برنامه پروتئوس چیست و چه کاربردی دارد؟ + بهترین منابع یادگیری نرم افزار پروتئوس

«پروتئوس» (Proteus) با نام کامل Proteus Design Suite ابزاری نرم‌افزاری است که مهندسان الکترونیک از آن برای ایجاد شماتیک مدار، شبیه‌سازی آن و طراحی بردهای مدار چاپی (PCB) استفاده می‌کنند. در این آموزش، ضمن معرفی برنامه پروتئوس و امکانات آن، با محیط این نرم‌افزار آشنا می‌شویم. البته می‌توانید نحوه کار با Proteus را با استفاده از فیلم‌های مجموعه آموزش پروتئوس Proteus – مقدماتی تا پیشرفته در فرادرس به راحتی و با مثال‌های کاربردی یاد بگیرید.

برنامه پروتئوس چیست ؟‌

به طور ساده، می‌توان گفت که برنامه پروتئوس نرم‌افزاری برای پیاده‌سازی مدارهای الکترونیکی، شبیه‌سازی آن‌ها و همچنین طراحی نقشه‌های PCB است.

فیلم آموزش مبانی ​الکترونیک – مفاهیم تئوریک و شبیه سازی در پروتئوس و اورکد Proteus و OrCAD در فرادرس

کلیک کنید

یکی از ویژگی‌های بارز برنامه پروتئوس این است که محیط آن شبیه دنیای واقعی است. این یعنی اینکه مثلاً در حال شبیه‌سازی مدار، می‌توانید دکمه‌ای را روشن یا خاموش کنید. از ابزار اندازه‌گیری استفاده کنید و... .

اولین نسخه از مجموعه‌ای که امروز به نام «پروتئوس دیزاین سوت» (Proteus Design Suite) آن را می‌شناسیم و محصول شرکت «لب‌سنتر الکترونیکز» (Labcenter Electronics) است، PC-B نامیده می‌شد و در سال ۱۹۸۸ توسط رئیس شرکت، جان جیمسون، برای DOS نوشته شده بود. پشتیبانی از Schematic Capture در سال 1990 دنبال و اندکی بعد از آن به ویندوز منتقل شد. شبیه‌سازی SPICE حالت مخلوط (Mixed mode) برای اولین بار در سال 1996 در پروتئوس ادغام شد و سپس شبیه‌سازی میکروکنترلر در سال 1998 به آن اضافه شد.

در سال 2002 و 2006 با اضافه کردن تنظیم خودکار مبتنی شکل، نسخه جدید دیگری از محصول با تجسم سه‌بعدی اضافه شد. اخیراً، IDE اختصاصی برای شبیه‌سازی در سال 2011 و ورود/خروج MCAD در سال 2015 اضافه شده است. پشتیبانی از طراحی با سرعت بالا از سال 2017 به نرم افزار پروتئوس اضافه شده است. انتشار محصولات دارای ویژگی به طور معمول دو ساله است، در حالی که بسته‌های خدمات مبتنی بر نگهداری هر زمان که لازم باشد منتشر می‌شوند.

برنامه پروتئوس چه امکاناتی دارد؟

پروتئوس دو قسمت اصلی دارد که یکی برای طراحی و ترسیم مدارهای مختلف استفاده می‌شود و دیگری برای طراحی شماتیک PCB است. اولی ISIS است که با آن می‌توان مدارها را طراحی و شبیه‌سازی کرد و دومی ARES است که برای طراحی یک برد مدار چاپی استفاده می‌شود. پروتئوس، همچنین قابلیت‌های مربوط به نمای سه‌بعدی طراحی در PCB را فراهم می‌کند.

بخش ISIS طیف گسترده‌ای از اجزا و قطعات را در کتابخانه خود دارد. این بخش دارای منابع، سیگنال ژنراتور، ابزار اندازه‌گیری و تجزیه و تحلیل مانند اسیلوسکوپ، ولت‌متر، آمپرمتر و غیره، پراب‌هایی برای نظارت بر زمان واقعی پارامترهای مدار، سوئیچ‌ها، نمایشگرها، بارهایی مانند موتورها و لامپ‌ها، اجزای گسسته مانند مقاومت‌ها، خازن‌ها، سلف‌ها، ترانسفورماتورها، مدارهای مجتمع دیجیتال و آنالوگ، سوئیچ‌های نیمه‌هادی، رله‌ها، میکروکنترلرها، پردازنده‌ها، سنسورها و غیره است.

بخش ARES طراحی PCB تا 14 لایه داخلی، با نصب سطحی یا سوراخ کامل را ارائه می‌دهد. این بخش با چاپ اجزای مختلف مانند IC، ترانزیستور، هدر، اتصالات و سایر اجزای گسسته تعبیه شده است. گزینه‌های مسیریابی خودکار و مسیریابی دستی نیز در اختیار طراح PCB قرار دارد تا بتواند به طور دلخواه برد را طراحی کند. شماتیک ترسیم شده در ISIS را می‌توان مستقیماً به ARES منتقل کرد.

شبیه‌سازی میکروکنترلر در پروتئوس با استفاده از یک فایل hex یا یک فایل اشکال‌زدایی در قسمت میکروکنترلر در شماتیک انجام می‌شود. سپس هر بخش الکترونیک آنالوگ و دیجیتال که به آن متصل است، به صورت همزمان شبیه‌سازی می‌شود. این امکان استفاده از پروتئوس را در طیف گسترده‌ای از نمونه‌سازی‌های پروژه در مواردی مانند کنترل موتور، کنترل دما و طراحی رابط کاربری فراهم می‌کند.

همچنین پروتئوس برای آموزش عمومی مورد استفاده قرار می‌گیرد و از آنجا که هیچ سخت‌افزاری با داشتن پروتئوس لازم نیست، استفاده از آن به عنوان ابزار آموزش راحت است. برنامه پروتئوس از طیف گسترده‌ای از میکروکنترلرها پشتیبانی می‌کند:‌

• میکروکنترلرهای PIC10 ،PIC12 ،PIC16 ،PIC18 ،PIC24 ،dsPIC33
• میکروکنترلرهای Atmel AVR (و Arduino)، 8051 و ARM Cortex-M3
• میکروکنترلرهای NXP 8051 ،ARM7 ،ARM Cortex-M0 و ARM Cortex-M3
• میکروکنترلر Texas Instruments MSP430 ،PICCOLO DSP و ARM Cortex-M3
• میکروکنترلرهای Freescale HC11 ،8086 و Parallax Basic Stamp

یکی دیگر از امکانات جالب برنامه پروتئوس ویژگی «Bill of materials» است. با استفاده از این قابلیت می‌توانید قیمت قطعات را وارد کرده و سپس فاکتور کل مدار را برای خود صادر کنید. پس از تعیین هزینه برای همه موارد، پروتئوس به طور خودکار فهرستی از تمام اجزای استفاده شده را با قیمت تکی و قیمت کل آن‌ها تهیه می‌کند.

مثال ساده طراحی مدار در برنامه پروتئوس

در این بخش، مثال ساده‌ای از رسم مدار در برنامه پروتئوس را بررسی می‌کنیم تا با محیط این برنامه آشنا شوید.

فیلم آموزش پروژه محور پروتئوس و کدویژن – ساخت بازی دوز با میکروکنترلر ATmega16 در فرادرس

کلیک کنید

مرحله 1: نرم‌افزار ISIS را باز کرده و New menu را در فهرست File انتخاب کنید.

مرحله 2: یک پنجره برای ذخیره طرح فعلی ظاهر می‌شود. ما در حال ایجاد یک فایل طراحی جدید هستیم، بنابراین می‌توانید بسته به محتوای پرونده موجود، Yes یا No را کلیک کنید. سپس یک پاپ‌آپ ظاهر می‌شود که می‌خواهد الگو را انتخاب کنید. این مورد شبیه انتخاب اندازه کاغذ هنگام چاپ اسناد در کامپیوتر است. می‌توانید پیش‌فرض یا با توجه به اندازه طرح مدار اندازه دلخواه را انتخاب کنید.

مرحله 3: یک صفحه طراحی بدون عنوان باز می‌شود، آن را مطابق با خواسته خود ذخیره کنید. بهتر است برای هر طرح‌بندی یک پوشه جدید ایجاد کنید، زیرا پرونده‌های دیگری را تولید می‌کند که از طرح شما پشتیبانی می‌کنند. البته اجباری در این کار نیست.

مرحله 4: برای انتخاب اجزا و قطعات، روی دکمه Component Mode کلیک کنید.

مرحله 5: روی گزینه Pick from Libraries کلیک کنید. این بخش دسته‌ای از قطعات موجود و یک گزینه جست‌وجو برای وارد کردن نام قطعه را نشان می‌دهد.

مرحله 6: قطعات را از دسته‌ها انتخاب کنید یا نام قطعه را در جعبه متن Keywords تایپ کنید.

تصویر زیر مثال انتخاب قطعه دکمه فشاری (پوش باتون) را نشان می‌دهد. بر این اساس اجزا را انتخاب کنید.

مرحله 7: اجزای انتخاب شده در لیست قطعات ظاهر می‌شوند. قطعات را انتخاب کرده و با کلیک چپ آن‌ها را در صفحه طراحی قرار دهید.

تمام قطعات مورد نیاز را قرار داده و سیم‌ها را مسیریابی کنید تا اتصال برقرار شود. با selection mode بالای component mode یا component mode امکان اتصال سیم فراهم می‌شود. برای برقراری ارتباط از یک ترمینال به دیگری کلیک چپ کنید. روی سیم متصل یا قطعه دوبار کلیک راست کنید تا به ترتیب، اتصال یا قطعه حذف شود.

روی قطعه دوبار کلیک کنید تا مشخصات آن را ویرایش کنید و روی Ok کلیک کنید.

مرحله 8: پس از اتصال مدار، روی دکمه play کلیک کنید تا شبیه‌سازی اجرا شود.

در این مثال، با کلیک روی دکمه در هنگام شبیه‌سازی می‌توان LED را روشن کرد.

در هر زمان می‌توان شبیه‌سازی را به صورت موقتی یا دائمی متوقف کرد.

منابع یادگیری نرم افزار پروتئوس چه هستند؟

مانند سایر نرم‌افزارها، برنامه پروتئوس نیز حاوی اسناد و راهنماهایی است که با استفاده از آن‌ها می‌توان کار با برنامه را فراگرفت. همچنین، می‌توان به وب‌سایت (+) شرکت سازنده آن نیز مراجعه کرد.

فیلم آموزش پروژه محور پروتئوس و کدویژن – ساخت بازی دوز با میکروکنترلر ATmega16 در فرادرس

کلیک کنید

البته پر واضح است که استفاده از فیلم‌های آموزشی مناسب که توسط مدرسان متخصص و کارکرده در این زمینه ارائه شده باشد، سرعت و کیفیت یادگیری نرم افزار پروتئوس را بالاتر خواهد برد. بدین منظور، فیلم‌های آموزشی ویژه‌ای توسط فرادرس و با همکاری افراد خبره در این زمینه تهیه شده است که برای یادگیری این نرم‌افزار می‌توانید از آن‌ها استفاده کنید. در بخش‌ای بعدی این فیلم‌های آموزشی را معرفی خواهیم کرد.

معرفی فیلم آموزش تحلیل و طراحی مدار با پروتئوس Proteus

یکی از آموزش‌های آشنایی با نرم افزار پروتئوس، آموزش تحلیل و طراحی مدار با پروتئوس Proteus است که توسط فرادرس در ۳ ساعت و ۱۰ دقیقه و در قالب ۷ درس تهیه شده است. در درس یکم محیط نرم افزار پروتئوس معرفی می‌شود. در درس دوم، فایل شماتیک مدار با مثالی ساده با عنوان طراحی مدار یک سو ساز با قابلیت انتخاب پیک مثبت یا منفی و مثالی دیگر با عنوان طراحی شارژر برای LED ارائه شده است. موضوع درس سوم، انواع تحلیل‌ها در نرم افزار Proteus (شامل DC ،AC، فرکانسی، DC Sweep و AC Sweep) روی تقویت‌کننده امیتر مشترک و بیس مشترک است. همچنین، در این فصل به طراحی مدارات دیجیتال و طراحی نیم‌جمع‌کننده نیز پرداخته شده است.

در درس چهارم، شبیه‌سازی مدارات میکرو‌کنترلی، شامل نحوه ریختن کد هگز (Hex) در میکروکنترلر به همراه نحوه شبیه‌سازی آن ارائه شده است. روش‌های ساده‌سازی ترسیم مدار به منظور جلوگیری از پیچیدگی مدار، روش‌های کاهش حجم سیم‌کشی، طراحی مدار در چند صفحه جدا از هم و طراحی زیر مدار به منظور ساده‌سازی ترسیم و فهم راحت‌تر شماتیک موضوعات درس پنجم را تشکیل می‌دهد. در درس ششم به ایجاد تغییرات در پکیج شماتیک و PCB قطعات و در نهایت، در درس هفتم به طراحی PCB مدار در نرم افزار Proteus پرداخته شده است.

• برای مشاهده فیلم آموزش تحلیل و طراحی مدار با پروتئوس Proteus + اینجا کلیک کنید.

معرفی فیلم آموزش آردوینو در نرم افزار پروتئوس (برنامه نویسی و شبیه سازی همراه با پیاده سازی چند پروژه)

یکی دیگر از آموزش‌های مرتبط با برنامه پروتئوس فیلم آموزش آردوینو در نرم افزار پروتئوس (برنامه نویسی و شبیه سازی همراه با پیاده سازی چند پروژه) است که در ۸ ساعت و ۵۱ دقیقه و در قالب ۶ درس توسط فرادرس تهیه شده است. در درس یکم این فیل آموزشی، آردوینو، مزایا و ویژگی‌های آن بیان شده است. موضوع درس دوم کار با متغیرها و رشته‌ها است. کار با پورت‌‌های I/O و امکانات سخت‌افزاری آردوینو در درس سوم شرح داده شده است. در درس چهارم آموزش، به ساختارهای کنترل برنامه‌نویسی آردوینو پرداخته شده است. موضوع درس پنجم پروتکل‌های ارتباطی است و در نهایت، در درس ششم پروژه‌های برنامه‌نویسی بررسی شده‌اند.

• برای مشاهده فیلم آموزش آردوینو در نرم افزار پروتئوس (برنامه نویسی و شبیه سازی همراه با پیاده سازی چند پروژه) + اینجا کلیک کنید.

معرفی فیلم آموزش پروتئوس (Proteus) - طراحی مدار واحد محاسبه و منطق ‎‎(ALU)‎

یکی از آموزش‌های فرادرس درباره نرم افزار پروتئوس آموزش پروتئوس (Proteus) - طراحی مدار واحد محاسبه و منطق ‎‎(ALU)‎ است که زمان آن ۳ ساعت و ۳۷ دقیقه بوده و در ۵ درس تهیه شده است. در درس یکم آموزش مالتی‌پلکسر و جمع‌کننده معرفی شده‌اند. در درس دوم، جمع‌کننده و تفریق‌کننده و مدار حساب در پروتئوس ارائه شده است. موضوع درس سوم طراحی مدار حساب در پروتئوس (Proteus) است. در درس چهارم طراحی مدار منطقی در پروتئوس و معرفی مدار شیفت ارائه شده است. در نهایت، موضوع درس پنجم طراحی مدارشیفت در پروتئوس (Proteus) است.

• برای مشاهده فیلم آموزش پروتئوس (Proteus) - طراحی مدار واحد محاسبه و منطق ‎‎(ALU)‎ + اینجا کلیک کنید.