電子設(shè)計(jì)仿真軟件的應(yīng)用

電子設(shè)計(jì)仿真軟件的應(yīng)用

作為一名自動(dòng)和電子金融專業(yè)的學(xué)生，他們必須學(xué)習(xí)基礎(chǔ)電工、模擬電路、數(shù)字電路、單車原理和接口等最重要的專業(yè)課程。這門課與教育相關(guān)的實(shí)驗(yàn)鏈接很多，需要完整的實(shí)驗(yàn)設(shè)施。硬件投資大。創(chuàng)建虛擬實(shí)驗(yàn)室，利用電子單元格模仿軟件進(jìn)行輔助教學(xué)，具有直觀、形象的特點(diǎn)。教師和學(xué)生可以從傳統(tǒng)的教育模式中分離出來，體驗(yàn)理論與理論有機(jī)結(jié)合，從而獲得良好的教育效果。例如，大大提高模擬數(shù)量混合模擬的數(shù)量、orc及其目的。模擬系統(tǒng)設(shè)計(jì)的maxfii和功能測(cè)試；模擬系統(tǒng)的模擬軟件summas、系統(tǒng)調(diào)用等。本文介紹了兩種最常用的模擬軟件：模擬和模擬，以完成實(shí)驗(yàn)室中大多數(shù)電子技術(shù)的實(shí)驗(yàn)，尤其是蟲象模擬軟件。它不僅可以模擬模擬、數(shù)字和模型的混合電路，還可以模擬大米。它在電子工程領(lǐng)域的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)中非常實(shí)用。1多功能電子電路模擬軟件1.1系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)Multisim是加拿大InteractiveImageTechnologies公司推出的專門用于電子電路仿真的“虛擬電子工作臺(tái)”軟件,其功能非常強(qiáng)大.目前常用的版本是Multisim2001,具有如下的功能特點(diǎn).(1)豐富的虛擬元件和測(cè)試儀器.Multisim提供了數(shù)千種電路元件,包括基本獨(dú)立元件、集成電路、源器件、基本顯示器件和其他元器件(繼電器、電磁鐵、直流電機(jī)等),還可擴(kuò)充或新建元器件庫;測(cè)試儀器包括數(shù)字萬用表、函數(shù)發(fā)生器、多綜示波器、掃頻儀、頻率計(jì)、邏輯分析儀等十幾種常用的電子儀器.(2)多種分析功能.Multisim提供了詳細(xì)的電路分析手段,不僅可以完成電路的瞬態(tài)和穩(wěn)態(tài)分析、時(shí)域和頻域分析、器件的線性和非線性分析、電路的噪聲分析和失真分析等,而且還提供了離散傅里葉分析、電路零極點(diǎn)分析、交直流靈敏度分析和電路容差分析等共計(jì)27種電路分析方法.(3)兼容性好.Multisim的器件模型和分析方法都是建立在SPICE仿真程序的基礎(chǔ)上,因此與SPICE的網(wǎng)格兼出PCB文件,能將設(shè)計(jì)好的電路文件直接輸出到常用的一些電子電路排版軟件如Protel等.1.2可視化效果.Multisim具有界面直觀,操作簡(jiǎn)單、方便的優(yōu)點(diǎn).將其應(yīng)用到教學(xué)中,一方面克服了實(shí)驗(yàn)室在元器件品種、規(guī)格和數(shù)量上不足的限制,避免了使用中儀器損壞等不利因素,節(jié)約大量實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi),另一方面由于它具有動(dòng)態(tài)可視化效果,即數(shù)碼管能夠發(fā)光、熔斷絲可以燒斷、蜂鳴器能夠發(fā)聲等,形象地表征了電路的動(dòng)態(tài)特性.通過在課堂的演示,其逼近真實(shí)的集成實(shí)驗(yàn)環(huán)境,好像在實(shí)驗(yàn)室搭接電路一樣,可以幫助學(xué)生更快、更好地消化掌握課堂講授的內(nèi)容,加深對(duì)概念、原理的理解.還可以通過電路仿真,使學(xué)生學(xué)習(xí)常用的電子測(cè)量?jī)x器和儀表的使用方法,掌握常用的電路的設(shè)計(jì)方法;另外,通過對(duì)被仿真電路中的元件設(shè)置各種故障,從而觀察到在不同故障情況條件下的電路工作狀態(tài),因而學(xué)生就能更大膽的去嘗試、去實(shí)驗(yàn).通過驗(yàn)證型、測(cè)試型、設(shè)計(jì)型、糾錯(cuò)型和創(chuàng)新型等不同形式的針對(duì)性訓(xùn)練,能進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的分析、應(yīng)用和創(chuàng)新能力.1.3元件的電路與仿真分析下面以555集成定時(shí)器為例,說明其應(yīng)用.555與R1、R2、RP、VD1、VD2、C1、C2組成多諧振蕩器.占空比D從0.01%-99.9%之間可調(diào).仿真電路如下圖1所示,其仿真步驟如下:(1)進(jìn)入Multisim2001工作環(huán)境界面,從“Basic”元件箱中調(diào)出電阻、可變電阻、電容,從“diode”庫中調(diào)出二極管,從“Timer”元器件箱中調(diào)出555定時(shí)器,從“Source”元件箱中調(diào)出直流電壓源和接地符號(hào),從工作界面的右側(cè)儀器箱中調(diào)出“雙蹤示波器”.按照電路原理圖排列各元件.(2)電路布線及參數(shù)設(shè)置:將鼠標(biāo)放于元件管腳上或儀器接口上,鼠標(biāo)指示變?yōu)椤?”形狀后,移動(dòng)鼠標(biāo)至另一元件管腳,即完成兩者之間的連接.用鼠標(biāo)雙擊被編輯的元件,在彈出的對(duì)話框中設(shè)置元件參數(shù).(3)仿真分析:進(jìn)入仿真電路圖1,啟動(dòng)仿真開關(guān),依次調(diào)節(jié)電位器RP的百分比.當(dāng)RP在5%-95%位置之間變動(dòng)時(shí),用示波器可分別測(cè)出A點(diǎn)的波形和輸出波形.下圖2給出了RP調(diào)節(jié)在95%位置時(shí),示波器上顯示的方波的波形.若改變R1(R2)和C1的參數(shù),即可改變振蕩頻率,在示波器上可看到不同頻率的方波.2單孔模擬軟件2.1系統(tǒng)的功能和特點(diǎn)Proteus是英國(guó)Labcenter公司開發(fā)的EDA軟件.它是一個(gè)完整的嵌入式系統(tǒng)軟、硬件設(shè)計(jì)仿真平臺(tái),包括原理圖輸入系統(tǒng)ISIS、帶擴(kuò)展的ProSpice混合模擬仿真器、動(dòng)態(tài)器件庫、高級(jí)圖形分析模塊和處理器虛擬系統(tǒng)仿真模型VSM.功能極其強(qiáng)大,具有如下的特點(diǎn).(1)實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)仿真和SPICE電路仿真相結(jié)合.具有模擬電路、數(shù)字電路、單片機(jī)及其外圍電路組成的系統(tǒng)的仿真、RS232動(dòng)態(tài)仿真、I2C調(diào)試器、SPI調(diào)試器、鍵盤和LCD仿真的功能;具有各種虛擬儀器.(2)支持主流單片機(jī)系統(tǒng)的仿真.目前支持的單片機(jī)類型有:8051系列、AVR系列、ARM系列、PIC12、PIC16、PIC18系列、Z80系列、HC11系列及各種外圍芯片如A/D、LCD、LED、溫度、時(shí)鐘等.(3)提供軟件調(diào)試功能.在該軟件仿真系統(tǒng)中,也具有硬件仿真系統(tǒng)中全速、單步、設(shè)置斷點(diǎn)等調(diào)試功能,同時(shí)支持第三方的軟件編譯和調(diào)試環(huán)境,如KeilC51等軟件.Proteus和Keilc51μVision3配合,就可以像使用仿真器一樣調(diào)試程序.2.2proteus仿真系統(tǒng)在教學(xué)中的應(yīng)用在單片機(jī)的教學(xué)中,存在著教學(xué)內(nèi)容多、難度大,在教學(xué)過程中必須軟件硬件相結(jié)合,學(xué)生難學(xué),老師難教的問題.采用Protues仿真軟件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué),克服了用單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)板教學(xué)中,硬件電路固定、學(xué)生不能更改、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容固定等方面的局限性,可以擴(kuò)展學(xué)生的思路和提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣.而Protues所提供的元件庫中,可支持不同類型主流單片機(jī)系統(tǒng)的仿真,如51系列和ARM系列,克服了過去需要配置不同的實(shí)驗(yàn)教學(xué)板和接口電路的問題.在課堂教學(xué)中,采用模塊化教學(xué)的方法,通過一個(gè)個(gè)單片機(jī)具體應(yīng)用實(shí)例的講解,軟件硬件相結(jié)合,通過軟件的調(diào)試,觀察到模擬的硬件的運(yùn)行情況,生動(dòng)而直觀.對(duì)于實(shí)際工程問題的研究,可以先在軟件環(huán)境中模擬通過,再進(jìn)行硬件的投入,這樣可以節(jié)省因設(shè)計(jì)方案不正確所造成的硬件投入的浪費(fèi).在進(jìn)行系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時(shí),Proteus仿真系統(tǒng)提供較多的比較完善的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)范例,可供學(xué)生參考和借鑒,同時(shí)也可以在原設(shè)計(jì)上進(jìn)行修改處理,可以鍛煉學(xué)生解決實(shí)際工程問題的能力.2.3kielc與proteus的聯(lián)合調(diào)試.信號(hào)分析以單片機(jī)對(duì)外部電路讀寫數(shù)據(jù)的仿真為例,說明其應(yīng)用.仿真電路原理圖如圖3所示.從虛擬邏輯分析儀上觀測(cè)單片機(jī)控制信號(hào)的時(shí)序變化.調(diào)試與仿真的步驟如下.運(yùn)行結(jié)果如圖4所示.1)安裝好KeilC51μVision3與Proteus6.7.進(jìn)入KeilC51μVision3開發(fā)集成環(huán)境,創(chuàng)建一個(gè)新項(xiàng)目(Project),為該項(xiàng)目選定合適的單片機(jī)CPU器件AT89C51,并為該項(xiàng)目加入編寫的KeilC源程序.2)打開ProteusISIS編輯環(huán)境,按清單添加器件“74LS373”、“AT89C51”和“MEMORY_13_8”,根據(jù)所示原理圖連接硬件電路.另外添加虛擬邏輯分析儀,將原理圖中的信號(hào)終端與虛擬邏輯分析儀連線并加標(biāo)簽.3)Proteus的設(shè)置:進(jìn)入Proteus的ISIS,選擇用Keil生成的.HEX文件,鼠標(biāo)左鍵點(diǎn)擊菜單“Debug”,選中“Useromotedebugermonitor”,便可實(shí)現(xiàn)KeilC與Proteus的聯(lián)合調(diào)試.4)仿真分析:單擊仿真開關(guān),開始仿真.在keil中進(jìn)行Debug調(diào)試,同時(shí)在Proteus中查看直觀的運(yùn)行結(jié)果.虛擬邏輯分析儀A1、A2、A3、A4端代表高低電平紅色與藍(lán)色交替閃爍,同時(shí)彈出虛擬邏輯分析儀示波器,出現(xiàn)讀寫數(shù)據(jù)的時(shí)