Proteus在高职电类课程学习中的应用<sup>*</su - 电子设计工程杂志社投稿

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Proteus在高职电类课程学习中的应用<sup>*</su

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1 Proteus简介

Proteus是英国Labcenter Electric公司研发的多功能EDA(Electronic Design Automatic)软件。该软件提供了大量的虚拟元器件及多种虚拟仪器仪表，具有模拟电路仿真、数字电路仿真、单片机及其外围电路仿真等功能；提供软硬件调试功能，同时支持Keil C51等多种编译器。可极大地缩短电路的设计时间及成本，为学生的专业学习及课程设计提供了便利[1]。

Proteus的两大应用模块是 ISIS Schematic Capture、ARES PCB Layout。ISIS 用于原理图（Schematic）的绘制与仿真，ARES 是目前较新的版本。

2 Proteus在电工基础中的应用

电工基础是电类专业新生入学就要学习的一门专业基础课，对于刚接触专业知识的学生来说有些晦涩难懂。Proteus可对电工基础的理论学习起到很好的辅助作用，此处以叠加定理的验证电路为例进行说明[2]。叠加定理验证电路仿真图，如图1所示。

图1 叠加定理验证电路仿真图

点击屏幕左下角仿真工具栏上的 “运行”按钮即可开启仿真，通过鼠标直接控制单刀双掷开关SW1、SW2，以决定12V直流电源U1、6V直流电源U2是否接入到电路中。观察各仪表数值，记录U1单独作用时的各电压、电流值；记录U2单独作用时的各电压、电流值；记录U1、U2共同作用时的各电压、电流值，并与上述值进行比较，从而进行叠加定理的验证。

整个验证过程非常直观，操作简易，各电压和电流数值可通过虚拟电压表及电流表直接读出。

3 Proteus在电子技术中的应用

图2 静态工作点稳定电路仿真图

以静态工作点稳定电路为例，如图2所示，搭建好仿真电路后，可以进行下述操作。

1）测量静态工作点。令信号发生器输出电压为0V，调节电位器RW1，使三极管集电极电位UC≈6V。通过电压探针读出UBQ、UEQ的值，并计算 UBEQ、UCEQ、IBQ、ICQ的值。

2）测量电压放大倍数，输入输出电阻。由信号发生器输出频率为1kHz，峰-峰值为290mV的正弦信号us，用示波器观察输入、输出电压波形，并计算电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。

3)测量最大不失真输出电压幅度。调节信号发生器的输出使us逐渐增大，用示波器观察输出电压的波形，直到输出电压波形刚要出现失真而未失真时，停止增大us，这时示波器所显示的正弦波电压幅度，即为放大电路的最大不失真输出电压幅度。继续增大us观察波形的失真变化[3]。

4)观察静态工作点与波形失真的关系。当输出电压为最大不失真电压时，缓慢调节电位器RW1，使其增大或减小，观察波形失真情况。

5)观察负载RL对输出电压波形的影响。

图3 虚拟示波器界面

输入电压、输出电压波形图，如图3所示。通过仿真学生更加熟悉了示波器的使用，理解了静态工作点设置的重要性，以及如何消除波形失真等。

图4 数码管动态显示电路仿真图

4 Proteus在单片机技术中的应用

Proteus可以方便地仿真单片机及其外围电路，现以单片机AT89C51控制六位数码管7SEG-MPX6-CA-BLUE动态显示电路为例进行说明，电路仿真图如图4所示。为了绘图方便简洁，仿真电路中省略了单片机电源、晶振和复位电路。将KEIL软件编译生成的HEX文件写入单片机，点击“运行”按钮，可观察仿真结果，发现问题可及时修改程序源代码[4]。

5 结论

Proteus是辅助电类课程学习的一款优秀软件，也是进行电子产品设计开发的得力工具。Proteus仿真软件打破了学习场地、学习时间的限制，方便了学生的自主学习，也增强了学生对理论知识的理解。但是Proteus仿真并不完全等同于实际电路，最终还需要通过实际电路的搭建来验证设计的正确性。

[1]吴乐坚，卢旭锦.Proteus软件在高职院校电子线路实验中的应用研究[J].科教文汇(上旬刊)，2018(9)：93-98.

[2]吴桂仙.“电路与磁路”课程教学探索[J].南方农机，2017，48(18)：14-15.

[3]熊建平.基于Proteus虚拟仿真软件在高职电子类课程中的应用[J].教育现代化，2017，4(37)：160-161.

[4]杨槐.基于Proteus仿真软件的高职单片机教学改革[J].无线互联科技，2012(7)：233.

1 Proteus简介Proteus是英国Labcenter Electric公司研发的多功能EDA(Electronic Design Automatic)软件。该软件提供了大量的虚拟元器件及多种虚拟仪器仪表，具有模拟电路仿真、数字电路仿真、单片机及其外围电路仿真等功能；提供软硬件调试功能，同时支持Keil C51等多种编译器。可极大地缩短电路的设计时间及成本，为学生的专业学习及课程设计提供了便利[1]。Proteus的两大应用模块是 ISIS Schematic Capture、ARES PCB Layout。ISIS 用于原理图（Schematic）的绘制与仿真，ARES 是目前较新的版本。2 Proteus在电工基础中的应用电工基础是电类专业新生入学就要学习的一门专业基础课，对于刚接触专业知识的学生来说有些晦涩难懂。Proteus可对电工基础的理论学习起到很好的辅助作用，此处以叠加定理的验证电路为例进行说明[2]。叠加定理验证电路仿真图，如图1所示。图1 叠加定理验证电路仿真图点击屏幕左下角仿真工具栏上的 “运行”按钮即可开启仿真，通过鼠标直接控制单刀双掷开关SW1、SW2，以决定12V直流电源U1、6V直流电源U2是否接入到电路中。观察各仪表数值，记录U1单独作用时的各电压、电流值；记录U2单独作用时的各电压、电流值；记录U1、U2共同作用时的各电压、电流值，并与上述值进行比较，从而进行叠加定理的验证。整个验证过程非常直观，操作简易，各电压和电流数值可通过虚拟电压表及电流表直接读出。3 Proteus在电子技术中的应用图2 静态工作点稳定电路仿真图以静态工作点稳定电路为例，如图2所示，搭建好仿真电路后，可以进行下述操作。1）测量静态工作点。令信号发生器输出电压为0V，调节电位器RW1，使三极管集电极电位UC≈6V。通过电压探针读出UBQ、UEQ的值，并计算 UBEQ、UCEQ、IBQ、ICQ的值。2）测量电压放大倍数，输入输出电阻。由信号发生器输出频率为1kHz，峰-峰值为290mV的正弦信号us，用示波器观察输入、输出电压波形，并计算电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。3)测量最大不失真输出电压幅度。调节信号发生器的输出使us逐渐增大，用示波器观察输出电压的波形，直到输出电压波形刚要出现失真而未失真时，停止增大us，这时示波器所显示的正弦波电压幅度，即为放大电路的最大不失真输出电压幅度。继续增大us观察波形的失真变化[3]。4)观察静态工作点与波形失真的关系。当输出电压为最大不失真电压时，缓慢调节电位器RW1，使其增大或减小，观察波形失真情况。5)观察负载RL对输出电压波形的影响。图3 虚拟示波器界面输入电压、输出电压波形图，如图3所示。通过仿真学生更加熟悉了示波器的使用，理解了静态工作点设置的重要性，以及如何消除波形失真等。图4 数码管动态显示电路仿真图4 Proteus在单片机技术中的应用Proteus可以方便地仿真单片机及其外围电路，现以单片机AT89C51控制六位数码管7SEG-MPX6-CA-BLUE动态显示电路为例进行说明，电路仿真图如图4所示。为了绘图方便简洁，仿真电路中省略了单片机电源、晶振和复位电路。将KEIL软件编译生成的HEX文件写入单片机，点击“运行”按钮，可观察仿真结果，发现问题可及时修改程序源代码[4]。5 结论Proteus是辅助电类课程学习的一款优秀软件，也是进行电子产品设计开发的得力工具。Proteus仿真软件打破了学习场地、学习时间的限制，方便了学生的自主学习，也增强了学生对理论知识的理解。但是Proteus仿真并不完全等同于实际电路，最终还需要通过实际电路的搭建来验证设计的正确性。参考文献：[1]吴乐坚，卢旭锦.Proteus软件在高职院校电子线路实验中的应用研究[J].科教文汇(上旬刊)，2018(9)：93-98.[2]吴桂仙.“电路与磁路”课程教学探索[J].南方农机，2017，48(18)：14-15.[3]熊建平.基于Proteus虚拟仿真软件在高职电子类课程中的应用[J].教育现代化，2017，4(37)：160-161.[4]杨槐.基于Proteus仿真软件的高职单片机教学改革[J].无线互联科技，2012(7)：233.

文章来源：《电子设计工程》网址: http://www.dzsjgc.cn/qikandaodu/2020/0818/554.html