Đề tài Giới thiệu chung về proteus vsm

Luận văn tốt nghiệp Sinh Viên : Phạm Quốc Hiệp CHƯƠNG I : GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PROTEUS VSM I - Giới thiệu chung : Trong lĩnh vực khoa học công nghệ ngày càng phát triển không ngừng ngành tin học nói chung đã có mặt hầu như trong tất cả các ngành nghề từ đơn giản đến phức tạp . Công nghệ tin học đã giúp ích không nhỏ vào công việc giảng dạy và mang lại nhiều kết quả không nhỏ. Proteus VSM (Virtual Simulation Microprocessor) là chương trình tạo và chạy các mạch điện ,các mạch có vi xử lý và mô phỏng quá trình làm việc của mạch nguyên lý, giúp cho người học điện tử hình dung trực quan hơn vào thực tế của các linh kiện điện tử. Phần mềm Proteus VSM được viết bởi công ty Labcenter Electronics . Proteus đã được sử dụng khá rộng rãi trên 35 quốc gia . Proteus đã tự khẳng định thế mạnh của nó về mô phỏng các mạch nguyên lý sát với thực tế, trên 12 năm càng ngày nó càng được hoàn thiện và phát triển mạnh .Protesu cung cấp cho người sử dụng hầu như toàn bộ các linh kiện điện tử để người dùng có thể tạo ra được các mạch nguyên lý và sau cùng là chạy thử và so sánh với kết quả thực tế .Chính vì Proteus có thể tạo và chạy được các mạch đơn giản cũng như các mạch phức tạp nên có thể dùng nó trong giảng dạy, trong các phòng thí nhiệm điện tử cũng như trong thực hành vi xử lý … Phần mềm Proteus chạy trong môi trường Window 32 bit , yêu cầu của nó về phần cứng cũng đơn giản CPU 300MHz trở lên. II- Các chức năng cơ bản của Proteus. 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… - 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 thị 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 Luận văn tốt nghiệp Sinh Viên : Phạm Quốc Hiệp nhau kể cả led 7 đoạn. Nhưng phần hiển thị 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 dịch 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, … - 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 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. Luận văn tốt nghiệp Sinh Viên : Phạm Quốc Hiệp 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 thị, 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 . + 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). Luận văn tốt nghiệp Sinh Viên : Phạm Quốc Hiệp Chương II : VẼ SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ I. GIỚI THIỆU CHUNG. Bất kỳ một mạch điện nào từ đơn giản đến phức tạp, thì phần cơn bản nhất của nó là sơ đồ nguyên lý. Dựa vào sơ đồ nguyên lý người thiết kế cũng như người đọc hiểu được một phần hay toàn phần nguyên lý hoạt động của mạch. Do đó sơ đồ nguyên lý là một phần không thể thiếu ở bất kỳ mạch nào cũng như phần mềm nào về mạch điện. Qua đó tùy từng phần mềm có thể phân tích mạch để đưa ra các kết quả thực nhiệm xem đạt được sự yêu cầu chưa. Phần mềm Proteus cũng không ngoại lệ bước đầu cũng phải tạo ra sơ đồ nguyên lý để dựa vào đó chương trình có thể phân tích và so sánh mạch với kết quả thực tế cũng như kiểm tra các công thức tính toán . 1 - Cách mở proteus trong window. - Khi Proteus được cài đặt hoàn chỉnh, để mở Proteus vào Start -> Program -> Proteus Lite -> Chọn ISIS . Hình 2 -1 : menu mở chương trình Proteus. - Để có thể mở nhanh phần mềm proteus ta kéo biểu tượng ra màn hình để sau đó có thể mở nhanh. Hình 2 - 2 : Tiêu hình dùng để mở nhanh Proteus VSM trên Desktop Luận văn tốt nghiệp Sinh Viên : Phạm Quốc Hiệp 2 – Giao diện cơ bản Proteus VSM. Sau khi mở chương trình Proteus khi phần mềm khởi động hòan tất thì bạn sẽ thấy phần dao diện cơ bản của nó gần như sau: Hình 2 -3 : Giao diện cơ bản sau khi khởi động Proteus. Luận văn tốt nghiệp Sinh Viên : Phạm Quốc Hiệp Nếu như chương trình không hiển thị đầy đủ ta có thể vào menu View -> Toolbar để loại bỏ hay thêm vào thanh công cụ mình cần . Hình 2 - 4 : Menu dùng lấy các công cụ dùng trong thiết kế. Sau khi chọn Toolbar , chương trình sẽ đưa ra một cửa sổ cho ta chọn hay loại bỏ công cụ cần. Hình 2 - 5 : Menu chọn hay loại bỏ thanh công cụ cần thiết trong thiết kế. Trong đó :
File Toolbar : các công cụ thông thường , tạo trang mới , mở trang , lưu trang …
View Toolbar : các công cụ phóng to, thu nhỏ, ô lưới …
Edit Toolbar : các công cụ chỉnh sửa , copy , xóa …
Design Toolbar : các công cụ phục vụ trong thiết kế … Luận văn tốt nghiệp Sinh Viên : Phạm Quốc Hiệp 3. Khái quát các biểu tượng dùng trong chương trình : a. Các biểu tượng cơ bản : ♦ New : tạo trang thiết kế mới. ♦ Open : mở trang đã thiết kế. ♦ Save : lưu trang đang thiết kế. ♦ Print : in trang thiết kế. ♦ Print Area : in một phần trang thiết kế. ♦ Import Section : mở file import ♦ Export Section : lưu file import. b. Các biểu tượng thao tác về màn hình : ♦ Redraw : vẽ lại màn hình thiết kế (làm tươi lại màn hình). ♦ Grid : bật tắt ô lưới. ♦ False Origin : ♦ Cursor : đặt biểu tượng con trỏ luôn có dạng X ♦ Pan : di chuyển trang thiết kế. ♦ Zoom in : phóng lớn trang thiết kế. ♦ Zoom out : thu nhỏ trang thiết kế. ♦ View All : xem toàn bộ trang thiết kế. ♦ View Area : xem một phần trang thiết kế. Luận văn tốt nghiệp Sinh Viên : Phạm Quốc Hiệp c. Các biểu tượng chính trong Proteus. ♦ Component : mở cửa sổ linh kiện đang thiết kế (cửa sổ device) ♦ Junction Dot : đặt điểm nối. ♦ Wire Label : đặt tên cho dây nối, tên cho Bus. ♦ Script : chèn kịch bản vào trang thiết kế. ♦ Bus : đặt bó dây. ♦ Sub-Circuit : đặt một kí hiệu mạch. ♦ Instant Edit : chỉnh sửa linh kiện. ♦ Terminal : mở cửa sổ lấy nguồn ,đất ♦ Device Pin : các ký hiệu chân. ♦ Graph : mở cửa sổ các đồ thị mô phỏng. ♦ Tape : công cụ phát Tap Recorder. ♦ Generator : mở cửa sổ các công cụ phát sóng : sin, DC, clock … ♦ Voltage Probe : lấy công cụ đặt điểm dò vôn. ♦ Current Probe : lấy cộng cụ đặt điểm dò dòng điện. ♦ Multi Meter : lấy các máy đo, máy phát dao động … ♦ Line : lấy các dây nối mạch . ♦ Box , Circle, Arc ,2D Path : các dạng hình thiết kế,hình chữ nhật .tròn . . . ♦ Text : đặt chú thích vào trang thiết kế. ♦ Symbol : mở cửa sổ lấy các kí hiệu . ♦ Maker : lấy các kí hiệu thiết kế. Luận văn tốt nghiệp Sinh Viên : Phạm Quốc Hiệp d. Các biểu tượng phục vụ trong thiết kế : ♦ Real Time Snap : bật tắt tính bắt điểm lưới ,khả năng bắt các đối tượng khi con trỏ chuột chỉ vào . ♦ Wire Autorouter : bật tắt tính điều chỉnh đường vẽ (tự động tạo ra vuông góc khi ngưới sử dụng kéo xiên đường dây nối ) . ♦ Search & Tag : công cụ tìm kiếm . ♦ Property Assigment Tool : vào cửa sổ chân linh kiện đang chọn ♦ New Sheet : tạo thêm trang mới trong cùng trang đang thiết kế (trang thứ 2). ♦ Delete Sheet : xóa một trang dư. ♦ Goto Sheet : di chuyển đến trang n. ♦ Zoom To Child : vào trang n. ♦ Return to Parent : ♦ Bill of Material : tạo tập tin lưư kết quả tính chất các linh kiện trong trang thiết kế. ♦ Electrical Rules Check : kiểm tra sơ đồ nguyên lý trong trang thiết kế. ♦ Nestlist to Ares : gọi chương trình tạo mạch in. e. Các biểu tượng chỉnh sửa . ♦ Block Copy : sao chép một khối đã chọn . ♦ Block Move : di chuyển một khối đã chọn . ♦ Block Delete : xóa khối đã chọn . ♦ Pick Device / Symbol : mở cửa sổ thư viện linh kiện . ♦ Make Device : mở cửa sổ chỉnh sửa các tính chất linh kiện đang được chọn. ♦ Decompose : phá vỡ đối tượng đang chọn thành nhiều phần . ♦ Package Tool : mở cửa sổ thay đổi sơ đồ chân linh kiện. Luận văn tốt nghiệp Sinh Viên : Phạm Quốc Hiệp f. Các biểu tượng xoay , đối xứng . ♦ Rotate Clockwise : xoay linh kiện được chọn . ♦ Rotate Anti- clockwise : xoay linh kiện được chọn (có kiểm tra và vẽ lại dây). ♦ Flip X axis : đối xứng linh kiện theo trục Y. ♦ Flip Y axis : đối xứng linh kiện theo trục X. II – BƯỚC ĐẦU THIẾT KẾ MẠCH. 1. Cách tạo một trang thiết kế mới . • Để tạo một trang mới thiết kế mạch ta có thể làm theo các cách sau: - Vào menu File -> New Design. - Chọn biểu tượng new design trên thang công cụ . 2. Đặt tên cho bản thiết kế. • Để đặt tên cho mạch thiết kế vào menu -> Design . • Sau đó chọn mục Edit Desgin Properties . • Cửa sổ xuất hiện như sau : đánh vào các thông số mạch thiế kế như tiêu đề (title) , người thiết kế (Author ). Hình 2 - 6 : cửa sổ cài đặt tên cho mạch , người thiết kế . Luận văn tốt nghiệp Sinh Viên : Phạm Quốc Hiệp 3. Cài đặt khổ giấy cho trang thiết kế. • Do tùy từng mạch thiết kế chúng ta cần phải đặt hay cần phải chỉnh sửa lại khổ giấy khi mà bản thiết kế của ta lớn hơn khổ giấy mặc định ban đầu của chương trình là A4. • Để thay đổi khổ giấy ta vào menu System -> chọn Set Sheet Sizes . • Trang cửa sổ lựa chọn khổ giấy cho trang thiết kế có dạng như sau: Hình 2 - 7 : cửa sổ chọn khổ giấy cho trang thiế kế • Chọn khổ giấy thiết kế và nhấn OK . • Trong quá trình thiết kế nếu mạch lớn hơn khổ giấy đã định trước ta dùng cách này để tăng khổ giấy thiết kế lớn hơn. 4. Cài đặt các thông số màu sắc cho bản thiết kế . • Trong khi thiết kế mỗi người thiết kế đều có sở thích riêng về màu sắc trang thiết kế . • Để cài đặt các thông số cơ bản cho trang thiết kế như : màu nền ,màu dây ,ô lưới ,các mức điện áp hay các mức logic 0,1 … ta vào menu Template -> chọn Set Design Defauts . • Cửa sổ chỉnh sửa có dạng như sau : Hình 2 - 8 : cửa sổ màn hình chỉnh sửa các thông số màu sắc trang thiết kế. Luận văn tốt nghiệp Sinh Viên : Phạm Quốc Hiệp • Sau khi chỉnh sửa thông số các màu theo sở thích thì nhấn OK. III. CÁC THAO TÁC CƠ BẢN TRÊN BẢN VẼ. 1. Phóng to, thu nhỏ, di chuyển trang thiết kế. a. Để phóng to hay thu nhỏ trang thiết kế có thể dung nhiều cách : • Dùng chuột : - Để phóng to hay thu nhỏ có thể dùng nút giữa của chuột . Trước hết phải chọn trang thiết kế bằng cách nhấn chuột phải tại trang thiết kế , sau đó dùng nút giữa chuột phóng to hay thu nhỏ trang thiết kế. - Có thể dùng phím Shift + chuột trái (giữ và kéo thành cửa sổ) quét phần cửa sổ cần phóng lớn để phóng lớn trang thiết kế theo kiểu Zoom Area . • Dùng công cụ : - Có thể dùng các thanh công cụ để phóng to hoặc thu nhỏ : để phóng to chọn biểu tượng Zoom in , để thu nhỏ chọn biểu tượng Zoom Out . - Ngoài ra có thể dùng menu : View -> Zoom in để phóng to , View -> Zoom out để thu nhỏ. • Dùng phím tắt : - Ngoài ra để phóng to hay thu nhỏ cách nhanh chóng ta có thể dùng các phím tắt F6 để phóng to, F7 để thu nhỏ , kết hợp với di chuột đến vị trí cần phóng to thu nhỏ và nhấn phím tắt. - Phím F8 dùng để xem toàn bộ trang đang thiết kế. b. Di chuyển màn hình thiết kế .
Các cách di chuyển màn hình thiết kế : - Dùng biểu tượng trên thanh công cụ (Pan) và nhấn chuột tại vị trí cần di chuyển đến . - Dùng phím tắt : F5 kết hợp với di chuột đến các vị trí cần di chuyển . Chú ý : khi dùng phím tắt để di chuyển khi con trỏ còn nằm trong khổ giấy thiết kế thì mới có hiệu quả ,nếu con trỏ nằm ngoài khổ giấy sẽ có biểu tượng . 2. Cài đặt và hủy bỏ ô lưới. - Để cho việc thiết kế dễ dàng , khi thiết kế sơ đồ nguyên lý chúng ta nên bật ô lưới cho trang thiết kế . - Để bật ô lưới cho trang thiết kế vào menu View -> Grid hay nhấn phím tắt G . - Hoặc chọn biểu tượng trên thanh công cụ : 3. Các điều chỉnh phụ trong menu View : - Redraw : khi thiết kế lấy , xóa , quay hay di chuyển màn hình , chúng ta sẽ thấy xuất hiện các nét không vẽ mà lại có hiện lên màn hình thiết kế . Để làm mất các nét đó chúng ta dùng lệng Redraw trong menu View hay biểu tượng Redraw trên thanh công cụ , cách đơn giản nhất là dùng phím tắt R . - Snap 10th, 50th, 100th, 500th dùng thay đổi tỷ lệ của các ô lưới trong trang thiết kế. Luận văn tốt nghiệp Sinh Viên : Phạm Quốc Hiệp IV. CÁC THAO TÁC CƠ BẢN TRÊN LINH KIỆN. 1. Cách mở thư viện linh kiện. Để mở cửa sổ Library lấy linh kiện . - Trên menu ta chọn Library → Pick Device/Symbyl … Hình 2 – 9 : menu chọn thư viện linh kiện - Hoặc ta có thể chọn vào biểu tượng : (Pick devices) ,trên thanh công cụ . - Hoặc ta cũng có thể vào biểu tượng : Pick devices trên cửa sổ DEVICES. Hinh 2 – 10 : cửa sổ linh kiện DEVICES -Ta cũng có thể dùng phím tắt P để mở thư viện. Luận văn tốt nghiệp Sinh Viên : Phạm Quốc Hiệp Sau khi ta chọn mở thư viện ( một trong các cách trên ) thì cửa sổ thư viện sẽ xuất hiện như sau : Hình 2 – 11 : cửa sổ thư viện lấy linh kiện Trong dó : - Keyword : tìm kiếm linh kiện theo tên đánh vào . - Category và Sub-catelogy : chứa các thư viện trong chương trình Proteus . - Result : hiển thị các linh kiện khi chọn thư viện hay đánh tên trên mục Keyword . - Schematic Preview : hiển thị hình dạnh của linh kiện . - PCB Preview : hiển thị sơ đồ chân linh kiện . 2. Cách tìm và chọn linh kiện trong thư viện vào cửa sổ Devices : Sau khi mở thư viện xong , để lấy linh kiện trong thư viện vào cửa sổ Devices ta có thể thực hiện theo các cách sau : CÁCH 1 : Luận văn tốt nghiệp Sinh Viên : Phạm Quốc Hiệp - Ta có thể đánh chính xác tên linh kiện vào trong Keywords (Proteus có khả năng dò tìm không chính xác nếu như chúng ta không thể nhớ đầy đủ ) cho tất cả các linh kiện có tên gần như vậy cho chúng ta lựa chọn . - Dò tìm linh kiện cần tìm trong cửa sổ Results . - Ta có thể nhìn thấy linh kiện trong cửa sổ Schematic preview khi ta đã Click chọn linh kiện đó - Lấy linh kiện ra cửa sổ Devices bằng cách : nhấn đúp vào linh kiện đã chọn . Cứ tiếp tục các thao tác như vậy cho đến khi lấy xong các linh kiện cần thiết cho việc vẽ mạch . - Khi lấy xong các linh kiện cần thiết cho việc vẽ mạch ta thoát ra khỏi thư viện bằng cách nhấn Cancel hoặc phím Esc . CÁCH 2 : Trong của sổ thư viện có nhiều thư viện nhỏ - Ta Click chọn vào một trong các thư viện nhỏ đó . - Dò tìm linh kiện cần tìm trong cửa sổ Results . - Ta có thể nhìn thấy linh kiện trong cửa sổ Schematic preview khi ta đã Click chọn linh kiện đó - Thao tác lấy linh kiện như mục trên - Khi ta nhấn đúp chuột vào linh kiện trong cửa sổ Result thì linh kiện sẽ được thêm vào màn hình trang thiết kế ( cửa sổ DEVICE) hình 2 -12 . Khi lấy xong các linh kiện cần thiết cho việc vẽ mạch ta thoát ra khỏi thư viện bằng cách nhấn Cancel hoặc phím Esc . Hình 2 – 12 : minh họa khi thêm linh kiện vào trang thiết kế Luận văn tốt nghiệp Sinh Viên : Phạm Quốc Hiệp Ví dụ : lấy các linh kiện sau : 80C51,điện trở, tụ , thạch anh ,led, động cơ . . . Hình 2 – 12 : cách lấy IC 80c51 - Tại mục Keyword đánh tên linh kiện cần lấy 80C51 , sau đó màn hình có dạng như trên, nhấn chuột hai lần lên linh kiện cần lấy để thêm vào cửa sổ Devices . - Các linh kiện khác dùng cách tương tự để lấy , sau đó nhấn ESC để thoát khỏi cửa sổ thư viện trở về màn hình thiết kế . Ghi chú : - Khi chúng ta cần lấy các linh kiện có khả năng chạy mô phỏng , thường thì các linh kiện này có đặc tính ACTIVE trong thư viện . - Tại cửa sổ (Preview) ngoài đặc tính cho biết chân linh kiện nó còn cho biết là linh kiện sẽ lấy có thể chạy được mô phỏng hay không . Nếu chương trình không hổ trợ linh kiện thì sẽ có dòng No Simulator Model . Luận văn tốt nghiệp Sinh Viên : Phạm Quốc Hiệp 3. Cách chọn , đặt và hiệu chỉnh các thông số của linh kiện: Sau khi lấy linh kiện ra cửa sổ Devices và thoát khỏi thư viện ta lấy linh kiện từ của sổ Devices ra trang thiết kế ta thao tác như sau : a/ Lấy linh kiện ra trang thiết kế : - Click chuột vào linh kiện cần lấy ( linh kiện trong của sổ Devices ) - Di chuyển con trỏ chuột ra trang thiết kế nơi cần đặt linh kiện và Click chuột thì linh kiện sẽ được đặt tại đó LƯU Ý : Nếu mạch có nhiều linh kiện cùng loại như : 5 Điện trở , 6 tụ điện , 3 diode … Từ của sổ Devices chỉ có 1 điện trở , 1 tụ điện , 1 diode … ta có thể lấy ra trang thiết kế 5 Điện trở , 6 tụ điện , 3 diode … như mạch yêu cầu bằng cách sau : - Click chuột vào linh kiện cần lấy ( linh kiện trong của sổ Devices ) - Di chuyển con trỏ chuột ra trang thiết kế nơi cần đặt linh kiện và Click chuột thì linh kiện sẽ được đặt tại đó và ta tiếp tục di chuyển chuột để đặt các linh kiện tiếp theo chương trình sẽ tự động tăng số linh kiện lên sau mỗi lần nhân chuột . b/ Di chuyển, xoay, xóa linh kiện trong trang thiết kế : + Di chuyển linh kiện : Khi ta lấy linh kiện trong cửa sổ Devices ra trang thiết kế . Vì ta sắp xếp không hợp lý hoặc vì một lý do nào đó mà ta cần di chuyển linh kiện thì ta có những thao tác sau : - Click phải vào linh kiện cần di chuyển ,sau đó click trái và kéo linh kiện đến nơi cần di chuyển đến. - Chúng ta cũng co thể dùng thanh công cụ để di chuyển , công cụ di chuyển có thể giúp người dùng di chuyển một khối .Sau khí chọn khối cần di chuyển (bằng nhấn giữ và kéo chuột phải ) ,nhấn vào biểu tượng di chuyển khối sau đó đưa khối đến vị trí mới. + Xoay linh kiện : Trong thiết kế mạch để chúng ta nhìn và đọc mạch một cách dễ dàng thì các dây nối giữa các chân linh kiện ít chồng chéo lên nhau nhất . Để làm được điều đó ta có thể xoay các linh kiện để tìm ra phương án tối ưu nhất . Luận văn tốt nghiệp Sinh Viên : Phạm Quốc Hiệp Để xoay các linh kiện ta có các cách sau : CÁCH 1: - Click phải vào linh kiện cần xoay (chọn linh kiện). - Bấm chọn vào các biểu tượng xoay (set Rotation , Horizontal Reflection , Vertical Reflection ) hoặc nhâp góc cần xoay vào Hình 2 – 13 : biểu tượng xoay , đối xứng các linh kiện CÁCH 2: - Click phải vào linh kiện cần xoay . - Bấm chọn vào các biểu tượng xoay Rotate/Reflect Tagged Objects Hình 2 – 14 : biểu tượng xoay, di chuyển, copy, xóa Khi ta bấm chọn vào biểu tượng xoay Rotate/Reflect Tagged Objects thì xuất hiện cửa sổ : Hình 2 – 15 : cửa sổ nhập góc cần xoay - Nhập góc xoay vào Angle - Nhấn chon OK. Luận văn tốt nghiệp Sinh Viên : Phạm Quốc Hiệp + Xóa một linh kiện : - Click phải vào linh kiện cần xoá. - Bấm vào biểu tượng Delete All Tagged : - Hoặc ta có thể nhấp chuột phải hai lần vào linh kiện cần xóa . - Ta cũng có thể nhấn DEL để xoá linh kiện . c/ Sửa các thông số kỹ thuật của linh kiện : Để vẽ mạch một cách nhanh chóng ta không nhất thiết phải lấy linh kiện có các thông số chính xác nhất là trong mạch có nhiều linh kiện giống nhau nhưng khác các thông số kỹ thuật . Nếu lấy từng linh kiện đúng với các thông số cần tìm thì sẽ mất rất nhiều thời gian và đôi khi trong thư viện không có linh kiện có các thông số mà ta cần tìm . Vì vậy ta cần phải sửa các thông số kỹ thuật cho linh kiện . Vd : sau khi lấy motor stepper cửa sổ chỉnh sửa các thông số cơ bản cho động cơ bước có dạng như sau : Hình 2 – 16 : cửa sổ chỉnh sửa thông số cho động cơ bước - Tại cửa sổ tính chất động cơ bước chúng ta có thể chỉnh các thông số cơ bản : nguồn của động cơ, số bước , điện trở cuộn dây … Sau đó nhấp OK để hoàn tất quá trình chỉnh sửa . Luận văn tốt nghiệp Sinh Viên : Phạm Quốc Hiệp  Các linh kiện khác khi cần chỉnh sửa lại các giá trị mặc định trong Proteus chúng ta làm tương tự như cách trên . 4 - Nối dây cho mạch thiết kế : Sau khi lấy và sắp xếp các linh kiện theo mong muốn ,ta tiến hành nối các chân linh kiện cho mạch . Ta có thể tiến hành như sau : - Vào biểu tượng 2D graphics line để nối dây cho mạch Hình 2 – 17 : cách lấy các dây ve õ - Chọn kiểu dây nối cho mạch trong cửa sổ GRAPHICSTYLES Các kiểu nối dây thông dụng : • WIRE • BUS WIRE • INPUT • OUTPUT … a) Nối WIRE : Hình 2 – 18 : cửa sổ chọn dây vẽ cho mạch nguyên lý Luận văn tốt nghiệp Sinh Viên : Phạm Quốc Hiệp + Cách nối dây Wire : - Chọn kiểu dây nối là Wire sau đó ta đưa chuột đến các vị trí cần nối . VÍ DỤ : cách vẽ wire và nối dây cho linh kiện . - Lấy các linh kiện như hình vẽ sau và đặt vào trang thiết kế : Relay ,Button ,Motor DC Hình 2 – 19 : ví dụ điều khiển động cơ DC - Khi thiết kế chúng ta nên bật ô lưới lên để dễ dàng trong khi vẽ. Bật tắt ô lưới (Gird) dùng phím tắt G . - Trong khi nối dây nếu chúng ta bật biểu tượng (real time annotation) lên Enable . Thì khi chúng ta đưa con trỏ vào chân linh kiện sẽ có biểu tượng X tại chân linh kiện giúp chúng ta vẽ mạch dễ dàng hơn (hình trên tại chân Relay) ngược lại thì không có biểu tượng X khi chúng ta đưa con trỏ tới chân linh kiện. - Trong quá trình nối dây một điều hữu ích là Proteus có thể tạo ra các đường vuông góc khi chúng ta nối dây theo đường chéo làm cho mạch thiết kế đẹp hơn . Muốn thế chúng ta phải bật biểu tượng (Wire Auto Router) . Hình 2 – 20 : hai cách vẽ trong chương trình Luận văn tốt nghiệp Sinh Viên : Phạm Quốc Hiệp - Hình trên so sánh hai phương pháp vẽ .Tuy nhiên chúng ta cũng có thể vẽ đẹp mà không cần bật ( wire auto router ) bằng cách vẽ từng đoạn vuông góc ( nhấn chuột trái tại các điểm dừng của mỗi đoạn thẳng ) . Nhưng phương pháp này khá phức tạp và lâu khi chúng ta thiết kế các mạch lớn . Đặc tính Wire Auto Router mang lại kết quả tuy có lúc không vừa ý nhưng nó giúp chúng ta thiết kế mạch nhanh và đẹp hơn . Ghi chú : khi nối dây Wire từ Bus ra, do từ Bus có nhiều dây cùng ra nên cần phải đặt tên cho từng dây để chương trình có thể hiểu từng dây trong bó dây sẽ nối ra (vào) từ đâu . b) Kiểu nối BUS WIRE : +Cách nối BUS : - Vào biểu tượng 2D graphics line để nối dây cho mạch - Chọn kiểu dây nối BUS WIRE cho mạch trong cửa sổ GRAPHICSTYLES Hoặc ta cũng có thể vào biểu tượng BUS Hình 2 – 21 : cách chọn biểu tượng lấy dây BUS vẽ + Cách đặt tên cho BUS : Sau khi ta nối BUS xong ta tiến hành đặt tên cho BUS bằng cách : - Mở biểu tượng Wire label . Hình 2 – 22: cách chọn biểu tượng đặt tên cho dây - Click phải chuột vào đoạn BUS cần đặt tên . - Click trái chuột vào đoạn BUS cần đặt tên thì xuất hiện cửa sổ : Luận văn tốt nghiệp Sinh Viên : Phạm Quốc Hiệp Hình 2 – 23 : cửa sổ đặt tên cho dây vẽ - Đánh tên cần đặt cho BUS vào String : vd: AD[0..7] → OK + Cách đặt tên cho các dây WIRE nối từ BUS : Tương tự như cách đặt tên cho BUS nhưng ở đây ta có thể chọn một trong các tên có sẵn trong String → OK . Nếu như trước đó ta chưa đặt tên thì đánh thẳng vào ô String tên cần đặt . Hình 2 – 23 : cửa sổ chọn tên cho dây vẽ Luận văn tốt nghiệp Sinh Viên : Phạm Quốc Hiệp Ví dụ nối Bus – Wire : Hình 2 – 24 : ví dụ các cách vẽ wire, bus c) Kiểu nối INPUT ,OUTPUT : Để cho mạch thiết kế gọn và đơn giản ta dùng Kiểu nối INPUT ,OUTPUT. + Kiểu nối INPUT ,OUTPUT : - Click chọn vào biểu tượng Inter-sheet Terminal Hình 2 – 25 : cách chọn biểu tượng lấy dây nguồn Luận văn tốt nghiệp Sinh Viên : Phạm Quốc Hiệp - Chọn kiểu dây nối INPUT ,OUTPUT trong thư viện TERMINALS Nguồn và mass cấp cho mạch cũng được lấy từ thư viện này ( POWER , GROUND ) Hình 2 – 26 : cửa sổ lấy nguồn , các ống lấy mẫu phân tích - Lấy ký hiệu INPUT ,OUTPUT ra trang thiết kế và đặt tên cho nó VÍ DỤ : Cách dùng INPUT ,OUTPUT , thiết kế mạch điều khiển động cơ bước, dùng các tín hiệu INPUT (tín hiệu ta) , tín hiệu OUTPUT (tín hiệu vào) giúp ta có thể phân chia sơ đồ nguyên lý ra phần điều khiển, phần động lực hay phần hiển thị . . . Luận văn tốt nghiệp Sinh Viên : Phạm Quốc Hiệp Hình 2 – 27 : ví dụ dùng phương pháp INPUT, OUTPUT 6 - Phương pháp cấp nguồn cho mạch : a/ Các thao tác lấy nguồn ra trang thiết kế : - Click chọn vào biểu tượng Inter-sheet Terminal - Click chọn POWER , MASS trong thư viện TERMINALS - Lấy nguồn và mass ra trang thiết kế b/ Cách ghi điện áp và sửa chữa các thông số kỹ thuật của nguồn : - Click phải vào nguồn cần ghi hoặc sữa giá trị điện áp . - Sau đó Click trái vào nguồn cần ghi hoặc sữa giá trị điện áp Hình 2 – 28 : cửa sổ chỉnh sửa nguồn Sau đó đánh giá trị nguồn nuôi cho mạch vào String → OK 7 - Kiểm tra sơ đồ mạch nguyên lý : - Kiểm tra sơ đồ mạch sau khi hoàn thành xong mạch thiết kế là rất quan trọng , nógiúp cho ta tìm ra được những lỗi mà ta còn sai sót trong thiết kế chưa phát hiện ra được . Để kiểm tra lỗitrong sơ đồ mạch ta thao tác như sau : - Vào Tool→ Electrical Rule Check hay dùng biểu tượng . Luận văn tốt nghiệp Sinh Viên : Phạm Quốc Hiệp - Đọc và tìm lỗi trong các dòng thông báo trong cửa sổ Electrical Rule Check – ISIS Professional ( Demo ) Hình 2 – 29 : cửa sổ kiểm tra lỗi trang thiết ke á - Bảng kiểm tra lỗi ở trên báo lỗi trên linh kiện U1 ( 80C51) thiếu mạch Reset, mạch dao động, nguồn áp tại chân EA (31) . Sau khi chỉnh sửa lại mạch kiểm tra lại chúng ta sẽ không thấy báo lỗi và dòng thông báo cuối cùng là No ERC errors found . - Đến đây mạch coi như đã hoàn chỉnh về sơ đồ nguyên lý , lưu lại mạch thiết kế bằng cách vào menu save hay dùng thanh công cụ như các phần mềm khác . Luận văn tốt nghiệp Sinh Viên : Phạm Quốc Hiệp CHƯƠNG III : CHẠY MÔ PHỎNG VÀ PHÂN TÍCH MẠCH NGUYÊN LÝ CƠ BẢN I. CÁCH MỞ SƠ ĐỒ ĐÃ THIẾT KẾ. Công việc trước tiên để chạy mô phỏng hay phân tích một sơ đồ nguyên lý là mở nó .Để mở một trang đã thiết kế có thể dùng các cách sau : + Vào menu File -> Load Design -> chọn tập tin cần mở. + Dùng biểu tượng Load Design trên thanh công cụ. + Dùng phím tắt L . II. CÁC CÔNG CỤ DÙNG PHÂN TÍCH MẠCH. 1. Biểu tượng lấy các máy đo phân tích mạch : 2. Biểu tượng lấy các đồ thị phân tích mạch : 3. Biểu tượng lấy và đặt các ống dò điện áp , dòng điện : II. CHẠY MÔ PHỎNG VÀ PHÂN TÍCH MẠCH . A – CHẠY MÔ PHỎNG. - Khi mạch thiết kế hoàn chỉnh quá trình đơn giản là chạy mô phỏng quá các công cụ của Proteus .
Biểu tượng chạy toàn bộ chương trình thiết kế .
Biểu tượng chạy từng bước chương trình thiết kế.
Biểu tượng tạm dừng chương trình đang chạy ,hay chạy chương trình đang ở trạng thái tạm dừng.
Biểu tượng dừng toàn bộ chương trình đang chạy. - Trong quá trình chạy mô phỏng chúng ta có thể bật các lớp màu nguồn, các mức điện áp chân, dòng điện theo chiều mũi tên .Vào menu System -> Set Animation Options cửa sổ tính chất xuất hiện . Hình 3 -1 : cửa sổ điều chỉnh các thông số chạy mô phỏng đơn giản. Trong đó : Luận văn tốt nghiệp Sinh Viên : Phạm Quốc Hiệp
Show Voltage & Current on Probes : hiển thị vôn,dòng trên ống dò.
Show Logic State of pins : hiển thị mức logic của chân IC.
Show wire Voltage by Colours : hiển thị màu của điện áp nguồn, đất .
Show wire Current with arrows : hiển thị dòng điện chạy dạng mũi tên.
Simulation Speed : chỉnh các thông số thời gian chạy mô phỏng. ((((
Voltage / Current Ranges : số vôn cao nhất cấp cho nguồn cho các IC . (do các linh kiện không có chân nguồn ). Vd: Điều chỉnh các thông số và chạy mạch cơ bản sau . Hình 3 – 2 : mô phỏng chiều dòng điện ,mức điện áp B – PHÂN TÍCH MẠCH BẰNG CÁC MÁY CÔNG CỤ. 1. Đo vôn, đo dòng điện các mạch đơn giản. Để đo vôn, dòng điện của mạch ví dụ chúng ta dùng đồng hồ đo. Phân tích mạch đơn giản sau như hình 3-2 ở trên . • Để lấy máy đo vôn AC chọn biểu tượng trên thanh công cụ , tại cửa sổ Instruments chọn AC VOLTMETER , để đo dòng tiêu thụ của bóng đèn như hình trên dùng máy đo Ampe AC AMMETER Sau đó nối dây cho mạch như hình sau . Để ý khi đo vôn thì mắc song song với vị trí cần đo, còn đo dòng điện thì phải mắc nối tiếp với linh kiện cần đo . • Mở thuộc tính các máy đo để điều chỉnh thông số : - Display Range : chọn kiểu hiển thị vôn, mili vôn , Ampe hay mili ampe … • Sau khi nối dây cho các máy đo như hình sau , chạy mô phỏng ta thu được các trị số V,A trên các máy đo . Luận văn tốt nghiệp Sinh Viên : Phạm Quốc Hiệp Hình 3 – 3 : Kết quả các máy đo khi chạy mô phỏng.
Kiểm tra kết quả đo so với lý thuyết : - Công thức mạch phân áp : V1 = ( R1 / ( R1+ R2) ) * Vin = ( 500 / 700 ) * 12 = 8.571 V V2 = ( R1 / ( R1+ R2) ) * Vin = ( 200 / 700 ) * 12 = 3.428 V - Kết quả đo được gần đúng với lý thuyết do nhiều nguyên nhân có thể là sai số trên các thiết bị . Ghi chú : các máy đo DC cũng làm theo cách tương tự . 2. Cách dùng các ống dò để đo dòng hay áp . Một trong các phương pháp đơn giản hơn để đo dòng điện là dùng các ống dò vôn hay ampe . • Để lấy ống dò vôn chọn biểu tượng Voltage Probe trên thanh công cụ , Current Probe để đo dòng điện . • Đặt các ống dò vào các vị trí muốn . Chạy mô phỏng và xem kết quả. • Cách đặt ống dò cho ví dụ trên . Hình 3 - 4 : cách đặc các ống dò và kết quả khi chạy mô phỏng Luận văn tốt nghiệp Sinh Viên : Phạm Quốc Hiệp
So sánh kết quả với cách đo bằng đồng hồ : V1 = 4.39173 + 4.18367 = 5.5754 V V2 = 4.18367 + (-7.58504) = 3.401 V Kết luận : phép dùng các ống dò cho kết quả gần đúng với kết quả dùng đồng hồ đo . Và so với lý thuyết cũng không sai lệch nhiều . 3. Dùng máy đo dao động để đo dao động. - Chúng ta khảo sát vị dụ đơn giản dùng máy phát dao động và máy đo giao động . Hình 3 - 5: mạch nguyên lý cơ bản dùng máy phát , máy đo dao động. - Khi chúng ta chạy mô phỏng chương trình sẽ cung cấp cho ta hình dạng các máy phát và máy đo dao động như sau : Hình 3 – 6 : máy đo dao động Luận văn tốt nghiệp Sinh Viên : Phạm Quốc Hiệp Hình 3 – 7 : máy phát dao động. - Điều chỉnh các thông số của máy phát ,máy thu , các dạng tín hiệu của máy phát . - Xem kết quả thu được . - Chúng ta co thể dùng máy đo dao động để do dao động của tất cả các mạch nguyên lý cơ bản ,cũng như đo các linh kiện điện tử cơ bản khác . C – PHÂN TÍCH MẠCH BẰNG CÁC ĐỒ THỊ. * Biểu tượng chứa các đồ thị dùng cho phân tích mạch : - Phầm mềm proteus cung cấp cho người sử dụng một công cụ khá hữu dụng là các đồ thị phân tích : sóng, tần số, âm thanh, digital . - Biểu tượng lấy các đồ thị phân tích : - Khi chọn biểu tượng phân tích bằng đồ thị các đồ thị dùng phân tích nằm trong cửa sổ INSTRUMENTS , chọn biểu tượng đồ thị cần phân tích nhấn và giữ chuột trái để đặt đồ thị vào trang thiết kế đến khi đồ thị có độ lớn yêu cầu .
Các đặc tính cơ bản của cửa sổ Edit Graph : Stt Tên đồ thị Ý nghĩa Đồ thị sử dụng 1 Graph title Tựa đề của đồ thị phân tích Tất cả 2 Start time Thời gian bắt đầu quá trình phân tích 3 Stop time Thời gian kết thúc quá trình phân tích 4 Left Axis Label Nhãn trục trái 5 Right Axis Label Nhãn trục phải Transfer ,conformance, digital,analogue, digital,… 6 Reference Tần số 7 Start reference Tần số bắt đầu 8 Stop reference Tần số kết thúc 9 Sweep var Biến quét 10 Start value Trị số ban đầu AC,DC 11 Stop value Trị số kết thúc AC,DC 12 Nom. Value Trị số trung bình AC sweep, DC sweep, frequence ,noise , … Luận văn tốt nghiệp Sinh Viên : Phạm Quốc Hiệp 13 No. Steps Số bước phân tích 14 Interval Khoảng ngừng 15 No. Steps/Interval Khoảng ngừng bước 16 Play mode Mẫu phân tích 17 Loop time Thời gian lặp lại quá trình phân tích 18 Sample Bits Số bit lấy mẫu 19 Sample Rate Tốc độ lấy mẫu Audio 20 Max Frequency Tần số quét cao nhất Fourier 1. Phân tích Analog . - Khảo sát và phân tích mạch cơ bản sau : Hình 3 - 8 : mạch cơ bản dùng IC741 Luận văn tốt nghiệp Sinh Viên : Phạm Quốc Hiệp
Các bước phân tích mạch Analog : - Đặt công cụ lấy mẫu Vol qua biểu tượng đặt đầu dò vào ngõ ra của 741 . - Sửa tên tín hiệu lấy mẫu là Output .Nhấn chuột phải chuột tại biểu tượng tín hiệu sau đó nhấn chuột trái cửa sổ sửa tên có dạng sau : Hình 3 - 9 : cửa sổ chỉnh sửa tên tín hiệu lấy mẫu Vol Probe - Đặt lại tên cho tín hiệu là OUTPUT. - Lấy đồ thị phân tích Analogue từ biểu tượng trên thanh công cụ và đặ đồ thị vào trang thiết kế . Hình 3 - 10 : Hình dạng ban đầu của đồ thị đặ vào trang thiết kế - Sau khi đặt đồ thị vào trang thiết kế để chỉnh sửa các thông số cơ bản của đồ thị : chọn đồ thị hay vào menu Graph -> Edit Graph xuất hiện cửa sổ Edit Graph có dạng sau : Luận văn tốt nghiệp Sinh Viên : Phạm Quốc Hiệp Hình 3-11 : cửa sổ chỉnh sửa các tính chất của đồ thị - Chỉnh sửa các thông số theo yêu cầu phân tích : tên đồ thị , thời gian lấy mẫu phân tích . - Tiếp theo là đặt tín hiệu cần phân tích vào đồ thị vào menu Graph -> Add Trace cửa sổ để thêm tín hiệu phân tích vào đồ thị có dạng sau : Hình 3 - 12 : cửa sổ thêm các tín hiệu phân tích vào đồ thị - Ở ví dụ trên chúng ta dùng hai tín hiệu phân tích là Output ,Input . - Sau khi thêm tín hiệu cần phân tích xong để chạy phân tích đồ thị chọn đồ thị sau đó nhấn Space hay chọn Simulate Graph ( ) trong menu Graph. - Sau khi chương trình chạy phân tích xong kết quả đồ thị có dạng sau : Luận văn tốt nghiệp Sinh Viên : Phạm Quốc Hiệp Hình 3 - 13 : đồ thị kết quả phân tích Analogue 2. Phân tích tần số . - Dựa vào mạch cơ bản (hình 3 - 4) , chọn đồ thị phân tích tần số (Frequency) thêm vào trang thiết kế . - Vào Add Trace thêm tín hiệu OUTPUT vào đồ thị , ở đây ta phân tích hai tín hiệu đều là OUTPUT. - Vào trang Edit -> Graph sửa tần số vào là INPUT (Reference). - Tần số bắt đầu và tần số kết thúc phân tích . Hình 3 -14 : cửa sổ chỉnh sửa đồ thị phân tích tần số Luận văn tốt nghiệp Sinh Viên : Phạm Quốc Hiệp - Sau khi chạy đồ thị phân tích kết quả đồ thị có dạng như sau : Hình 3 -15 : Kết quả phân tích tần số . 3. Phân tích tiếng ồn (Noise) . - Đồ thị phân tích mạch 741 (hình 3-4) đồ thị phân tích tiếng ồn có dạng như sau . - Các thông số chỉnh như phân tích tần số . Hình 3 -16 : Kết quả đồ thị phân tích tiếng ồn. Luận văn tốt nghiệp Sinh Viên : Phạm Quốc Hiệp 4. Phân tích Digital . - Khảo sát và phân tích mạch cơ bản sau : Hình 3-17 : Mạch đếm vòng dùng IC 4017
Các bước phân tích tín hiệu ra đồ thị Digital : - Đặt các ống dò điện áp tùy trường hợp đầu ra ,ở đây có 9 tín hiệu ra từ Q0 -> Q8 và một tín hiệu xung clock vào . - Các bước lấy đồ thị và thêm các tín hiệu phân tích như ví dụ trên. - Sau khi chạy phân tích mạch kết quả đồ thị có dạng như sau. Hình 3 -18 : kết quả phân tích Digital Luận văn tốt nghiệp Sinh Viên : Phạm Quốc Hiệp 5. Phân tích âm thanh . - Xét mạch cơ bản sau : Hình 3 - 19 : Mạch cơ bản dùng phân tích tín hiệu âm thanh . - Chọn đồ thị phân tích âm thanh - Chỉnh sửa các thông số trong trang thuộc tính của đồ thị phân tích :
Start time : 0.00
Stoptime : 1.0m
Play mode : Input
Loop time : 2.0
Sample bits : 16
Sample rate : 44100
Sau khi chỉnh sửa các thông số của đồ thị chạy phân tích đồ thị kết quả thu được như sau: Hình 3-20 : Kết quả đồ thị mô phỏng audio Luận văn tốt nghiệp Sinh Viên : Phạm Quốc Hiệp 6. Phân tích Fourier . - Xét mạch phân tích cơ bản sau : Hình 3 -21 : Mạch cơ bản phân tích Fourier. - Chỉnh sửa các thông số cơ bản trong trang thuộc tính của đồ thị (tần số … ) và chạy phân tích mạch kết quả thu được códạng. - Các thông số đồ thị trong ví dụ :
Stop time : 100m
Frequency : 20k
Resolution :125 Hình 3 – 22 : Biểu đồ phân tích Fourier. Chú ý : các đồ thị trong phân tích có thể không hiển thị đầy đủ tính chất hay có thể không chính xác nếu như ta để quá nhỏ đồ thị phân tích ,để mở hoàn toàn cửa sổ đồ thị phân tích nhấn chuột trái tại tiêu đề cửa sổ . Lưu ý là cửa sổ lúc đó phải không được chọn . Luận văn tốt nghiệp Sinh Viên : Phạm Quốc Hiệp Vd: mở đồ thị phân tích tần số và phân tích Fourier . Hình 3 – 33 : cửa sổ đầy đủ của đồ thị phân tích tần số Luận văn tốt nghiệp Sinh Viên : Phạm Quốc Hiệp Hình 3 -34 : cửa sổ đầy đủ của đồ thị phân tích Fourier - Tại các cửa sổ của đồ thị phân tích chúng ta có thể dịch chuyển , phóng to , thu nhỏ đồ thị cần xem ,hay chỉnh sửa các thông số của đồ thị . - Ngoài ra chúng ta có thể lưư đồ thị thành các file bitmap , autocad , .. làm kết quả lưu lại nếu như chúng ta cần phân tích nhiều lần cho một đồ thị . - Muốn thoát ra trở về trang thiết kế nhấn ESC hay đóng đồ thị lại . Luận văn tốt nghiệp Sinh Viên : Phạm Quốc Hiệp CHƯƠNG IV: VIẾT CHƯƠNG TRÌNH VÀ CHẠY MÔ PHỎNG CHO MẠCH VI XỬ LÝ HỌ MCS51 I. CÁC PHẦN MỀM DÙNG SOẠN THẢO CHƯƠNG TRÌNH CHO VI XỬ LÝ. - Để viết chương trình cho vi xử lý chúng ta có thể dùng bất cứ phần mềm cơ bản nào đã biết , hay dùng chính phần mềm hỗ trợ trong Proteus có dạng gần như Notepad để soạn thảo . Proteus hỗ trợ SRCEDIT nằm tronng thư mục BIN của chương trình . - Điểm đặc biệt của SRCEDIT là phần mềm hỗ trợ nằm trong chương trình của Proteus giúp người lập trình có thể sửa chữa trực tiếp trong Proteus . Các phần mềm thường dùng : - SRCEDIT , NOTEPAD chạy trong WINDOW - NC5 chạy trong DOS Khi viết 1 chương trình cho vi xử lý họ MCS51 nên lưu tập tin lại dưới dạng ASM để người đọc biết được tập tin đó là nguồn cho biên dịch của vi xử lý . II. PHẦN MỀM DÙNG BIÊN DỊCH 1. Phần mềm dùng để biên dịch trong Proteus, môi trường để chạy. • Để biên dịch các tập tin nguồn của vi xử lý thì phải dùng tập tin biên dịch . Ptoteus hỗ trợ dịch ra các tập tin HEX, SDI để chạy mô phỏng trong Proteus. Các tập tin dùng biên dịch trong Proteus nằm trong thư mục TOOLS -> ASEM51 tại đường dẫn của ổ đĩa cứng cài đặt ( vd : C :\Program File\Labcenter Electronics\Proteus 6 Demonstration\Tools\ASM51 ). • Ngoài ra Proteus có thể hỗ trợ chạy tập tin HEX mà dùng các chương trình biên dịch khác như ASM51 .Tuy nhiên để chạy Debug thì phải dùng chương trình biên dịch của Proteus • Do các tập tin biên dịch chạy trong môi trường DOS nên khi chạy trong WIN sẽ có các cửa sổ DOS ,do đó để thuận lợi cho việc biên dịch các tập tin nguồn thì các tập tin nguồn nên nằm chung cùng thư mục của tập tin dùng biên dịch . Hay dùng các phần mềm DOS để cho việc biên dịch được đễ dàng . Hay dùng phần mềm hỗ trợ nhập lệnh trong Window như Window Commander . • VD : Để dịch tập tin nguồn trong thư mục ASEM51 có tên dongho.asm cấu trúc đơn giản như sau : C:\ASEM51>ASEM.EXE dongho.asm kết quả cho ta tập tin HEX dùng để nạp và tập tin LST là tập tin dùng xem lỗi nếu có trong chương trình . 2. Dịch từ tập tin ASM sang tập tin HEX để nạp vào vi xử lý hay tập tin LST dùng kiểm tra chương trình viết, tập tin SDI dùng xem hay chạy từng bước phục vụ cho việc sửa lỗi . • Cấu trúc dịch ra HEX : [DISK]:\ASEM51>ASEM..EXE FILE.ASM • Cấu trúc dịch ra SDI : [DISK]:\ASEM51>ASEMDDX..EXE FILE.ASM Luận văn tốt nghiệp Sinh Viên : Phạm Quốc Hiệp VD1: Dịch tập tin đồng hồ sang HEX và SDI ,tập tin dùng biên dịch nằm tại ổ đĩa C (chép hai tập tin biên dịch vào trong cùng 1 thư mục ở đây là ổ C ) C:\ASEM51 DONGHO.ASM C:\ASEMDDX DONGHO.LST VD2: Dịch tập tin đồng hồ sang HEX và SDI ,tập tin dùng biên dịch nằm tại ổ đĩa C ( dùng chương trình biên dịch ASM51 ) C:\ASM51 DONGHO.ASM -> file OBJ C:\OH DONGHO.OBJ -> file HEX Sau đó ta có thể dùng tập tin HEX này nạp vào 80C51 để chạy , tuy nhiên do Proteus không trợ giúp đầy đử cho các phần mềm biên dịch khác nên ta không thể chạy từng bước được . III. CÁCH NẠP TẬP TIN HEX VÀO VI XỬ LÝ . 1. Nạp trên chíp vi xử lý . • Để nạp cho chíp vi xử lý chúng ta dùng tập tin HEX khi đã dịch . - Nhấp chuột phải vào vi xử lý trong sơ đồ nguyên lý để chọn vi xử lý , sau đó nhấp chuột trái vào trang thuộc tính của vi xử lý kết quả như hình sau . Hình 4 – 1 : Cửa sổ thuộc tính vi xử lý 8051 Luận văn tốt nghiệp Sinh Viên : Phạm Quốc Hiệp - Tại dòng Program File chọn tập tin HEX để nạp cho vi xử lý . Ví dụ hình trên nạp tập tin DICHTRAI.HEX vào vi xử lý 8051 . - Cách nạp vào vi xử lý như trên khá phức tạp và mất nhiều thời gian do phải sửa ở phần mềm sửa và biên dịch lại . 2. Nạp vào nguồn tập tin ASM và chỉ định chương trình chạy và nguồn biên dịch . - Ban đầu khi mở Proteus chương trình không thể biên dịch được cách tự động để chương trình có thể biên dịch cách tự động khi chúng ta sửa chữa tập tin nguồn chúng ta làm theo cách sau . - Để nạp đường dẫn cho tập tin nguồn vào Proteus : vào menu source -> add remove source file cửa sổ thông báo có dạng sau : Hình 4 – 2 : cửa sổ tạo đường dẫn đến tập tin nguồn - Chọn NEW và chọn tập tin đuôi ASM cho chương trình cho vi xử lý . - Tại mục Code Generation Tool -> Chọn ASEM51 cho hệ vi xử lý họ MCS51 . - Nhấn OK để kết thúc việc chọn . ( ví dụ trên là chọn đường dẫn đến tập tin nguồn DICHTRAI.ASM ) Luận văn tốt nghiệp Sinh Viên : Phạm Quốc Hiệp 3. Cài đặt tham số cho Proteus có thể biên dịch tự động (thông qua tập tin ASM) . - Vào menu Source -> Define Code Generation Tools . . .cho cửa sổ có dạng như sau. Hình 4 - 3 : cửa sổ cài đặt chương trình biên dịch tự động Trong đó :
Code Generation Tool : đường dẫn cho tập tin dùng biên dịch ASEM ra tập tin HEX .
Make Rule : kiểm tra tập tin chương trình trong quá trình biên dịch . - Source Extn : tập tin nguồn - Command line : dòng lệnh cho công cụ kiểm tra .
%1 : cho tập tin nguồn .
%2 : cho tập tin object .
%S : cho đường dẫn .
%~ : cho tập tin DSN .
Debug Data Extration : tạo đường dẫn và tập tin cho biên dịch tập tin gỡ rối .
Disable automatic build rules : bỏ quá trình biên dịch và kiểm tra tự động. Luận văn tốt nghiệp Sinh Viên : Phạm Quốc Hiệp - Khi chúng ta điều chỉnh các thông số trên chúng ta có thể mở chương trình nguồn trong Proteus bằng cách vào menu Source chọn tập tin cần sửa . Hình 4 – 4 : menu chọn sửa tập tin nguồn - Sau khi chọn tập tin , Proteus sẽ tự động mở chương trình SCEDIT của nó cho chúng ta chỉnh sửa trực tiếp. Hình 4 – 5 : cửa sổ chương trình SCEDIT - Tại màn hình của SCEDIT chúng ta sửa lỗi , lưu và vào màn hình thiết kế chạy chương trình . Lúc đó proteus sẽ tự động biên dịch lại các tập tin phục vụ cho việc chạy và gỡ rối. - Trong quá trình sửa và chạy mô phỏng khi chúng ta viết chương trình mà có lỗi thì Proteus cũng có khả năng kiểm tra và thông báo dòng lỗi trong cửa sổ . Luận văn tốt nghiệp Sinh Viên : Phạm Quốc Hiệp Hình 4 – 6 : cửa sổ thông báo lỗi trong tập tin ASM - Ví dụ trên cho ta thông báo 3 lỗi các dòng 5,6,7 xem thông báo sửa lỗi và chạy . IV. CHẠY MÔ PHỎNG VÀ PHÂN TÍCH 1. Biểu tượng chạy mô phỏng :
Biểu tượng chạy toàn bộ chương trình thiết kế .
Biểu tượng chạy từng bước chương trình thiết kế.
Biểu tượng tạm dừng chương trình đang chạy ,hay chạy chương trình đang ở trạng thái tạm dừng.
Biểu tượng dừng toàn bộ chương trình đang chạy. Luận văn tốt nghiệp Sinh Viên : Phạm Quốc Hiệp 2. Chạy toàn bộ chương trình thiết kế. - Khi vi xử lý được nạp tập tin HEX , để chạy vi xử lý dùng biểu tượng Play phía dưới cửa sổ làm việc .Xem kết quả mô phỏng theo yêu cầu thực tế . VD : chúng ta chạy chương trình mạch mô phỏng mạch dịch trái trên port 0 của vi xử lý 8051 Hình 4 – 7 : Mạch vi xử lý đơn giản Tập tin ASM chạy mô phỏng P0 dịch trái : DICHTRAI.ASM org 0100h LOOP1: MOV A,#0FEH LOOP3: MOV P0,A CALL DELAY1S NE A,#80H,LOOP2 SJMP LOOP1 LOOP2: RL A JMP LOOP3 ;------------------------- ;CHUONG TRINH CON DELAY 1S ;------------------------- DELAY1S: MOV TMOD,#01H Luận văn tốt nghiệp Sinh Viên : Phạm Quốc Hiệp MOV R7,#20 N4: MOV TH0,#HIGH(-50000) MOV TL0,#LOW(-50000) SETB TR0 JNB TF0,$ CLR TR0 CLR TF0 DJNZ R7,N4 RET END - Dịch và nạp vào vi xử lý , sau khi chạy chúng ta sẽ thấy các LED sáng dần qua trái sau thời gian mỗi giây. - Khi chạy toàn bộ chương trình chúng ta có thể xem các kết quả dữ liệu xuất ra tại các cổng hay các thanh ghi dữ liệu của vi xử lý qua cửa sổ Watch Window. - Khi chương trình đang chạy toàn phần , chúng ta chỉ có thể mở một cửa sổ xem các thay đổi như các Port , thanh ghi . . . bằng cửa sổ Watch Window . - Để mở cửa sổ Watch Window khi chương trình đang chạy : vào menu Debug -> Watch Window .Cửa sổ Watch Window có dạng như sau : Hình 4 – 8 : cửa sổ Watch Window - Tại màn hình cửa sổ ta nhấn chuột phải chọn Add Item (By name) , hay nhấn Alt + N để vào trang chọn các cổng hay thanh ghi cần quan sát . Luận văn tốt nghiệp Sinh Viên : Phạm Quốc Hiệp Hình 4 – 9 : cửa sổ thêm các biến quan sát - Ví dụ trên chúng ta chọn Port 0 là port cần quan sát và TMOD . Các biến trong cửa sổ có thể quan sát bằng BIN,HEX ,INTEGER … trong Display Format khi nhấn chuột phải. 3. Chạy từng bước trong chương trình viết.
Proteus cung cấp cho ta một công cụ rất hữu ích để sửa lỗi các chương trình vi xử lý . Chúng ta có thể mở các cửa sổ về thanh ghi, bộ nhớ hay code dùng kiểm tra từng dòng lệnh trong chương trình chính của vi xử lý.
Các cửa sổ debug : Trong quá trình chạy từng bước một chương trình chúng ta có thể mở tất cả các cửa sổ chứa các giá trị , chứa mã nguồn ASM , nội dung trong RAM … Hình 4 – 10 : cửa sổ ram , thanh ghi ,lệnh sẽ thưc hiện … Luận văn tốt nghiệp Sinh Viên : Phạm Quốc Hiệp a. Cửa sổ CPU Source Code . - Cửa sổ CPU Source Code phải có tập tin SDI dịch ra trước đó bằng ASEMDDX.EXE nó cung cấp cho người viết chương trình công cụ xem chương trình viết cho vi xử lý chạy đúng yêu cầu chưa qua các bước cơ bản . - Ví dụ khi chạy Debug chương trình mạch vi xử lý đơn giản ở trên mở cửa sổ CPU Source Code trong menu Debug -> cửa sổ dạng sau : Hình 4 – 11 : cửa sổ chạy từng bước chương trình - Chọn tập tin của chương trình chạy trên vi xử lý dạng SDI .
Cách chạy từng bước. - Nhấn chuột trên biểu tượng phía dưới . - Chọn trên menu Debug. - Nhấn phím tắt Ctrl + F12.
Cách chạy một đoạn chương trình , sử dụng các điểm dừng . - Trong quá trình chạy để sửa lỗi cho chương trình nếu như chúng ta cứ để cho chương trình chạy từng bước lại sau mỗi lần sửa chữa thì làm mất thời gian . Vd : chạy từng bước đoạn chương trình đã biết trước là đúng ,hay chạy cả các bước trong chương trình con . Proteus cung cấp cho ta một cách rất mạnh để giúp người lập trình có thể sửa lỗi dễ dàng và có thể dừng tại dòng cảm thấy có lỗi . Luận văn tốt nghiệp Sinh Viên : Phạm Quốc Hiệp
Trong menu Debug : - Execute (F12) : chạy toàn bộ chương trình . - Step Over ( F10 ) : chạy từng bước bỏ qua chạy trong các chương trình con. - Step Into ( F11 ) : chạy từng bước cả trong chương trình con . - Step Out ( Crtl + F11 ) : chạy từng bước ngoài trang thiết kế. - Step To ( F10 ) : chạy đến vị trí hiện thời của con trỏ .
Chúng ta có thể chạy một đoạn của chương trình bằng cách đặt các điểm dừng. Khi nhấn nút Start chương trình sẽ chạy cho đến khi gặp điểm dừng . - Biểu tượng đặt điểm dừng trong cửa sổ Code : - Phím tắt để đặt điểm dừng : F9 - Muốn bỏ các điểm dừng chương trình chọn lại vào biểu tượng hay nhấn F9 hai lần .