用Proteus ISIS进行电路调试

上一节学习了用Proteus ISIS绘制电路原理图的方法，本节将通过对（图10－20）电路的仿真调试，让读者掌握用Proteus ISIS对已经设计好的数字电路进行调试的方法和技巧，以便学会用Proteus ISIS调试数字电路（目的是检验电路设计的正确性）。

图10－20　调试电路

1.用调试工具仿真调试

1）调试工具

Proteus ISIS软件的调试工具在元器件库Debugging Tools类中，常用的有以下四个。

（1）LOGICSTATE。

逻辑电平输出［图10－21（a）］，用在电路的输入端。该工具可通过单击图形输出“0”或“1”电平；也可单击图形上方的箭头输出“0”或“1”，单击“↓”输出“0”，单击“↑”输出“1”。

（2）LOGICTOGLE。

逻辑电平翻转［图10－21（b）］，用在电路的输入端。该工具可通过单击图形上方的双向箭头循环输出“0”或“1”，每单击一次，状态翻转一次；直接单击图形可输出正脉冲信号。

（3）LOGICPROBE。

逻辑电平探针，用在电路的输出端。检测输出端电平，高电平显示“1”，低电平显示“0”。

（4）LOGICPROBE（BIG）。

逻辑电平探针，用在电路的输出端。与（3）功能完全相同，只是图标大些。

图10－21　常用Debugging Tools图标

（a）LOGICSTATE图标；（b）LOGICTOGLE图标；（c）LOGICPROBE图标

2）绘制仿真电路图

所谓绘制仿真电路图，就是用调试工具代替原电路图中的输入、输出，这里用LOGIC⁃STATE代替电路中的输入CLK，用LOGICPROBE（BIG）代替电路中的输出Q0～Q3。图10－20所示电路经修改后如图10－22所示（运行状态的仿真电路图）。

图10－22　仿真电路

3）电路的仿真调试

电路的仿真运行既可以通过主菜单实现，也可通过仿真工具栏进行，因仿真工具栏位于屏幕左下方，操作方便，比较常用。

在仿真开始后，不断单击CLK下方的图形，如电路没有逻辑错误，Q3　Q2　Q1　Q0应按0000，0001，…，1111循环变化，实现四位二进制加法计数功能。

2.用信号发生器仿真调试

对象栏中图标就是Proteus ISIS软件的信号发生器，包含多达13种信号，其中数字信号有5种（后5种，名称的第一个字母为D），其中最常用的是DCLOCK，如图10－23所示。

DCLOCK是一个方波信号，可通过属性编辑修改其频率，对电路如用DCLOCK作信号输入，其频率可设置为1 Hz，如图10－24所示。

图10－23　添加DCLOCK信号

图10－24　修改DCLOCK属性

修改后的仿真电路在仿真运行时将以1 Hz的频率做加计数，输出状态显示方式同上。

3.用数码显示器仿真调试

数码显示器（7 SEG－BCD）虽然并不属于调试工具，但对于计数器的调试却十分有用。

如图10－22所示，改用DCLOCK作信号输入，数码显示器作为状态指示，可得如图10－25所示电路。

图10－25　用数码管显示器仿真调试

启动仿真运行，数码显示器将按0，1，…，9，A，…，F循环变化，实现四位二进制加计数功能。

4.用虚拟示波器仿真调试

1）添加虚拟示波器

（1）从对象栏中选择图标。

（2）在对象选择窗口选择OSCILLOSCOPE（示波器）。

（3）将示波器放置到图样合适的位置上。

（4）在示波器的A、B、C、D输入端连接需要测试的输入、输出信号。

添加虚拟示波器后的电路图如图10－26所示。

图10－26　添加虚拟示波器后的电路图

2）虚拟示波器的使用

启动仿真运行后，屏幕将自动跳出示波器运行界面，波形显示区将跟踪四个通道输入的波形，如图10－27所示。

图10－27　虚拟示波器运行界面

虚拟示波器的操作区可分为通道设置区、水平设置区和触发设置区三个部分。

（1）通道设置区。要正确显示虚拟示波器各通道的波形必须进行正确的通道设置。虚拟示波器有四个通道，每个通道的功能相同，设置方法也相同，但需要分别设置。需要设置的内容有五项，如图10－28所示。

①波形显示位置（垂直）设置。单击图10－28中的滚轮，波形的显示位置将随鼠标指针的移动而变化，上移为垂直上移，下移为垂直下移。

②测量信号类型选择。共有AC、DC、GND和OFF四个选项，分别为测量交流信号、直流信号、地信号和停止测量。

图10－28　虚拟示波器运行界面

③波形显示幅度设置。调节图10－28中的大、小箭头，可改变波形显示区每格表示的电压值，每格电压值显示在图下方的方框中（5 V）。(www.xing528.com)

调节时，大箭头指向的数字为每格表示的电压初值，小箭头可调节系数（顺时针旋转系数变小，旋到底为1）。

④波形显示方式设置。单击图标可控制波形显示是从高电平开始还是从低电平开始。

⑤信号叠加设置。此设置只有A、C两个通道，用于控制A通道和C通道是显示A与C通道波形还是显示A＋B叠加和C＋D叠加波形。

（2）水平设置区。水平设置区的设置是对四个通道的公共设置，设置区分为三个部分，如图10－29所示。

①波形显示周期设置。设置波形显示区每格表示的周期值，每格周期值显示在图下方的方框中（0.5 ms）。调节时，大箭头指向的数字为每格表示的周期初值，小箭头可调节系数（顺时针旋转系数变小，旋到底为1）。

②Y轴显示位置设置。

③触发源选择。滑块放在最左边即可。

（3）触发设置区。触发设置区的设置是对四个通道的公共设置，设置区分为六个部分，如图10－30所示。

图10－29　水平设置区

图10－30　触发设置区

①X轴显示位置设置。单击图10－30中的滚轮，X轴的显示位置将随鼠标指针的移动而变化。X轴只在设置时显示。

②选择交流或直流信号触发。

③选择上升沿触发或下降沿触发。

④自动触发。图标被选中后将连续显示波形。

⑤一次触发。图标被选中后只显示一次波形。

⑥坐标标注。图标被选中后，光标在波形显示区可标注横坐标（时间）和纵坐标（幅值），以便测出波形的幅值和周期。

5.用虚拟逻辑分析仪仿真调试

1）添加虚拟逻辑分析仪

（1）从对象栏中选择图标。

（2）在对象选择窗口选择LOGICANALYSER（逻辑分析仪）。

（3）将逻辑分析仪放置到图样合适的位置上。

（4）在逻辑分析仪的A0～A15的部分输入端连接需要测试的输入、输出信号。

添加虚拟逻辑分析仪后的电路如图10－31所示。

图10－31　添加虚拟逻辑分析仪后的电路

2）逻辑分析仪的使用

启动仿真运行后，屏幕将自动弹出图10－32所示逻辑分析仪运行界面，波形显示区将跟踪通道输入的波形。

图10－32　逻辑分析仪运行界面

逻辑分析仪的操作区可分为两个部分：

（1）水平设置区。水平设置区分为两个部分，如图10－33所示。

①扫描周期设置。必须设置为比被测量信号周期小的周期，越小精度越好，本例设置周期为0.5 ms。调节时，大箭头指向的数字为扫描周期初值，小箭头可调节系数（顺时针旋转系数变小，旋到底为1）。

②波形显示周期设置。设置波形显示区每格表示的周期值，每格周期值显示在图下方的方框中（0.5 ms）。

调节时，大箭头指向的数字×扫描周期＝每格表示的周期初值［1 000×0.5＝0.5（s）］，小箭头可调节系数（顺时针旋转系数变小，旋到底为1）。

（2）触发设置区。触发设置区分为三个部分，如图10－34所示。

图10－33　水平设置区

图10－34　触发设置区

①捕捉图标。单击该图标（先红后绿）开始显示波形（等待时间决定于计算机的速度）。如果没有显示预期的波形，则应重新调整显示周期后再次单击该图标。

②横坐标标注。单击该图标（变红），再在波形显示区单击，可标注横坐标，用于测量波形的周期、脉宽等。

③波形显示调节。移动滚轮可使波形左右移动。

6.设置“动画”辅助仿真调试

选择主菜单System中Set Animation Options选项弹出“动画”对话框，如图10－35所示。对话框左边的数据通常使用默认值，正确设置对话框右边的四个选项可在电路的仿真调试中起到辅导作用。

图10－35　“动画”设置

（1）Show Voltage＆Current on Probes？

可选择是否在电压和电流探针上显示电压与电流的值。

（2）Show Logic State of Pins？

在后面的框中打“√”，电路仿真运行时将显示元器件引脚的逻辑状态。蓝色表示低电平“0”，红色表示高电平“1”。

（3）Show Wire Voltage by Colour？

在后面的框中打“√”后，电路仿真运行时将用导线颜色表示导线电压。浅绿色表示低电压，深红色表示高电压。

（4）Show Wire Currentwith Arrows？

在后面的框中打“√”后，电路仿真运行时将用箭头表示电流方向。

PROTEUS软件的使用