基于Proteus的Arduino可视化设计 pdf下载

本书是基于Proteus 8.5的Visual Designer教程，围绕Arduino 328开发板的一些具体实例进行讲解，包括软件操作、设计原理、可视化程序设计、系统仿真等。本书首先从Visual Designer的界面入手，对界面的编辑环境和调试环境进行了详细介绍，使得初学者能够快速熟悉、掌握Visual Designer的各项功能；其次对Arduino 开发板及其与外围设备在Visual Designer中的应用进行了详细介绍，其中包括Arduino开发板的结构、性能、特点、相关参数、可视化命令等，以及各种类型外围设备的原理、可视化命令、实例等，使读者进一步掌握Arduino开发板及其外围设备在Visual Designer中的应用；最后以实例的形式由浅入深地进行了分析，以使读者更全面地掌握Visual Designer项目的制作及可视化程序设计。

周润景教授，中国电子学会高级会员，IEEE/EMBS会员，国家自然科学基金项目"高速数字系统的信号与电源完整性联合设计与优化”等多项***、省部级科研项目负责人，主要从事模式识别与智能系统、控制工程的研究与教学工作，具有丰富的教学与科研经验。

第1章 Proteus Visual Designer
1．1 认识Visual Designer
1．2 Visual Designer编辑环境
1．3 Visual Designer编辑技巧
1．4 Visual Designer流程图模块
1．5 Visual Designer调试布局环境
1．6 Visual Designer仿真与调试技巧
1．6．1 系统级仿真
1．6．2 调试技巧
思考与练习
第2章 Arduino开发板
2．1 Arduino的历史
2．2 Arduino Uno概述
2．3 Arduino Uno R3/ATmega328芯片硬件功能
2．4 Visual Designer中的 Arduino
思考与练习
第3章 Visual Designer外围设备
3．1 Adafruit 扩展板
3．1．1 16通道PWM伺服器
3．1．2 Relay继电器
3．1．3 Arduino数据记录器
3．1．4 IL9341 TFT显示器
3．1．5 Adafruit NeoPixel Shield
3．1．6 ST 7735R 显示器
3．1．7 Adafruit网格屏
3．1．8 Wave Shield
3．1．9 气象站模拟器
3．2 Breakout Board分线板
3．2．1 Arduino 16×2字符型液晶显示器
3．2．2 Arduino BMP180数字压力温度传感器
3．2．3 数字开关按钮
3．2．4 蜂鸣器模块
3．2．5 Arduino 压电发声器模块
3．2．6 DHT11温湿度传感器模块
3．2．7 HYT271数字温湿度传感器模块
3．2．8 通用输入电压模块
3．2．9 Virtual GPS
3．2．10 霍尔效应电流传感器模块
3．2．11 基于AD8495的K型热电偶放大器测温模块
3．2．12 Arduino LED模块
3．2．13 Arduino MCP23008 I/O扩展器
3．2．14 MCP3208 12位模数转换器
3．2．15 MCP4921 12位数模转换器
3．2．16 Arduino MPX4250AP气压计
3．2．17 Arduino PCD8544诺基亚3310液晶显示屏
3．2．18 Arduino DS1307实时时钟模块
3．2．19 Arduino旋转角度传感器模块
3．2．20 SPI接口的SD卡模块
3．2．21 Arduino伺服电机模块
3．2．22 Arduino开关模块
3．2．23 Arduino TC74温度传感器模块
3．2．24 基于 MCP23008的Arduino键盘模块
3．3 Grove传感设备
3．3．1 Grove 128×64 OLED显示屏
3．3．2 Grove 4-Digit Display Module
3．3．3 Grove Button
3．3．4 Grove Buzzer
3．3．5 Grove Differential Amplifier Module
3．3．6 Grove I2C 12-bit ADC
3．3．7 Grove Infrared Proximity Sensor Module
3．3．8 Grove RGB LCD Module
3．3．9 Grove LED bar Module
3．3．10 Grove LED
3．3．11 Grove Light Sensor
3．3．12 Grove Luminance Sensor
3．3．13 Grove Relay
3．3．14 Rotary Angle Sensor
3．3．15 Grove RTC Module
3．3．16 Grove Servo
3．3．17 Grove Sound Sensor
3．3．18 Grove Switch
3．3．19 Grove Temperature Sensor
3．3．20 Grove Terminal Module
3．3．21 Grove Touch Sensor Module
3．3．22 Grove Ultrasonic Ranger Module
3．3．23 Grove Voltage Divider Module
3．4 电机控制
3．4．1 具有直流电机及步进电机的电机模块
3．4．2 带两个步进电机的电机模块V2
3．4．3 带4个直流电机的电机模块V2
3．4．4 带直流电机的Arduino电机模块（R3）
3．4．5 带步进电机的Arduino电机模块（R3）
3．4．6 Arduino智能机器人Turtle
思考与练习
第4章 教程实例
4．1 闪烁的LED灯
4．2 迷你夜灯
4．3 数据存储
4．4 电机控制
4．5 外围设备设计
思考与练习
第5章 电路实例仿真
5．1 数控直流稳流电源电路
5．2 温室环境测量电路
5．3 电阻测量
5．4 步进电机
5．5 信号发生器
5．6 智能窗帘
5．7 新型交通灯
5．8 数控稳压电源
5．9 室内天然气泄漏报警装置
思考与练习
第6章 智能机器人与可视化命令
6．1 智能小车
6．2 避障小车
6．2．1 工程设置
6．2．2 可视化编程设计
6．2．3 仿真和调试
6．2．4 设置断点
6．2．5 物理小车编程
6．3 可视化命令参考
6．3．1 Funduino小车
6．3．2 Zumo小车
6．3．3 机械力
思考与练习
参考文献

序

Labcenter公司推出的系统级仿真设计工具Proteus，由于其强大的系统仿真功能、支持主流微控制器、丰富的外围设备与虚拟仪器模型，大大推进了电子与嵌入式系统设计的自动化程度与效率，得到了企业和教育界的一致推崇。

在中国教育领域，Proteus仿真平台已经成为电子信息类专业实验教学不可或缺的仿真平台，在数字电路、模拟电路、单片机原理与应用、嵌入式系统、计算机硬件和电子设计等课程中，Proteus仿真平台精确地模拟了系统运行的细节，掲示了电路运行的秘密，呈现了代码、处理器与外围设备的相互作用关系，为电子课程群的实验教学提供了强大的技术支持，使理虚实一体化教学成为现实。

随着电子技术向智能硬件技术、物联网技术方向演绎，Arduino、Raspberry Pi等标准硬件应运而生，这大大降低了智能硬件、物联网系统的开发门槛，开发者不需过多关注硬件细节，只需采用通用程序开发技术就可快速形成系统。

Proteus Visual Designer for Arduino就是Labcenter公司为Arduino系统的仿真开发提供的又一强大的设计平台，它把基于流程图的可视化设计技术与VSM强大的仿真技术结合，使得开发者甚至只需设计流程图就可生成代码，并在设计电路上仿真运行及调试，然后下载到实际硬件上，设计就完成了。Labcenter还为系统增加了两款机器人模型，使得设计寻迹小车、避障机器人等项目变得简单有趣。

本书是周润景教授及其团队共同努力的成果和智慧结晶，详尽阐述了Proteus Visual Designer for Arduino 的技术细节、开发技巧，并收集与开发了大量案例，使得Labcenter这个可视化设计利器可以很快地服务中国的开发者、教师与学生。

本书除可作为开发者的指导用书外，在教学领域还可作为机器人、物联网等领域的创客课程教学教材，也可作为单片机、嵌入式系统等课程先导课程的教材。

广州市风标电子技术有限公司 匡载华

前言

Proteus可视化设计软件包含Arduino功能扩展板和外围设备模块。库包括所有常用的显示器、按钮、开关、传感器和电机，以及更强大的器件（如TFT显示屏、SD卡和音频播放器）。用户以拖放的方式和相对少的手动输入来设计原理图，可视化设计简化了编程和控制外围设备的方式，用户仅需要掌握微控制器的基本架构，就可以进行可视化设计，大大降低对编程和控制逻辑的设计要求。完整的Arduino/Grove工程可在没有硬件设备的情况下，进行仿真功能设计和开发，节省硬件验证的时间。用户也可以继续在Proteus VSM工作环境下用C++或汇编语言对同一个硬件进行编程。

本书介绍了Visual Designer的各种功能及实例工程和演示。对传统编程而言，学习C或C++抑或其他一些机器代码语言的难度极高，熟练运用其进行设计就更难了。对单片机来说，传统的8位单片机有着非常烦琐和复杂的控制逻辑，更不用说32位单片机了。对一般的外围设备而言，其对存储器级别往往有着非常复杂的控制方式。对程序设计经验不是很丰富的工作者来说，这些问题会给系统设计带来极大的不便，但是Visual Designer的出现，无疑让以上问题得以解决。

本书分为6章，其主要内容如下。

第1章：介绍Visual Designer可视化程序设计编辑环境、编辑技巧、流程图模块，以及调试布局环境、仿真与调试技巧。

第2章：介绍Arduino开发板的基础知识，以及Arduino开发板在Visual Designer中的使用方法。

第3章：介绍Visual Designer外围设备，包括Adafruit 扩展板、Breakout Board分线板、Grove传感设备和电机控制。本章对各种类型的设备模块均从概念、电路原理图、可视化命令、简单实例等方面做了详细的介绍。

第4章：介绍5个基本功能简单的教程实例，包括闪烁的LED灯、迷你夜灯、数据存储、电机控制、外围设备设计。

第5章：介绍利用Visual Designer进行仿真的多个电路实例，包括数控直流稳流电源电路、温室环境测量电路、电阻测量、步进电机、信号发生器、智能窗帘、新型交通灯、数控稳压电源和室内天然气泄漏报警装置。

第6章：以介绍机器人控制为例详细介绍可视化命令的使用方法，让读者以点概面地对可视化设计有更加深刻的认识。

本书由周润景、邵盟、李楠编著，其中第1章和第4—6章由周润景编写，第2章由邵盟编写，第3章由李楠编写。全书由周润景教授统稿和定稿。本书参考了广州市风标电子技术有限公司提供的Arduino设计相关资料, 在此表示衷心的感谢。

在本书编写过程中，作者力求完美，但由于水平有限，书中难免存在不妥及疏漏之处，敬请广大读者批评指正。

编著者