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電路設(shè)計(jì)和仿真范文第1篇

關(guān)鍵詞： 組合邏輯電路；火災(zāi)報(bào)警；電路設(shè)計(jì)；仿真

中圖分類號：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2013）16-0063-02

0 引言

組合邏輯電路的基本構(gòu)成單元是門電路，與時(shí)序邏輯電路不同，組合邏輯電路無記憶功能，輸出信號僅取決于當(dāng)時(shí)的輸入信號[1]。組合邏輯電路的設(shè)計(jì)是根據(jù)給定的實(shí)際問題，用邏輯函數(shù)進(jìn)行表達(dá)，用數(shù)字電路來實(shí)現(xiàn)邏輯其功能。常用的中規(guī)模組合邏輯電路有編碼器、譯碼器、數(shù)據(jù)選擇器、加法器等。

在設(shè)計(jì)硬件電路之前，常用一些虛擬軟件進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)，Multisim軟件是一款應(yīng)用較廣，功能強(qiáng)大的電子電路設(shè)計(jì)開發(fā)與仿真軟件[2-5]。

文中，以集成與非門74LS00、譯碼器74LS138和數(shù)據(jù)選擇器74LS151為主要元件設(shè)計(jì)了產(chǎn)生火災(zāi)報(bào)警控制信號的三種電路，設(shè)計(jì)平臺(tái)為基于windows系統(tǒng)的Multisim 12.0軟件，并進(jìn)行了仿真測試。

1 電路設(shè)計(jì)與仿真

組合邏輯電路的設(shè)計(jì)步驟一般為：①根據(jù)設(shè)計(jì)要求，定義輸入、輸出的邏輯狀態(tài)；②填寫真值表；③由真值表，寫出邏輯函數(shù)的最小項(xiàng)表達(dá)式并進(jìn)行化簡；④采用相應(yīng)的元器件進(jìn)行電路布線。

文中，火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的輸入為煙感、溫感和紫外光感三種火災(zāi)探測器，當(dāng)其中兩種或兩種以上探測器檢測到火災(zāi)信號時(shí)，則系統(tǒng)發(fā)出火災(zāi)報(bào)警信號。設(shè)煙感信號為A、溫感信號為B、紫外光感信號為C，報(bào)警信號為Y，當(dāng)有信號時(shí)為1，無信號時(shí)為0，列出真值表，如表1所示。

1.1 基于與非門的電路設(shè)計(jì) 集成與非門74LS00有14個(gè)管腳，可以實(shí)現(xiàn)4個(gè)二端輸入與非邏輯功能，74LS10可以實(shí)現(xiàn)3個(gè)三端輸入與非邏輯功能。由公式（2）可見，此報(bào)警控制電路需要4個(gè)與非門，即三個(gè)二端輸入與非門，一個(gè)三端輸入與非門，電路連接如圖1所示，其中三個(gè)探測信號輸入端接入74LS00的三個(gè)二端輸入引腳，三個(gè)二端與非門的輸出接入74LS10的一個(gè)三端與非門輸入引腳。

圖1中的XLC1為邏輯變換器，是一種虛擬儀器，可以接入報(bào)警系統(tǒng)的輸入與輸出端，測試與驗(yàn)證其邏輯功能，從圖2可見，該電路真值表及邏輯函數(shù)表達(dá)式與設(shè)計(jì)要求一致。

1.2 基于譯碼器的設(shè)計(jì) 譯碼是編碼的反過程，74LS138譯碼器是集成有三個(gè)輸入端，八個(gè)輸出端的中規(guī)模組合邏輯電路，譯碼器的各輸出端引腳信號對應(yīng)于輸入端二進(jìn)制信號的組合情況。

依公式（4）可知，只要將譯碼器對應(yīng)的四個(gè)輸出端引腳接入74LS20芯片中的一個(gè)四輸入端與非門即可，電路如圖4所示。圖中，譯碼器74LS138的G1、～G2A與～G2B為控制端，當(dāng)G1接高電平，～G2A與～G2B接低電平時(shí)，芯片才能實(shí)現(xiàn)譯碼功能。系統(tǒng)接入邏輯變換器，對整個(gè)電路的功能進(jìn)行了測試，測試結(jié)果與圖2所示一致。

1.3 基于數(shù)據(jù)選擇器的設(shè)計(jì) 數(shù)據(jù)選擇器可以根據(jù)地址輸入端的二進(jìn)制信號，對輸入端信號進(jìn)行選擇。8選1數(shù)據(jù)選擇器74LS151是集成有三個(gè)地址輸入端A、B、C，8個(gè)數(shù)據(jù)輸入端D0～D7的中規(guī)模組合邏輯電路。74LS151數(shù)據(jù)選擇器的功能用邏輯函數(shù)表示為

這樣只要將數(shù)據(jù)選擇器的輸入端進(jìn)行適當(dāng)?shù)闹梦槐憧梢詫?shí)現(xiàn)此報(bào)警功能，電路如圖4所示。

圖中，數(shù)據(jù)選擇器74LS151的～G為控制端，低電平有效，D3、D5、D6、D7接高電平，其余數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)輸入端接低電平，地址輸入端A、B、C與數(shù)據(jù)選擇器的輸出Y端接入邏輯變換器，以驗(yàn)證邏輯電路功能，驗(yàn)證結(jié)果與圖2所示一致。

2 結(jié)論

組合邏輯電路廣泛應(yīng)用于各種數(shù)字電路設(shè)計(jì)中，文中給出了用集成與非門74LS00、74LS10，中規(guī)模組合邏輯電路器件74LS138譯碼器、數(shù)據(jù)選擇器74LS151設(shè)計(jì)火災(zāi)報(bào)警控制電路的三種方法，并用最新版本的Multisim軟件進(jìn)行了直觀的仿真驗(yàn)證。三種電路設(shè)計(jì)中，運(yùn)用數(shù)據(jù)選擇器最為有效。Multisim軟件為組合邏輯電路的設(shè)計(jì)與仿真提供了強(qiáng)有力的計(jì)算機(jī)虛擬平臺(tái)。

參考文獻(xiàn)：

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電路設(shè)計(jì)和仿真范文第2篇

CAD軟件系統(tǒng)是當(dāng)下電路設(shè)計(jì)軟件中圖形設(shè)計(jì)功能作為全面的應(yīng)用軟件，其在電子電路設(shè)計(jì)教學(xué)中的應(yīng)用也十分廣泛。在電路設(shè)計(jì)教學(xué)的開展中，CAD軟件為課程開展提供了繪圖，幾何造型以及特征計(jì)算等功能，在進(jìn)行電路設(shè)計(jì)過程中，教師能夠通過帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行元件設(shè)計(jì)，是學(xué)生進(jìn)一步掌握不同電路元件的功能，并以此為基礎(chǔ)，使學(xué)生利用不同元件的特性進(jìn)行電路的功能設(shè)計(jì)。CAD軟件在為電路教學(xué)設(shè)置元件設(shè)計(jì)功能的同時(shí)，也自帶有元件庫，電路的實(shí)際設(shè)計(jì)可以直接對元件進(jìn)行調(diào)用，這也能夠有效節(jié)約電路原理圖設(shè)計(jì)時(shí)間。在利用該軟件開展教學(xué)時(shí)，教師還要強(qiáng)調(diào)實(shí)際元件和虛擬元件的區(qū)別，并通過在教學(xué)過程中著重強(qiáng)調(diào)，以保證學(xué)生實(shí)際電路連接的準(zhǔn)確性和安全性。

2EWB軟件在教學(xué)中的具體應(yīng)用分析

EWB計(jì)算機(jī)軟件是一種用于電路設(shè)計(jì)與仿真的EDA工具軟件，與CAD軟件不同，EWB軟件中包含更多的高品質(zhì)模擬電路元件和組件模型。教師在開展電子電路設(shè)計(jì)教學(xué)時(shí)能夠在元件調(diào)用的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生利用軟件進(jìn)行多種功能仿真，如對以連接的電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行交流頻率特性分析，靜態(tài)分析和參數(shù)掃描分析等。EWB軟件主要結(jié)構(gòu)包括函數(shù)信號發(fā)生器和仿真電路模板等，學(xué)生能夠在課程設(shè)計(jì)中通過元件調(diào)用和參數(shù)整合，完成電路設(shè)計(jì)，并通過將電路系統(tǒng)調(diào)用與仿真模板中，對其進(jìn)行功能測試。在電路仿真教學(xué)過程中，教師應(yīng)首先開展信號發(fā)生器教學(xué)，使得學(xué)生能夠依據(jù)實(shí)際電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)選定對應(yīng)的激勵(lì)信號，以此保證電子電路結(jié)構(gòu)仿真結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)確性和有效性。

3PSPICE仿真軟件在電路設(shè)計(jì)教學(xué)中的應(yīng)用

作為現(xiàn)階段不同類型電路分析與設(shè)計(jì)仿真軟件之一，PSPICE軟件具有十分優(yōu)越的實(shí)用性能。該軟件主要包括電子線路仿真，圖形方式輸出，模擬計(jì)算電路功能和網(wǎng)表生成等功能，不僅能夠?qū)δM電子線路進(jìn)行仿真與模式實(shí)驗(yàn)，也能夠與實(shí)體電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行連接并開展模擬仿真。在電子電路的設(shè)計(jì)教學(xué)中，教師要將課程演示重點(diǎn)放在利用PSPICE軟件模擬連接電路上，使學(xué)生能夠在掌握元件參數(shù)的基礎(chǔ)上，更為全面的掌握電路波形和電壓電流值的檢測方法。PSPICE仿真軟件的應(yīng)用，也為電路設(shè)計(jì)教學(xué)中元件參數(shù)的優(yōu)化提供了科學(xué)有效的途經(jīng)，教師通過對比軟件中不同模擬元件的功能，以選擇靈敏度高和容差關(guān)系穩(wěn)定的軟件開展教學(xué)，這能夠極大的優(yōu)化電路設(shè)計(jì)中的元件參數(shù)，并使得電子電路設(shè)計(jì)的教學(xué)質(zhì)量得到有效提升。

4結(jié)束語

電路設(shè)計(jì)和仿真范文第3篇

關(guān)鍵詞：電子應(yīng)用；電子電路；仿真技術(shù)

1電子電路仿真技術(shù)

1.1電子電路仿真技術(shù)的內(nèi)涵

電子電路仿真技術(shù)就是在電子電路設(shè)計(jì)的過程中，設(shè)計(jì)人員利用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)對電子電路的工作狀態(tài)，采用數(shù)字化的形式將其呈現(xiàn)出來，從而能夠真實(shí)的、準(zhǔn)確的模擬出電子電路的工作狀態(tài)，能有效的幫助電路設(shè)計(jì)人員來分析電路的功能與基本特征。從工作原理上分析，電子電路仿真技術(shù)就是利用數(shù)字模擬的方法對電子電路中的各個(gè)元器件與模塊進(jìn)行組合測試，分析新設(shè)計(jì)的電路工作狀態(tài)，并將其應(yīng)用于電子電路的開發(fā)與設(shè)計(jì)中。電子電路仿真技術(shù)通過對設(shè)計(jì)的電子電路進(jìn)行集成化的建模模擬，可以對電子電路的設(shè)計(jì)進(jìn)行全局統(tǒng)籌管理，在電子電路的測試還是在研發(fā)上，都具有優(yōu)勢，由于電子電路的設(shè)計(jì)需要集自動(dòng)化、電氣、機(jī)電于一體的工作模式，為了控制產(chǎn)品設(shè)計(jì)的達(dá)標(biāo)和質(zhì)量的準(zhǔn)確性，利用模擬仿真技術(shù)對其進(jìn)行調(diào)整是十分有必要的。

1.2常見的電子電路仿真軟件及功能

（1）OrCADPSpice軟件。該軟件是一種針對元件級別的電子電路仿真軟件，主要是采用Spice通用語言進(jìn)行編寫，可以根據(jù)實(shí)際需要開發(fā)模塊，具有較強(qiáng)的移植性，在電子電路設(shè)計(jì)中具有較好的性能。該軟件主要由電路仿真、元器件編輯以及原理圖編輯等模塊構(gòu)成，利用電路元件模型編程設(shè)計(jì)，可以對元器件的真實(shí)特性進(jìn)行模擬，在模擬時(shí)，可以利用電路方程進(jìn)行計(jì)算，分析電子電路的細(xì)節(jié)特性，OrCADPSpice軟件的主要功能是用于復(fù)雜電路的特性分析，能對元件級別的電子電路進(jìn)行模擬，還能對數(shù)模混合的電子電路進(jìn)行仿真模擬，在電子電路設(shè)計(jì)時(shí)，該軟件能夠提高電路的集成效果。OrCADPSpice軟件的缺點(diǎn)是不適合電路功率比較大的電子電路，對分析計(jì)算時(shí)間比較長的電路分析也缺乏靈敏性，對于仿真收斂性差的電子電路也不能有效的模擬。（2）Saber軟件。該軟件是功能比較強(qiáng)大，適應(yīng)比較強(qiáng)的電子電路仿真軟件，可以應(yīng)用于電力電子、機(jī)械、光電等不同類型電路的模擬仿真，而且還具有兼容混合仿真的功能，能從不同的層面分析電子電路的測試與特性，它能對原理圖的電路進(jìn)行輸入性的模擬仿真，對電路中的復(fù)雜數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化分析與建模，該軟件的主要缺點(diǎn)是操作比較復(fù)雜，而且模擬仿真的原理圖效率較低。

2電子電路仿真技術(shù)在電子電路設(shè)計(jì)開發(fā)中的應(yīng)用

2.1促進(jìn)集成電路的開發(fā)與設(shè)計(jì)

電子電路是集成電路的設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，電子產(chǎn)品的不斷更新與發(fā)展，對集成電路的性能也提出了新的要求，只有不斷創(chuàng)新集成電路的設(shè)計(jì)，才能提高集成電路的性能，利用電子電路仿真技術(shù)可以有效地對電子電路進(jìn)行設(shè)計(jì)，并可以對復(fù)雜的集成電路性能進(jìn)行分析，從而能方便的將集成電路進(jìn)行壓縮，從而形成芯片級的集成電路，這樣不僅有利于電子產(chǎn)品的開發(fā)，還能增強(qiáng)電子產(chǎn)品的可靠性、安全性、穩(wěn)定性及美觀性，還能提高電子產(chǎn)品的芯片性能與工作效率，利用仿真技術(shù)對集成電路的性能、參數(shù)等分析計(jì)算，利用仿真電路的虛擬化測試，優(yōu)化電子電路的設(shè)計(jì)方案，以不斷的優(yōu)化集成電路的性能。因此，在集成電路的開發(fā)與設(shè)計(jì)，需要靈活的運(yùn)用芯片系統(tǒng)思想進(jìn)行常開發(fā)，不斷利用仿真技術(shù)對電子電路的性能進(jìn)行分析計(jì)算，來驗(yàn)證芯片性能，分析其是否滿足電子產(chǎn)品的要求，同時(shí)可以利用仿真模擬技術(shù)對集成電路進(jìn)行不斷的完善與改進(jìn)，從而保障電路設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性，從而不斷的促進(jìn)電子電路的發(fā)展。

2.2優(yōu)化電子電路的設(shè)計(jì)方案

在電子電路設(shè)計(jì)的過程中，需要綜合考慮電子電路器件的性能，如溫度敏感性等，一旦電子元器件外界的穩(wěn)定發(fā)生變化，或者環(huán)境發(fā)生改變，外界的溫度就會(huì)對電子元器件產(chǎn)生一定的影響，從而影響整個(gè)電路的穩(wěn)定性，利用仿真軟件對電子電路的長時(shí)間運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行模擬，及時(shí)發(fā)現(xiàn)電子電路運(yùn)行中存在的問題，及時(shí)調(diào)整電子電路的設(shè)計(jì)方案，才能總體提高電子電路的性能，從而能夠提高電子產(chǎn)品的穩(wěn)定性，將電子電路仿真技術(shù)應(yīng)用于電子應(yīng)用開發(fā)中，對電路運(yùn)行的每一個(gè)細(xì)節(jié)進(jìn)行模擬，達(dá)到總體優(yōu)化電路的設(shè)計(jì)方案。采用電子電路仿真技術(shù)可以對不同溫度狀態(tài)下的電路特征情況進(jìn)行分析，便于為設(shè)計(jì)人員提出電路的設(shè)計(jì)方案，進(jìn)而整體改善電子電路元器件的溫度敏感性，打的優(yōu)化電路設(shè)計(jì)的目標(biāo)。

2.3提供新的電子開發(fā)方式

電子電路新技術(shù)的發(fā)展，為人們提供了更為優(yōu)質(zhì)的電子系列服務(wù)，在開發(fā)新的電子產(chǎn)品時(shí)，需要注重電子電路的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，才能提高電子系列產(chǎn)品的開發(fā)效率，采用仿真技術(shù)可以快速的多電子電路的相關(guān)功能、參數(shù)等進(jìn)行設(shè)計(jì)分析，達(dá)到優(yōu)化電子電路的目的。在傳統(tǒng)的電子應(yīng)用開發(fā)工程中，由于元器件比較復(fù)雜，電路受到多種因素的影響，導(dǎo)致電子電路設(shè)計(jì)與開發(fā)的時(shí)間過長，技術(shù)也比較漫長，在仿真技術(shù)發(fā)展的情況下，利用模擬仿真可以對電子電路的設(shè)計(jì)進(jìn)行調(diào)整，也就提供了新的電子電路開發(fā)方式，利用模擬仿真技術(shù)還可以對電子電路的環(huán)境進(jìn)行模擬、實(shí)驗(yàn)與調(diào)試，改善了電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)效果，極大地優(yōu)化了電子產(chǎn)品調(diào)整效果，采用電子電路仿真技術(shù)，使得電子產(chǎn)品的開發(fā)呈現(xiàn)出多元化的發(fā)展趨勢，也為電子產(chǎn)品的開發(fā)提供新的思路。

2.4有效驗(yàn)證電路設(shè)計(jì)的功能

對于電子電路的開發(fā)設(shè)計(jì)只是電子產(chǎn)品開發(fā)的第一步，如何有效的驗(yàn)證電子電路的功能是否滿足要求，保證電子電路功能、參數(shù)的穩(wěn)定，成為電子產(chǎn)品開發(fā)的關(guān)鍵，這就需要采用仿真技術(shù)對電子電路的功能進(jìn)行模擬，對電路的功能進(jìn)行多重驗(yàn)證，以保證電子電路應(yīng)用的穩(wěn)定性、合理性、科學(xué)性與安全性。電子電路的設(shè)計(jì)人員可以將仿真技術(shù)的模擬分析功能與電路設(shè)計(jì)的可行性結(jié)合在一起，全面對設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行檢測分析，通過模擬仿真的參數(shù)來分析電路存的誤差，以及電路在運(yùn)行的過程中，與實(shí)際預(yù)期不符合的情況，從而能有效的降低電路功能的誤差，或者存在著不能使用的情況，真正實(shí)現(xiàn)對電子產(chǎn)品的電路設(shè)計(jì)的功能進(jìn)行驗(yàn)證，同時(shí)在一定程度上還能提高電子產(chǎn)品的功能能。

2.5在電子電路的虛擬測試中的應(yīng)用

電子電路的設(shè)計(jì)要能合理根據(jù)各個(gè)電器元件的功能，詳細(xì)地對各個(gè)參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，才能保證電子電路的高精密性的要求，如果電路的穩(wěn)定性不強(qiáng)，精密性不高，就會(huì)影響著電子電路的穩(wěn)定性，利用仿真軟件的功能，可以對電子電路的運(yùn)行情況進(jìn)行虛擬性的測試，從而能夠?qū)﹄娮与娐返墓δ?、參?shù)進(jìn)行有效的設(shè)計(jì)，提高電路的穩(wěn)定性。因此，在進(jìn)行電子產(chǎn)品開發(fā)與應(yīng)用時(shí)，針對電子產(chǎn)品應(yīng)用的環(huán)境，保證電子產(chǎn)品在惡劣的環(huán)境中能夠發(fā)揮穩(wěn)定的功能，就需要設(shè)計(jì)特色的環(huán)境，對電子電路的運(yùn)用進(jìn)行進(jìn)行分析，采用仿真技能，可以展開特殊環(huán)境在電路運(yùn)行狀態(tài)的模擬分析，測試電路運(yùn)行的極限值，保證電路在高溫、高壓情況下參數(shù)、特性保持穩(wěn)定，通過仿真技術(shù)的虛擬測試，及時(shí)發(fā)現(xiàn)電路中的問題，可以提高電子產(chǎn)品應(yīng)用的穩(wěn)定性與安全性。

3結(jié)束語

電子電路仿真技術(shù)在電子電路開發(fā)中的應(yīng)用，可以快速的、有效的對電子電路的性能進(jìn)行模擬測試，便于設(shè)計(jì)者能快速、準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)電路設(shè)計(jì)中存在的問題，提高了電子電路的設(shè)計(jì)效率，也為電子電路的穩(wěn)定性、安全性等提供了基礎(chǔ)，從而也能夠有效的促進(jìn)電子產(chǎn)品向集成化的方向發(fā)展，使得電子產(chǎn)品的應(yīng)用能夠?yàn)槿藗兲峁└鼉?yōu)質(zhì)的服務(wù)。

參考文獻(xiàn)

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電路設(shè)計(jì)和仿真范文第4篇

電子設(shè)計(jì)正朝向自動(dòng)化方向發(fā)展，使電路設(shè)計(jì)教學(xué)中開始采用一些虛擬設(shè)備，通過仿真分析使原本抽象的教學(xué)內(nèi)容更為直觀。電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)中引入了電路仿真軟件，可以使電路設(shè)計(jì)更為直觀，且有助于教師在教學(xué)中針對設(shè)計(jì)電路進(jìn)行分析，以提高學(xué)生對設(shè)計(jì)電路的理解能力。

1 Multisim 仿真軟件是電子類課程教學(xué)中的常用軟件

在眾多的電路仿真軟件中，Multisim 仿真軟件是較為常用的，主要在于其操作方便，且電路的仿真分析能力很強(qiáng)。具體操作中，Multisim 仿真軟件可以在Windows基礎(chǔ)上配備虛擬測量儀器，將電路原理圖輸入軟件操作平臺(tái)上，就可以啟動(dòng)仿真軟件進(jìn)行仿真教學(xué)了。很多開設(shè)電子類課程的學(xué)校都逐步引進(jìn)了Multisim 仿真軟件，仿真電路在電腦顯示器上清晰地呈現(xiàn)出來，不僅激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，而且還讓學(xué)生的實(shí)踐操作能力得到了訓(xùn)練，大大地提高了電工電子教學(xué)效率。

2 Multisim軟件簡述

Multisim軟件是Electronics Workbench（簡稱：EWB）的升級版。作為仿真設(shè)計(jì)軟件，主要用于電子電路的設(shè)計(jì)，其仿真功能是非常強(qiáng)大的。目前所普遍使用的Multisim軟件為Multisim 12.0，與其他的仿真軟件相比，Multisim的功能性更強(qiáng)，在虛擬操作中，軟件可以提供電路元器件達(dá)幾千個(gè)，還可以提供各種電路設(shè)計(jì)中所使用的虛擬儀器，包括信號發(fā)生器、萬用表以及示波器等等，而且這些電路元件和虛擬儀器的圖形與實(shí)物具有很高的相似性。操作功能上，Multisim軟件可以對所設(shè)計(jì)的電子電路進(jìn)行演示，對電子電路的操作情況進(jìn)行測試，且能夠設(shè)計(jì)所需要類型的電路諸如，數(shù)字電路、基礎(chǔ)電路、射頻電路、微控制器電路、接口電路等等。設(shè)計(jì)者在進(jìn)行電路設(shè)計(jì)的時(shí)候，可以將Multisim所提供的虛擬元器件利用起來進(jìn)行電路設(shè)計(jì)，并將所選擇的各種設(shè)備連接起來。電路就通過計(jì)算機(jī)繪制出來。當(dāng)電路設(shè)計(jì)完畢之后，還要對各種元器件的參數(shù)進(jìn)行確定，還要測試元器件的性能指標(biāo)。從電子類課程教學(xué)的角度而言，由于Multisim操作簡單，學(xué)生在短時(shí)間內(nèi)就可以進(jìn)行基本操作。由于操作簡單且仿真軟件所涉及的電路直觀性較強(qiáng)，因此而在電子類教學(xué)中廣泛使用。

3 電工電子試驗(yàn)中電路仿真軟件的應(yīng)用

3.1 學(xué)生應(yīng)用Multisim 軟件繪制電路仿真圖

電工電子試驗(yàn)教學(xué)中，以試驗(yàn)教學(xué)為主，將理論教學(xué)內(nèi)容融入到實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，以提高學(xué)生的理論應(yīng)用能力。學(xué)生應(yīng)用Multisim 軟件繪制電路仿真圖，在計(jì)算機(jī)上啟動(dòng)Multisim 軟件，根據(jù)試驗(yàn)內(nèi)容將實(shí)驗(yàn)電路繪制出來之后，選擇所需要的虛擬電子元器件配備到電路中，并進(jìn)行仿真操作和測試，將實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄下來。對電路的仿真測試合格之后，學(xué)生課可以利用實(shí)物將與虛擬電路相同的實(shí)際電路構(gòu)建起來，對電路進(jìn)行調(diào)試，并將調(diào)試結(jié)果詳細(xì)地記錄下來。在實(shí)驗(yàn)操作總，還要仔細(xì)觀察實(shí)際電路的運(yùn)行狀態(tài)，以及所獲得的運(yùn)行結(jié)果，采用對比分析法對虛擬電路的方針結(jié)果與實(shí)物運(yùn)行中所獲得的結(jié)果進(jìn)行比照。由于虛擬仿真電路所連接的元器件以及各種儀器設(shè)備都是處于理想運(yùn)行狀態(tài)，因而虛擬電路和實(shí)際電路的運(yùn)行結(jié)果會(huì)存在一定的誤差。如果誤差范圍沒有超過規(guī)定的范圍，這個(gè)試驗(yàn)操作所獲得的結(jié)果就是有效的。在電工電子試驗(yàn)中，采用電路仿真軟件進(jìn)行仿真操作，實(shí)現(xiàn)了電子類課程的理論教學(xué)與實(shí)際教學(xué)的有效結(jié)合，而且還使試驗(yàn)結(jié)果更為清晰，加之學(xué)生親自參與虛擬仿真試驗(yàn)，學(xué)生對相關(guān)理論知識通過試驗(yàn)得到了驗(yàn)證，不僅可以提高電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量，還使學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性被激發(fā)起來。

3.2 Multisim 軟件仿真試驗(yàn)的動(dòng)態(tài)觀測

對Multisim 軟件仿真試驗(yàn)進(jìn)行動(dòng)態(tài)觀測，以流水燈實(shí)驗(yàn)為例。

使用Multisim 軟件所設(shè)計(jì)的電路為自行振蕩電路和顯示器對各種電路輪流顯示。按照規(guī)定的設(shè)計(jì)內(nèi)容，流水燈電路設(shè)計(jì)需要使用的器具包括四位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器、譯碼器、LM555、發(fā)光二極管顯示器8個(gè)。其中，四位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器是將74IS163連接成為二進(jìn)制的計(jì)數(shù)形式。使用指示燈監(jiān)測其對74IS163的計(jì)數(shù)進(jìn)行檢測。將三個(gè)指示燈接入到地址控制端，使能端都處于使能狀態(tài)。輸出端所連接的是發(fā)光二極管顯示器，共8個(gè)，都連接在LED顯示管的負(fù)極上。當(dāng)進(jìn)行仿真調(diào)試的時(shí)候，可以看出三個(gè)指示燈都按照三位二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)發(fā)光。與此同時(shí)，還將LED顯示管依次點(diǎn)亮。當(dāng)兩邊的燈都亮起來的時(shí)候，就現(xiàn)實(shí)譯碼器5處于低電平狀體的時(shí)候，所連接的發(fā)光二極管就會(huì)亮起來，這就可以證明電路設(shè)計(jì)是有效的。

4 總結(jié)

綜上所述，計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，人們的生產(chǎn)生活方式都發(fā)生了變化。為了促進(jìn)教學(xué)與實(shí)踐有效結(jié)合，一些學(xué)校在電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)中使用了電路仿真軟件，以使學(xué)生可以在實(shí)驗(yàn)室模式實(shí)驗(yàn)，不僅可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，還能夠激發(fā)學(xué)生對知識探索的興趣。Multisim軟件是電子類實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的常用工具，由于操作簡單，學(xué)生能夠利用軟件自主設(shè)計(jì)電路，由此而使得學(xué)生的操作能力得以增強(qiáng)。

參考文獻(xiàn)

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電路設(shè)計(jì)和仿真范文第5篇

關(guān)鍵詞：示范教學(xué)；傳感器技術(shù)應(yīng)用；項(xiàng)目化；微課程

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）17-0249-02

一、引言

現(xiàn)在的高校大學(xué)生中使用智能手機(jī)、移動(dòng)數(shù)碼產(chǎn)品的人越來越多，這在無形中改變著他們的閱讀和學(xué)習(xí)方式，當(dāng)然從中我們也可以很自然地聯(lián)想，他們在課后利用這些電子設(shè)備瀏覽教學(xué)內(nèi)容，那不是一件很好的與課堂教學(xué)對接的方式嗎？幾乎大部分的教師都有運(yùn)用多媒體技術(shù)播放視頻的教學(xué)經(jīng)歷，但大家都會(huì)發(fā)現(xiàn)，不管是利用精品課程視頻也好，或者是其他類型的教學(xué)視頻，除了上課教學(xué)以外，很少會(huì)有學(xué)生課后去瀏覽觀看這些視頻進(jìn)行學(xué)習(xí)和課后復(fù)習(xí)，其利用率非常之低，原因主要是視頻容量太大，教學(xué)視頻大多數(shù)是幾百兆，網(wǎng)上在線觀看往往速度太慢；容量大也影響網(wǎng)速，斷斷續(xù)續(xù)，讓人失去等待的信心；最后容量大則講解的知識點(diǎn)過多，讓學(xué)習(xí)者失去學(xué)習(xí)耐心。此外，現(xiàn)在高校都在實(shí)行項(xiàng)目化的教學(xué)做一體的課程開發(fā)，在教學(xué)做的過程中，特別是電子類相關(guān)專業(yè)，教師示范引領(lǐng)是一個(gè)重要的環(huán)節(jié)。然而從目前來看，教師示范因?yàn)橐暰€、場地等原因，示范只能照顧到前面的少部分同學(xué)，如果把項(xiàng)目中關(guān)鍵的知識點(diǎn)、技能點(diǎn)、重點(diǎn)、難點(diǎn)做成微視頻的形式，通過投影播放，可以讓所有同學(xué)都能清晰地看到教師的示范內(nèi)容。鑒于此，課題組成員結(jié)合應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)，開發(fā)出的《傳感器技術(shù)應(yīng)用》微課程正好有效解決了這些問題，其微課程的特點(diǎn)有以下幾方面：①目標(biāo)明確、主題突出。②短小精悍、視頻為主。③依托網(wǎng)絡(luò)、使用方便。課程組共計(jì)完成《傳感器技術(shù)應(yīng)用》項(xiàng)目化的微課程視頻12個(gè)。

二、《傳感器技術(shù)應(yīng)用》項(xiàng)目化內(nèi)容設(shè)計(jì)

《傳感器技術(shù)應(yīng)用》項(xiàng)目化內(nèi)容分成6個(gè)項(xiàng)目，具體項(xiàng)目及涉及的傳感器如下：①飲水機(jī)溫控指示電路，負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻；②霍爾傳感器磁性產(chǎn)品計(jì)數(shù)器，霍爾傳感器3144；③紅外線防盜報(bào)警器，紅外線發(fā)射二極管、光敏三極管；④聲光控路燈，駐極體話筒、光敏電阻；⑤小型電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速測量器，帶光電開關(guān)裝置的電動(dòng)機(jī)模塊。⑥酒精濃度檢測器，酒精傳感器MQ-3。

三、項(xiàng)目微視頻設(shè)計(jì)與制作

1.項(xiàng)目中關(guān)鍵應(yīng)用能力提煉方法。①首先對項(xiàng)目中的傳感器進(jìn)行基本特性的測試：工作原理、輸入輸出特性、引腳判斷等。②將項(xiàng)目分成若干個(gè)小的模塊，模塊劃分的原則是在電路中可以自成一個(gè)部分。③按照信號的流程進(jìn)行一步步的電路設(shè)計(jì)，對完成的每部分電路進(jìn)行相應(yīng)的測試，同時(shí)完成數(shù)據(jù)的記錄，注意前面的模塊測試完成后，才進(jìn)行下個(gè)模塊的設(shè)計(jì)及測試。④Keil uVision編程及調(diào)試。⑤Proteus電路進(jìn)行設(shè)計(jì)及仿真。⑥電路制作及測試：完成整體電路設(shè)計(jì)、并對關(guān)鍵信號點(diǎn)按照要求進(jìn)行相應(yīng)的測試并記錄數(shù)據(jù)。

2.每個(gè)項(xiàng)目的關(guān)鍵應(yīng)用能力提煉。項(xiàng)目一：①負(fù)溫度熱敏電阻10KΩ的一致性和溫度特性測試。②電阻到電壓轉(zhuǎn)換的測量電路設(shè)計(jì)及測試。③三極管驅(qū)動(dòng)的繼電器應(yīng)用電路設(shè)計(jì)及測試。④三個(gè)LED（電源、加熱、保溫）指示電路設(shè)計(jì)。⑤Proteus電路設(shè)計(jì)及仿真。⑥電路制作及測試：分成加熱過程、保溫過程、再加熱過程。

項(xiàng)目二：①霍爾效應(yīng)的工作原理。②開關(guān)霍爾傳感器3144芯片內(nèi)部的工作原理。③3144的信號產(chǎn)生電路設(shè)計(jì)及磁鐵接觸及方向的測試。④單片機(jī)計(jì)數(shù)器的應(yīng)用。⑤3位共陽極數(shù)碼管顯示電路設(shè)計(jì)。⑥Keil uVison的單片機(jī)計(jì)數(shù)器及數(shù)碼管顯示的程序設(shè)計(jì)。⑦Proteus電路設(shè)計(jì)及仿真。⑧電路制作及測試：信號產(chǎn)生、單片機(jī)復(fù)位、晶振電路、數(shù)碼管顯示等。

項(xiàng)目三：①紅外線發(fā)射二極管正向?qū)▔航禍y試及伏安特性測試。②可調(diào)紅外線強(qiáng)度的發(fā)射器電路設(shè)計(jì)及測試。③光敏三極管光照特性測試及引腳判斷。④光敏三極管光信號檢測電路設(shè)計(jì)及測試。⑤4011二輸入與非門的邏輯控制電路設(shè)計(jì)。⑥RC充放電電路設(shè)計(jì)及測試。⑦三極管驅(qū)動(dòng)的蜂鳴器報(bào)警電路設(shè)計(jì)及測試。⑧Proteus電路設(shè)計(jì)及仿真。⑨電路制作及測試：分成有紅外線和無紅外線接收兩種狀態(tài)進(jìn)行關(guān)鍵信號點(diǎn)測試、RC充放電過程的測試等。

項(xiàng)目四：①紅外光電開關(guān)的工作原理及引腳判斷。②紅外光電開關(guān)的電機(jī)測速模塊工作原理、電路及引腳判斷。③電機(jī)測速模塊傳感器輸出信號測試。④CD4013 D觸發(fā)器的工作原理。⑤D觸發(fā)器的信號整形電路設(shè)計(jì)及測試。⑥單片機(jī)計(jì)數(shù)器的應(yīng)用。⑦3位共陽極數(shù)碼管顯示電路設(shè)計(jì)。⑧Keil uVison的單片機(jī)計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)、轉(zhuǎn)速計(jì)算、數(shù)碼管顯示的程序設(shè)計(jì)。⑨Proteus電路設(shè)計(jì)及仿真。⑩電路制作及測試：信號產(chǎn)生、信號整形、單片機(jī)復(fù)位、晶振電路、數(shù)碼管顯示等。

項(xiàng)目五：①駐極體話筒的工作原理：駐極體、電容、場效應(yīng)管和阻抗變換。②駐極體話筒的聲音信號檢測電路設(shè)計(jì)及測試：分成有聲音和無聲音兩種狀態(tài)進(jìn)行分別測試。③駐極體話筒輸出信號電容耦合、三極管信號放大電路設(shè)計(jì)及測試。④光敏電阻光照特性測試。⑤4011二輸入與非門的邏輯控制電路設(shè)計(jì)：聲音和光敏信號。⑥RC充放電電路設(shè)計(jì)及測試。⑦PCR606可控硅控制電路設(shè)計(jì)及測試。⑧220V市電的半波整流、降壓、電容濾波輸出直流10V。⑨PCR606驅(qū)動(dòng)控制、橋式整流和燈泡的連接電路。⑩Proteus電路設(shè)計(jì)及仿真。{11}電路制作及測試：光敏電阻模擬成白天和黑夜兩種狀態(tài)分別進(jìn)行有聲音和無聲音的關(guān)鍵信號點(diǎn)的測試、RC充放電過程的測試等。

項(xiàng)目六：①酒精傳感器MQ-3的6個(gè)引腳判斷。

②MQ-3酒精濃度特性測試：分成電熱絲加熱與不加熱進(jìn)行測試并進(jìn)行對比。③比較器的應(yīng)用。④LM3914芯片內(nèi)部的工作原理：電壓跟隨器、10級比較器和電壓基準(zhǔn)源、LED亮度調(diào)節(jié)等。⑤Proteus電路設(shè)計(jì)及仿真。⑥電路制作及測試：調(diào)節(jié)電位器使LED1亮，測試酒精濃度變化時(shí)，比較器輸入5腳電壓的變化，同時(shí)觀察LED亮燈數(shù)目的變化。

3.項(xiàng)目微視頻的內(nèi)容選取、設(shè)計(jì)與制作。項(xiàng)目微視頻的內(nèi)容選取要是教學(xué)中重點(diǎn)、難點(diǎn)和關(guān)鍵點(diǎn)，易于通過可視化的方式呈現(xiàn)、自成一個(gè)相對完整的整體、內(nèi)容的時(shí)間控制在5～15分鐘、選取一個(gè)合適的名字等。通過前面的項(xiàng)目關(guān)鍵能力的提煉，我們從中選擇了12個(gè)知識點(diǎn)進(jìn)行微視頻的制作，內(nèi)容如下：①負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻一致性及溫度特性的測試。②飲水機(jī)溫控指示電路關(guān)鍵信號點(diǎn)的工作過程測試。③霍爾傳感器3144工作原理分析及開關(guān)特性測試。④磁性產(chǎn)品計(jì)數(shù)器的Keil編程設(shè)計(jì)及調(diào)試。⑤紅外線防盜報(bào)警器關(guān)鍵信號點(diǎn)的測試。⑥駐極體話筒的工作原理及信號輸出測試。⑦聲光控路燈關(guān)鍵信號點(diǎn)的測試。⑧酒精傳感器MQ-3引腳判斷和基本特性測試。⑨LM3914芯片內(nèi)部的工作原理分析。⑩電機(jī)測試模塊的引腳判斷及輸出信號測試。{11}小型電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速測量器的Keil編程設(shè)計(jì)及調(diào)試。項(xiàng)目微視頻的設(shè)計(jì)與制作首先需要準(zhǔn)備相應(yīng)設(shè)備和材料，主要有如下：①知識點(diǎn)相關(guān)：電子元件、儀器和設(shè)備（萬用表、數(shù)字穩(wěn)壓電源、數(shù)字示波器）、線路板、實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)教程、PPT、動(dòng)畫、黑板（電子白板）等。②電路仿真和編程相關(guān)：電腦、Proteus電路仿真軟件和Keil uVision編程軟件。③微視頻拍攝相關(guān)：攝像機(jī)、計(jì)算機(jī)錄屏軟件CamtasiaStudio、麥克風(fēng)等。將上述的12個(gè)知識點(diǎn)進(jìn)行分類，大致可以分成三類，以及需要的相關(guān)微課制作工具。第一類：講解、操作及測試類，采用攝像機(jī)拍攝。第二類：工作原理分析類，采用計(jì)算機(jī)錄屏軟件和麥克風(fēng)。第三類：Keil編程設(shè)計(jì)及調(diào)試類，采用計(jì)算機(jī)錄屏軟件和麥克風(fēng)。對制作微視頻的知識點(diǎn)需要進(jìn)行詳細(xì)的微課程腳本設(shè)計(jì)，形成一個(gè)較為詳細(xì)的講解、操作、分析的過程文件，最后對視頻進(jìn)行后期處理，如剪輯、合成、字幕添加等。

四、結(jié)論

《傳感器技術(shù)應(yīng)用》項(xiàng)目化微課程的開發(fā)，完成了6個(gè)傳感器項(xiàng)目的設(shè)計(jì)及12個(gè)微視頻的設(shè)計(jì)和制作。為該課程的項(xiàng)目化教學(xué)做提供了一個(gè)很好的示范教學(xué)素材，同時(shí)學(xué)生也可以通過微視頻資料進(jìn)行相應(yīng)的學(xué)習(xí)或復(fù)習(xí)，通過利用微課教學(xué)和傳統(tǒng)教學(xué)的所教班級對比，利用微課程的班級教學(xué)效率和效果明顯有所提高。通過對《傳感器技術(shù)應(yīng)用》課程的項(xiàng)目化開發(fā)和微視頻設(shè)計(jì)與制作，該課程的主講教師多次在學(xué)生“學(xué)評教”中，被評為學(xué)生滿意教師。

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