trái lên một vị trí bất kỳ trên khung này.

Cửa sổ chọn thư viện (The Object Selector):
Sau khi vào thư viện linh kiện tìm và lấy ra các linh kiện theo yêu cầu
của mạch thì các kinh kiện khi đã được chọn sẽ hiển thị trong cửa sổ
này ( ví dụ trong mạch cần IC74LS373, tụ điện CAP, thạch anh
SVTH: Lưu Trọng Hiếu

13


GVHD: Lê Quốc Dũng

TÌM HIỂU VỀ PHẦN MỀM PROTEUS

CRYSTAL...thì các linh kiện nayfkhi dduowchj chọn ra từ thư viện linh
kiện sẽ hiển thị trong cửa sổ này như hình bên dưới). Khi các linh kiện
đã được liệt kê hết, trong quá trình mô phỏng cần lấy linh kiện nào ra
vùng làm việc thì ta click chuột vào linh kiện đó để lựa chọn.

Bảng điều khiển mô phỏng (The Animation Control Panel)

1.2. Các thao tác cơ bản hay sử dụng
- Nháy chuột phải để chọn đối tượng ( đây là điểm khác cơ bản nhất so
với các phần mềm khác).
- Nháy chuột phải liên tiếp hai lần để xóa đối tượng.
- Lăn con lăn trên chuột để phóng to hay thu nhỏ vùng làm việc.
- Nhấn phím P để vào thư viện của chương trình.
SVTH: Lưu Trọng Hiếu

14


GVHD: Lê Quốc Dũng

TÌM HIỂU VỀ PHẦN MỀM PROTEUS

- Bắt đầu quá trình vẽ ấn phím W.
- Để chạy chương trình ấn Ctrl+F12.
- Ấn F6 để phóng to vùng làm việc.
- Ấn F7 để thi nhỏ vùng làm việc.
- Ấn F8 để thu cả trang làm việc về khắp màn hình.
- Ấn G để hiển thị lưới hoặc ẩn lưới.

- Ấn phím X để đầu con trỏ chuột suất hiện dấu x, hoặc xuất hiện hai
đường chỉ dài khắp màn hình.
- Ấn tôt hợp phím Ctrl+Z để quay lại thao tác trước đó.
Một số tùy chọn của chương trình
Set BOM Scrip
Công cụ này dùng để xuất danh sách các loại- sô lượng linh kiện đã
sử dụng trong mạch.
Để thay đổi, chọn System/Set BOM Scrip

Chúng ta có add,edit,delete lại linh kiện mà ta muốn

SVTH: Lưu Trọng Hiếu

15


GVHD: Lê Quốc Dũng

TÌM HIỂU VỀ PHẦN MỀM PROTEUS

Với công cụ này, sau khi thiết kế mạch xong ta có thể xác định một
cách nhanh chóng loại và số lượng linh kiện mà ta dùng trong mach để
tiện cho việc mua linh kiện lắp mạch.
Set Environment

Tùy chọn này cho phép người dùng thay đổi:
+ Số lần Undo ( Ctrl+Z).
+ Times auto save.
+ Number of file on file menu,
+ vv...

SVTH: Lưu Trọng Hiếu

16


GVHD: Lê Quốc Dũng

TÌM HIỂU VỀ PHẦN MỀM PROTEUS

Set Sheet Size
Cho phép người dùng điều chỉnh kích thước sheet, có thể chọn A3, A2..

Set sheet editor
Thay đổi font, size text...

Set keyboard mapping
Cho phép Designer tạo các phím tắt để thực hiện các lệnh.

SVTH: Lưu Trọng Hiếu

17


GVHD: Lê Quốc Dũng

TÌM HIỂU VỀ PHẦN MỀM PROTEUS

+ Trươc hết chọn Command Group
+ Sau đó chọn lệnh muốn đặt phím tắt

+ Trong thư mụcKey for command ta gõ vào Key mà ta muốn
Set Animation Option

Cho phép hiển thị chiều của dòng điện, các mức logic, frame per
second...khi
Simulation

Simulation option
Thay đổi nhiệt độ môi trường, sai số...

Để lưu các thiết lập, chọn Save Preferrence

SVTH: Lưu Trọng Hiếu

18


GVHD: Lê Quốc Dũng

TÌM HIỂU VỀ PHẦN MỀM PROTEUS

Ngoài ta còn có thể thay đổi giao diện sử dụng như màu sắc của bản
vẽ, graph...
1.3. Cách lấy kinh kiện
Để lấy linh kiện, nhìn vào phía trái của chương trình và thực hiện như
sau:
+ Bấm vào biểu tượng Comppnent Mode
,
+ Sau đó bấn vào chữ P hoặc nhấn phím tắt P trên Keyboad

Hoặc cũng có thể Right Click trên Editing Window và chọn Place

SVTH: Lưu Trọng Hiếu

19


GVHD: Lê Quốc Dũng

TÌM HIỂU VỀ PHẦN MỀM PROTEUS

Khung chương trình Pick Devices hiện ra như hình:

+ 1 là ô tìm kiếm linh kiện, chỉ cần gõ từ khóa vào (không phân biệt
chữ hoa và chữ thường).
+ 2 là các nhóm linh kiện liên quan đến từ khóa cần tìm

+ 3 là các nhóm con của linh kiện

SVTH: Lưu Trọng Hiếu

20


GVHD: Lê Quốc Dũng

TÌM HIỂU VỀ PHẦN MỀM PROTEUS

+ 7 là tên nhà sản xuất

Khoanh số 4 là ký hiệu (Schematic) trên sơ đồ nguyên lý:

+ Khoanh số 5 là hình dáng trên sơ đồ mạch in (PCB):

+ 6 là kết quả tìm kiếm linh kiện:
SVTH: Lưu Trọng Hiếu

21


GVHD: Lê Quốc Dũng

TÌM HIỂU VỀ PHẦN MỀM PROTEUS

Double Click vào linh kiện cần lấy, lập tức linh kiện sẽ được bổ sung cào
bàn làm việc là vùng màu trắng phía bên trái.

1.4 Một số thao thác cơ bản
Giao diện chính của chương trình gồm 2 phân vùng như sau:

- Zooming
+ Có thể dùng Zoom in, Zoom out, Zoom Area trên Menu Tools Bar
SVTH: Lưu Trọng Hiếu

22


GVHD: Lê Quốc Dũng

TÌM HIỂU VỀ PHẦN MỀM PROTEUS

+
+ Cỏ thể dùng Mouse Scrool : Đặt con trỏ chuột nơi cần phóng to,
thu nhỏ và xoay Scrool mouse
+ có thể dùng phím tắt mà ta thiết lập cho chương trình
-Để lấy linh kiện ra vẽ mạch, chọn linh kiện ở vùng màu trắng đã nói ở
trên.

Ví dụ a chọn 741, khi đó trên khung xuất hiện Overview xuất hiện
Schematic của linh kiện đó

Sau đó đưa chuột qua vùng Editing Window, khi đó hình dạng linh kiện
ra có màu đỏ.

SVTH: Lưu Trọng Hiếu

23


GVHD: Lê Quốc Dũng

TÌM HIỂU VỀ PHẦN MỀM PROTEUS

Ta chỉ việc chọn vị trí đặt linh kiện phù hợp và Click, sau khi Click được
như sau:

Move linh kiện
+ Chọn linh kiện
+ Right Click và chọn Drag Objject

Sau đó ta có thể di chuyển linh kiện sang một vị trí khác

SVTH: Lưu Trọng Hiếu

24


GVHD: Lê Quốc Dũng

TÌM HIỂU VỀ PHẦN MỀM PROTEUS

Ta cũng có thể Copy, Move, Rotate, Delete linh kiện bằng cách chọn
nhóm công cụ sau:

Wire
+ chọn công cụ Selection Mode|

+ Sau đó đưa chuột lại chân linh kiện, khi đó con trỏ chuột có dạng

một cây bút màu xanh
+ Click vào chân linh kiện để nối dây vào chân đó, sau đó đưa chuột
đến chân còn lại mà ta muốn

+ Bỏ thao tác nối dây, ta Right Click
+ Delete wire bằng cách Right Click 2 lần lên dây
+ Hình dạng của dây đi qua các điểm mà ta click chuột

SVTH: Lưu Trọng Hiếu

25