序
Labcenter公司推出的系統(tǒng)級(jí)仿真設(shè)計(jì)工具Proteus，由于其強(qiáng)大的系統(tǒng)仿真功能、支持主流微控制器、豐富的外圍設(shè)備與虛擬儀器模型，大大推進(jìn)了電子與嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的自動(dòng)化程度與效率，得到了企業(yè)和教育界的一致推崇。
在中國(guó)教育領(lǐng)域，Proteus仿真平臺(tái)已經(jīng)成為電子信息類專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)不可或缺的仿真平臺(tái)，在數(shù)字電路、模擬電路、單片機(jī)原理與應(yīng)用、嵌入式系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)硬件和電子設(shè)計(jì)等課程中，Proteus仿真平臺(tái)精確地模擬了系統(tǒng)運(yùn)行的細(xì)節(jié)，掲示了電路運(yùn)行的秘密，呈現(xiàn)了代碼、處理器與外圍設(shè)備的相互作用關(guān)系，為電子課程群的實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供了強(qiáng)大的技術(shù)支持，使理虛實(shí)一體化教學(xué)成為現(xiàn)實(shí)。
隨著電子技術(shù)向智能硬件技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)方向演繹，Arduino、Raspberry Pi等標(biāo)準(zhǔn)硬件應(yīng)運(yùn)而生，這大大降低了智能硬件、物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)門(mén)檻，開(kāi)發(fā)者不需過(guò)多關(guān)注硬件細(xì)節(jié)，只需采用通用程序開(kāi)發(fā)技術(shù)就可快速形成系統(tǒng)。
Proteus Visual Designer for Arduino就是Labcenter公司為Arduino系統(tǒng)的仿真開(kāi)發(fā)提供的又一強(qiáng)大的設(shè)計(jì)平臺(tái)，它把基于流程圖的可視化設(shè)計(jì)技術(shù)與VSM強(qiáng)大的仿真技術(shù)結(jié)合，使得開(kāi)發(fā)者甚至只需設(shè)計(jì)流程圖就可生成代碼，并在設(shè)計(jì)電路上仿真運(yùn)行及調(diào)試，然后下載到實(shí)際硬件上，設(shè)計(jì)就完成了。Labcenter還為系統(tǒng)增加了兩款機(jī)器人模型，使得設(shè)計(jì)尋跡小車、避障機(jī)器人等項(xiàng)目變得簡(jiǎn)單有趣。
本書(shū)是周潤(rùn)景教授及其團(tuán)隊(duì)共同努力的成果和智慧結(jié)晶，詳盡闡述了Proteus Visual Designer for Arduino 的技術(shù)細(xì)節(jié)、開(kāi)發(fā)技巧，并收集與開(kāi)發(fā)了大量案例，使得Labcenter這個(gè)可視化設(shè)計(jì)利器可以很快地服務(wù)中國(guó)的開(kāi)發(fā)者、教師與學(xué)生。
本書(shū)除可作為開(kāi)發(fā)者的指導(dǎo)用書(shū)外，在教學(xué)領(lǐng)域還可作為機(jī)器人、物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域的創(chuàng)客課程教學(xué)教材，也可作為單片機(jī)、嵌入式系統(tǒng)等課程先導(dǎo)課程的教材。
廣州市風(fēng)標(biāo)電子技術(shù)有限公司 匡載華


前言
Proteus可視化設(shè)計(jì)軟件包含Arduino功能擴(kuò)展板和外圍設(shè)備模塊。庫(kù)包括所有常用的顯示器、按鈕、開(kāi)關(guān)、傳感器和電機(jī)，以及更強(qiáng)大的器件（如TFT顯示屏、SD卡和音頻播放器）。用戶以拖放的方式和相對(duì)少的手動(dòng)輸入來(lái)設(shè)計(jì)原理圖，可視化設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化了編程和控制外圍設(shè)備的方式，用戶僅需要掌握微控制器的基本架構(gòu)，就可以進(jìn)行可視化設(shè)計(jì)，大大降低對(duì)編程和控制邏輯的設(shè)計(jì)要求。完整的Arduino/Grove工程可在沒(méi)有硬件設(shè)備的情況下，進(jìn)行仿真功能設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)，節(jié)省硬件驗(yàn)證的時(shí)間。用戶也可以繼續(xù)在Proteus VSM工作環(huán)境下用C++或匯編語(yǔ)言對(duì)同一個(gè)硬件進(jìn)行編程。
本書(shū)介紹了Visual Designer的各種功能及實(shí)例工程和演示。對(duì)傳統(tǒng)編程而言，學(xué)習(xí)C或C++抑或其他一些機(jī)器代碼語(yǔ)言的難度極高，熟練運(yùn)用其進(jìn)行設(shè)計(jì)就更難了。對(duì)單片機(jī)來(lái)說(shuō)，傳統(tǒng)的8位單片機(jī)有著非常煩瑣和復(fù)雜的控制邏輯，更不用說(shuō)32位單片機(jī)了。對(duì)一般的外圍設(shè)備而言，其對(duì)存儲(chǔ)器級(jí)別往往有著非常復(fù)雜的控制方式。對(duì)程序設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)不是很豐富的工作者來(lái)說(shuō)，這些問(wèn)題會(huì)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)帶來(lái)極大的不便，但是Visual Designer的出現(xiàn)，無(wú)疑讓以上問(wèn)題得以解決。
本書(shū)分為6章，其主要內(nèi)容如下。
第1章：介紹Visual Designer可視化程序設(shè)計(jì)編輯環(huán)境、編輯技巧、流程圖模塊，以及調(diào)試布局環(huán)境、仿真與調(diào)試技巧。
第2章：介紹Arduino開(kāi)發(fā)板的基礎(chǔ)知識(shí)，以及Arduino開(kāi)發(fā)板在Visual Designer中的使用方法。
第3章：介紹Visual Designer外圍設(shè)備，包括Adafruit 擴(kuò)展板、Breakout Board分線板、Grove傳感設(shè)備和電機(jī)控制。本章對(duì)各種類型的設(shè)備模塊均從概念、電路原理圖、可視化命令、簡(jiǎn)單實(shí)例等方面做了詳細(xì)的介紹。
第4章：介紹5個(gè)基本功能簡(jiǎn)單的教程實(shí)例，包括閃爍的LED燈、迷你夜燈、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、電機(jī)控制、外圍設(shè)備設(shè)計(jì)。
第5章：介紹利用Visual Designer進(jìn)行仿真的多個(gè)電路實(shí)例，包括數(shù)控直流穩(wěn)流電源電路、溫室環(huán)境測(cè)量電路、電阻測(cè)量、步進(jìn)電機(jī)、信號(hào)發(fā)生器、智能窗簾、新型交通燈、數(shù)控穩(wěn)壓電源和室內(nèi)天然氣泄漏報(bào)警裝置。
第6章：以介紹機(jī)器人控制為例詳細(xì)介紹可視化命令的使用方法，讓讀者以點(diǎn)概面地對(duì)可視化設(shè)計(jì)有更加深刻的認(rèn)識(shí)。
本書(shū)由周潤(rùn)景、邵盟、李楠編著，其中第1章和第4—6章由周潤(rùn)景編寫(xiě)，第2章由邵盟編寫(xiě)，第3章由李楠編寫(xiě)。全書(shū)由周潤(rùn)景教授統(tǒng)稿和定稿。本書(shū)參考了廣州市風(fēng)標(biāo)電子技術(shù)有限公司提供的Arduino設(shè)計(jì)相關(guān)資料, 在此表示衷心的感謝。
在本書(shū)編寫(xiě)過(guò)程中，作者力求完美，但由于水平有限，書(shū)中難免存在不妥及疏漏之處，敬請(qǐng)廣大讀者批評(píng)指正。
編著者