電路設計和仿真精選(九篇)
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第1篇：電路設計和仿真范文
關鍵詞：單片機課程設計；軟件仿真；硬件電路聯調
在開發單片機嵌入式系統時，使用最多的軟件就是Keilc51軟件，此軟件是由Keil公司研發出來的，軟件以uVision2為開發平臺，具有的功能包括項目管理、編碼、程序生成器等。Keilc51的優點在于：其界面的友好性較高、操作便捷，支持對匯編語言、C語言及混合語言的編程、編譯和調試工作，可以在很大程度上縮短設計周期，在對程序進行修改時也是很方便的。與此同時，Keilc51還能夠加載Proteus軟件的VSM仿真器，加載之后就可以和Proteus軟件進行聯機調試。
一、課程設計流程
1.編寫相關指導文件
在對課程設計著手之前，需要對課程設計的流程進行文檔編寫，為扎實掌握單片機技術打下基礎。相關指導文件包括：單片機項目開發的相關教程和例程材料，Keilc51和Proteus軟件的教程和例程材料，單片機課程設計完成程度的標準，課程設計大綱等。
2.選擇題目
在制作課程計劃時，需要根據每個章節內容的不同和課程進展程度對學生的實際學習情況進行考量，通過對學生掌握情況的判斷再對課程設計進行擬題。課程設計的題目包括針對各章內容的，也包括針對綜合應用的：關于MSC-51與A/D轉換方面的課程設計題目，關于MCS-51串口方面的課程設計題目，關于定時器與中斷方面的課程設計題目，關于I/O接口方面的課程設計題目，關于MCS-51的綜合使用方面的題目等。除此之外，還要列出詳細的元件表，供學生選擇和參考，并對課程設計題目的實現提出相應的具體要求。
3.使用仿真軟件和實現電路功能
在課程設計實現中，教師可指導學生分組進行，根據學生所選題目對學生如何在軟件和硬件等方面進行設計給予指導，以完成設計的初步內容。在對學生進行指導時，可按照以下步驟進行：
（1）繪制程序流程圖，可以使用Visio或Word進行繪制。學生在繪制程序流程圖時，不但要依據所選題目的設計要求，還要結合教師的指導內容進行繪制，為接下來的程序設計做鋪墊。
（2）設計硬件電路，可以使用Proteus軟件進行設計。在這一步驟中，首先要對Proteus軟件進行學習，在掌握基本應用原理和方法的基礎上，再依據設計要求設計電路。在學習Proteus軟件的基礎上，由教師組織學生先進行軟件的實際操作學習，需要學生掌握的內容有：建立工程文件、選取和使用元件、連接電路和進行調試運行等。
（3）編寫程序和編譯調試，根據上一步驟得到的硬件電路使用匯編語言編寫源程序，再在Keilc51軟件中進行編譯和調試。教師要指導學生，讓他們依據課程設計要求把編寫好的匯編代碼導入到Keilc51軟件中，進行編譯調試。
（4）聯合調試，對Proteus軟件和Keilc51軟件進行聯合調試。將在Proteus中畫好的原理圖在ISIS上打開，在Proteus軟件里的DEBUG菜單中選擇use remote debug monitor選項，并對聯機仿真參數進行設置。將在第三步中編譯好的Keilc51工程文件打開，并設置相關參數：在Keilc51的project菜單中點擊進入option for target“工程名”，在DEBUG選項的右上方下拉菜單中選擇Proteus VSM Monitor-51 Driver，并設置聯機仿真參數。
4.面包機設計和電路功能的實現
在這一階段，教師要先組織學生對集成芯片的用途和管腳功能進行學習，之后再在面包板上建電路，電路連接無誤后，使用編程器將程序燒寫到單片機的CPU上，最終使電路功能得以實現。
5.實行課程設計考核答辯制
教師采用答辯制的形式對學生的課程設計進行考核，在答辯中真正判斷出學生對課程設計的體悟到底有多深。
二、成果總結
本課程設計將軟件和硬件的使用集合了起來，完成了對單片機的開發設計，在實踐過程中取得了良好的結果，讓學生對軟件電路、硬件電路以及軟硬件聯調設計和面包板設計都有了更加深入的了解。
1.理論與實踐結合
在教學中，不僅要將學生的實際情況與學習內容結合起來，還要單片機學習中各個章節的內容和實際動手操作結合起來。在本課程設計中，擬定了MSC-51與A/D轉換、MCS-51串口、定時器與中斷、I/O接口、MCS-51的綜合使用等方面的數十個設計題目，并對課程設計提出了具體要求。
2.讓學生告別“眼高手低”
仿真聯調的結果雖然不能完全代表在實際情況中的結果，但是在很大程度上已經實現了電路設計的功能在虛擬情景中的實現，為判斷抉擇提供依據。根據仿真聯調的結果，我們可以在硬件操作中實際運行，通過這種方式，可以對仿真結果的正確性和準確程度進行校正。在學生進行實踐之前，要讓學生對集成芯片的芯片用途和管腳功能有所了解，之后在面包板上建電路，然后將程序通過編程器燒寫到單片機的CPU上，這樣就可以完成對電路功能的實現了。在課程設計的一系列環節中，學生既可以學習到各環節所需工具的相關知識，又可以提高學生的動手能力，增強學生的學習積極性。
3.對能力的培養
在實踐課程設計的過程中，通過繪制流程圖、畫電路圖和編程等，可以鍛煉學生有步驟地實現目標的能力；通過要求學生對程序進行標注，可以有效鍛煉和提高學生的編程能力，增強他們獨立思考的能力。
先進和完善的軟件能夠使硬件的運行達到更好的效果。在單片機課程設計中引入軟件，可以使學生在了解和掌握單片機的設計流程的基礎上，熟悉聯調的技巧與方法。與一般的單片機仿真軟件不同，在課程設計中所使用的仿真軟件除了能仿真單片機CPU的實際情形，還能仿真單片機周邊電力和未參加工作的電路情況。此仿真實驗能夠很好地將實驗和工程銜接起來，仿真結果的無誤將為電路的實際實現提供重要依據。同時這樣的課程實訓也是工程師的最基本實踐內容，這也為學生今后的學習和工作奠定了基礎。
參考文獻：
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第2篇：電路設計和仿真范文
【關鍵詞】 Proteus 仿真軟件 電子電路設計
隨著社會科技的不斷發展，Proteus仿真軟件在電子電路設計中的應用也得到了一定的發展。Proteus仿真軟件是現代計算機應用技術發展中的重要成果之一，Proteus仿真軟件具有模擬電路仿真、數字電路仿真以及電路等部分組成的仿真系統，其自身帶有先進的虛擬器，其中包括示波器、邏輯分析儀以及信號發生器等等。為了更好的研究Proteus仿真軟件在電子電路設計中應用，需要在Proteus仿真軟件環境下，明確的分析各個階段的電路設計，包括各個部位的元件，為進行深入的設計做好準備。
1 關于Proteus仿真軟件的簡要分析
Proteus仿真軟件是LabeenterElectronics公司出品的一種集電路設計和仿真的工具軟件，其軟件自身系統包含ISIS、ARES軟件部分，這兩部分軟件在實際的電路設計中分擔著不同的職責。通常情況下，ARES軟件部分是用來輔助PCB的設計工作，而ISIS軟件部分則是在軟件環境下用來進行電路原理以及仿真的設計工作。從目前的研究結果分析，Proteus以其豐富的資源，自身系統中帶有的元器件庫就有幾十個，可以在正常的軟件工作環境中，提供至少27000左右個仿真元器件，以便其自身系統可以順利實現仿真電路以及其他電路的仿真設計。同時，其系統內的示波器、虛擬終端、仿真儀器等儀表資源，可以將電路設計中發生變化的信號，以圖形的方式輸出，這方面的突出功能，甚至強于示波器，再利用虛擬儀器的理想指標進行參照、研究，最終最大化的降低相關測量儀器對測量結果的誤差，提高了仿真研究的水平，也因此逐漸引起科研人員的關注。
2 Proteus仿真軟件進行仿真電路設計的相關分析
在實際的電子電路實驗中，Proteus仿真軟件進行仿真電路設計需要在Proteus編輯界面中，實現按照研究的思路，設計出完整的電子電路原理圖，再通過一系列的仿真測算與計算，經過不斷的修正程序發現的問題指數，力求在最短的時間內完成重要參數指標的設計與研究要求，最終敲定設計方案，利用程序的系統功能，輸出自動生成的圖像。不斷的實驗經驗表明，我們可以利用如下的設計與操作流程，確保順利完成Proteus仿真軟件進行仿真電路設計的相關工作，具體環節如圖1所示：
3 Proteus仿真軟件進行仿真電路設計與調試
通常情況下，我們會利用Proteus ISIS編輯窗口，再一次對電子電路的原理圖進行一次慎重的選擇與修改。在實際的Proteus仿真軟件設計的實驗中，實驗之前應選好信號源的放置位置與及虛擬儀器、測試點布置的情況。工作人員應及時的檢查測量儀表的輸入端是否與被測量點處于良好的連接狀態以及信號源的接地情況，包括示波器是否與地線處于連接的狀態。同時，明確測量結果是相對GND的波形，以便于后續的研究。在進行實驗的過程中，觀察實時工具中電壓、電流的探針變化，在仿真執行時，時刻觀察串聯電路中電流探針的指數，并及時的在相應的操作執行菜單，通過網絡的手段，選擇適當的電壓后，進行仿真的調試，進一步促進Proteus仿真軟件應用的水平。
4 Proteus仿真軟件應用的實用電路分析
在未來的實際工作中，我們應在發展 Proteus仿真軟件的同時，更加注重通過科學的手段研究 Proteus仿真軟件未來發展的趨勢，Proteus仿真軟件應用需要在傳感器電路、正弦、方波電路的實用電路中，進行不斷的實驗與研究，才能夠真正的落實到實際電子產品的生產環節中。因此，在進行Proteus仿真軟件應用的實用電路分析的相關環節中，我們應重點傳感器電路、正弦、方波電路的實用性以及適用性，以更好的滿足Proteus仿真軟件應用的具體流程。以便可以更好的開發其系統的強大功能，為更好的探究電子系統的發展打下堅實的基礎。
5 總結
綜上所述，現階段 Proteus仿真軟件的實際功能非常強大，在電子電路設計的工作環節中，為進一步研究電路的運行狀態以及相關電路參數的調整，我們應進一步研究 Proteus仿真軟件的操作規范，以其自身系統具備的功能，來完成對重要電路參數的調整。同時，可以有效的改善傳統電子電路實驗與檢測工作，能夠在有效的時間段里，高效的完成研究的目標，為進一步減少電子電路實驗成本、提高電子電路實驗的有效性以及不斷的縮短實驗周期等方面，都具有積極的現實意義。
參考文獻
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第3篇：電路設計和仿真范文
>> 基于TL494太陽能降壓充電電路設計 基于STC89C52和TL494的開關電源的設計 基于脈寬控制器TL494的升壓開關電源設計 基于TL494芯片 PWM控制電路工作原理分析與檢測 直流降壓斬波電路的設計 一種基于TL494芯片的電動車電機控制器 基于PSCAD的直流斬波電路的仿真 基于MATLAB/Simulink的直流斬波電路分析 直流斬波電路的MATLAB研究 基于CPLD的直流無刷電機驅動電路設計 直流斬波電路的Matlab／Simulink仿真研究 基于AD760的高精度直流電壓輸出電路設計 基于小型高效直流開關電源的控制電路設計 GTO斬波調速系統主電路的設計 基于串聯直流穩壓電源電路的Multisim應用于電路設計分析研究 基于CPLD的WatchDog電路設計 基于EMCCD的驅動電路設計 基于89C51單片機的數控直流電源電路設計 基于Matlab的交流斬波型PFC電路仿真研究 交流信號轉直流信號電路設計 常見問題解答 當前所在位置：.
[2]王兆安，劉進軍.電力電子技術[M].北京：機械工業出版社，2010.119-120.
[3]胡壽松.自動控制原理[M].北京：機械工業出版社，2007.264-265.
作者簡介：
第4篇：電路設計和仿真范文
關鍵詞：protel，三極管，計算機仿真
0.引言
計算機仿真軟件在實踐中的應用，使電路設計人員能夠在電路設計階段對所設計的電路電氣特性進行分析、判斷、校驗，從而大大減輕物理實驗驗證階段的工作量，是電子專業設計工作者提高工作效率的有效方法。
Protel 99內置了功能強大的SPICE 3f5電路仿真軟件，能提供連續的模擬信號和數字信號仿真。該軟件運行于Protel的EDA/Client進程環境下，與ProtelAdvanced Schematic原理圖設計程序協同工作，為用戶提供一個完整的從設計到仿真驗證的設計環境【1】。
單管放大電路是模擬電路設計中最基礎的電路。本文利用protel99軟件,利用通用電子元件,對該電路參數賦值,仿真研究單管放大電路的工作過程。理論分析了單管放大電路的靜態與動態參數,研究基于protel99軟件仿真該電路的方法，并得到相關結論。
1.單管放大電路的理論計算
單管放大電路圖如圖1所示， 其中信號源的幅值為,頻率為，則由估算法【2】可得:
第5篇：電路設計和仿真范文
模擬電路課程支撐的能力包括：閱讀電子元器件技術文件和電原理圖的能力、單元電路設計能力、電路綜合設計能力、計算機輔助設計能力、編寫設計文件的能力。依據能力目標的不同，可以劃分不同的任務類型，并據此確定任務目標，設計任務結構。
關鍵詞：模擬電路電路設計教學模式
以大規模集成工藝為依托的各種數字電路問世以來，由于其相對模擬電路的高可靠性和靈活性，逐漸取代了各種傳統的模擬電路的應用領域。但是現實的物理世界畢竟是模擬的，因此，任何數字化系統都包含有模擬電路部分，模擬電路并沒有因數字電路的興起而被完全取代。模擬電路課程仍然是電子工程、電氣工程、自動控制、通信等涉電類專業的核心課程之一。
模擬電路課程的重要性還在于無論從工程技術還是專業能力結構而言，模擬電子技術都處于較為底層的位置，通過該課程的學習獲取的知識、經驗、工程技術方法是順利學習上述專業幾乎所有其它專業課程的基礎。
模擬電路是教學難度相對較大的課程。其學習的困難性在于，學生是第一次接觸以半導體器件為核心的有源電路；模擬電路“數字化”、結構化程度低，表現出的物理現象和涉及的數學工具又較為復雜；模擬電路的工程技術方法很難實現程序化，常常需要依賴經驗知識解決問題。
電路設計是電子技術人員的工作鄰域和具有典型性的工作過程，模擬電路設計過程相當完整地體現了模擬電路技術應用能力的內容和要求。構建基于模擬電路設計的學習任務，依據設計工作過程組織教學活動，能夠較好地實現培養模擬電子技術應用能力的教學目標。
1、工作過程、能力與任務類型
一個較完整的電子系統電路設計的工作過程，包括：技術指標分析，方案設計，單元電路設計與參數調整，電路綜合聯調與性能測試。通過對模擬電路設計工作內容和過程的分析，完成電路原理設計過程必須具備的、應由模擬電路課程支撐的能力包括：閱讀電子元器件技術文件和電原理圖的能力、單元電路設計能力、電路綜合設計能力、計算機輔助設計能力、編寫設計文件的能力。因此模擬電路課程的學習任務有4種類型：識讀電原理圖和技術資料、單元電路設計與電路綜合、計算機仿真測試、編制設計文件。
單元電路設計與電路綜合是基本任務，它引領其它類型任務和整個項目的實施完成。
不同類型的任務可以根據設計任務的需要和本身的復雜程度，作為單獨的任務存在，與相關的設計任務共同組成學習項目，也可以作為完成設計的準備知識存在于設計任務之中。例如，反饋放大器設計可以作為一個學習項目，由識讀反饋放大電路原理圖、反饋放大電路性能分析、反饋放大電路設計3個關聯的任務組成。
識讀電原理圖和閱讀元器件技術文件是基本能力。電路設計，特別是在原理設計和電路結構設計時，極少原理性的創新，絕大多數是對已有電路的適用性改進和重新組合，這種改進和組合需要閱讀已有的設計資料，借鑒他人的技術經驗和成果；為提高電路性能，降低成本，提高工作效率，往往需要在電路中采用新出現的電子元器件，例如集成電路芯片，需要閱讀生產方提供的產品規格書及典型應用電路。識讀電原理圖和技術文件對于形成和提高電路設計能力具有基礎性的意義。
目前，電子電路計算機輔助設計（EDA）包括電子工程設計的全過程，例如系統結構模擬、電路特性分析、在系統可編程器件開發、繪制電路圖和制作PCB。在電子工程設計中有著不可替代的重要作用，是電子工程技術人員必須具備的專業技術能力之一。在模擬電路課程的學習任務中，主要是指應用計算機完成電路圖繪制、電路性能和參數的仿真測試與分析、編制設計文件等工作。
在電路設計的實際工作過程中，編寫設計文件是重要的工作內容和不可缺少的環節。沒有設計文件，無法進行初步設計完成以后的后繼工作。對于學習任務而言，編寫設計文件，是一個總結和提高的過程，有利于培養交流溝通能力和養成嚴謹的工作態度。設計文件也是判斷和評價項目或任務完成情況的重要依據。
2、任務目標
(1)電路識讀任務，是對針對設計任務收集技術資料（主要是可供設計參考的電路）并進行分析，屬于電路設計的準備工作，任務的目的是為完成設計任務建立必要的知識儲備。大致分為互相關聯的3個層次：1)識別元器件符號、功能和主要技術指標。依據符號識別電路中的元器件是讀圖的基礎，作為專業入門課程，對此應該給與一定程度的注意，要能夠識別和了解符號的含義、主要器件功能和技術指標。根據電路中使用的核心器件，往往可以判斷電路的功能。2)區分電路單元，判斷電路功能。較復雜的電路系統都由單元電路構成，功能單一的單元電路也可以進一步分解為部分電路，例如放大器可分為輸入級、中間級和輸出級；穩壓器可分為整流和穩壓部分。對部分電路功能的分析，得出對整個系統功能的判斷，并作為下一步工程估算的基礎。3)指出電路的結構特點，估算分析電路技術指標。分析電路形式與結構，可以得出電路大致的技術性能指標，定性判斷元器件參數對電路性能的影響。例如對放大器輸入級、輸出級電路形式和結構的分析，可以大致得出放大器的輸入、輸出特性；對中間級的分析，可以大致判斷放大能力；依據級間耦合方式，可以判斷放大器頻率響應范圍；甚至電源電壓也可以據以分析放大器輸出信號幅值。
(2)設計任務目標包括典型單元電路設計與電子線路綜合設計，在定性分析的基礎上實現定量估算，自頂向下完成初步的設計。依據設計工作過程，可以分解為以下階段目標。1)正確理解任務要求，分析各項技術指標的含義。仔細研究任務的工程背景和要求，正確分析和理解各項技術指標的含義，分析實現任務要求的技術途徑，這是完成設計的前提條件。2)設計總體框圖，分配技術指標。參考與任務相同或相近的電路方案，選用能夠滿足技術指標要求的核心器件，完成方案論證。對于同一個任務，實現的方案可以有多個，應具備將不同方案加以分析、比較的能力，從中確定一種相對較優的方案。
依據選定的方案按照功能劃分成若干個互相聯系的模塊，將技術指標和功能分配給各個模塊。3)單元電路設計。依據模塊的功能和技術指標要求，參考典型電路，確定電路結構，計算元器件參數完成單元電路的初步設計。4)仿真測試。模擬電路，比如放大器、濾波器等的參數比較繁瑣，需要進行多次調整才能達到技術指標要求。要能夠在計算機上對單元電路仿真測試，修改電路參數，觀測性能指標，直至滿足技術指標要求。5)電路聯調，測試技術指標。在單元電路完成逐步設計的基礎上，通常依據信號流向，逐級完成級聯和調試直至全部電路調試完成，系統技術指標達到設計要求。這個過程是電路綜合的過程，也可以在計算機上模擬仿真實現。
(3)仿真測試調整任務的目標是在電子電路設計過程中實現較為精確的量化分析。其作用主要表現在3個方面。[3]1)驗證電路方案設計的正確性。當要求的系統功能確定之后，首先采用系統仿真或結構模擬的方法驗證系統方案的可行性，進而對構成系統的各單元電路結構進行模擬分析，以判斷電路結構設計的正確性及性能指標的可實現性。2)電路特性的優化設計。分析惡劣溫度條件下的電路特性，計算分析器件容差對電路的影響量，用于確定最佳元器件參數、電路結構以及適當的系統穩定裕度，實現電路的優化設計。3)實現電路的模擬測試。電子電路的設計過程中大量的工作是元器件參數計算、各種數據測試及特性分析。在工程估算的基礎上，通過仿真測試與分析加以調整，能有效提高設計工作的效率。4)技術文件編寫要求在完成電路設計的同時編寫盡可能詳細的符合工程標準的技術文件，包括方案設計說明、原理框圖、電原理圖、原理與技術說明、元器件參數計算、技術指標與特性測試數據、元器件清單等。
3、任務結構及實施
一個典型的電路設計任務由工程背景描述、任務要求、基礎知識學習、設計方法與步驟、電路設計等學習單元組成。
3.1工程背景描述
工程背景描述的內容主要包括電路功能、工程應用背景、技術發展背景介紹。工程背景描述的實質是“提出問題”，工程背景描述盡可能選擇具有典型性的電子工程問題為實例，解決關于學習目標的問題。
3.2 任務要求
設計任務必須具備明確的工程應用背景，必須提出具體的設計要求（技術指標）。例如交流放大器設計任務，應明確提出工作頻率、信號源、輸出特性、輸入特性、工作穩定性等要求等技術指標。提出任務要求，應依據由淺入深循序漸進的原則，從體現基本功能的一兩個技術指標開始，逐步增加技術指標數量，提高設計難度。
3.3基礎知識學習
基礎知識學習包括任務分析、相關理論知識學習、參考方案與參考電路分析及相應的基礎練習等。基礎知識的學習包括理論知識、技術知識、經驗知識和經驗技能的學習。理論知識是重要的，因為它是能力的組成部分，同時對于學生的發展能力起到更為持續和關鍵的作用。在工程實踐中學習和使用的理論知識才能被真正掌握并形成能力，因此應該以實現電路設計任務為依據，確定理論知識的學習內容和學習深度，力求將理論與實踐、數學方法與物理概念更緊密地結合起來。
提供設計參考的電路必須是工程電路，但學習是一個循序漸進的過程，基礎知識的學習會使用原理電路為學習對象，原理電路不能僅有電路結構和元器件標號，也要標注元器件主要參數，使學生在定性分析階段就能對電路參數有直觀的影像，逐步建立數量觀念，這對于初次接觸模擬電路的學生是十分重要的。
3.4設計方法與步驟
不同功能和結構的電路，具體的設計內容、方法與步驟各不相同。甚至同樣功能的電路，技術要求不同，設計時考慮的重點、設計依據、電路結構等均有區別，但工程估算是貫穿整個設計過程始終的基本方法。
以反饋放大器為例，設計步驟如下:
選擇反饋組態，選擇反饋深度，選擇反饋級數，確定放大級數，確定輸入級、中間級、輸出級的電路結構，計算電路參數，仿真測試和參數調整。容易理解，上述步驟都必定建立在必要的工程估算的基礎之上。
3.5 電路設計
這是學生在相對獨立的情況下，完成電路設計的過程。盡量采用與前面4個學習單元及撰寫設計文件交叉進行的方式實施。
不同類型的學習任務，其結構不盡相同。但區別主要是在(4)、(5)兩部分。
不同類型的學習任務以“定性分析、工程估算與仿真測試調整相結合”的方法實現。
4、結語
電路設計在知識的運用上不同于單純的電路分析與計算，依據模擬電路原理設計過程構建學習任務，組織和實施教學過程，不僅能夠有效控制理論知識學習深度，促使學生較為自主地獲取經驗知識，并在獲取知識的同時實現知識轉換為技術應用能力，更有利于實現培養學生模擬電路技術應用能力的教學目標。
參考文獻
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第6篇：電路設計和仿真范文
關鍵詞：數字邏輯；課堂教學；實驗教學
作者簡介：徐銀霞（1979-），女，湖北武漢人，武漢工程大學計算機科學與工程學院，講師。（湖北 武漢 430073）
中圖分類號：G642.421 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）28-0104-02
“數字邏輯”是計算機專業一門重要的硬件基礎課程，其主要目的是使學生掌握數字系統分析與設計的理論知識，熟悉各種不同規模的邏輯器件，掌握各類邏輯電路分析與設計的基本方法，為數字計算機或其它硬件電路分析與設計奠定基礎。[1]“數字邏輯”課程教學一般采用課堂教學與實驗教學相結合的方式，使得學生掌握數字電路分析與設計的一些理論知識，同時培養學生電路設計、制作與調試以及分析問題、解決問題的能力。學生的學習效果一直是教學當中的重中之重，因此如何有效利用有限的理論與實驗教學時間培養學生的綜合素質是一個值得探討的問題。筆者結合多年的教學實踐經驗，分別對課堂教學和實驗教學環節就“數字邏輯”課程的教學方法做一次探討。
一、“數字邏輯”課程的課堂教學
課堂教學效果直接決定學生理論知識掌握的程度，也影響隨后的實驗及實踐能否順利進行。在課堂教學中采用任務式教學、課堂討論、電路仿真演示以及硬件描述語言電路設計等方式進行教學，取得了滿意的效果。
1.任務式教學
明確任務，使學生掌握方法，做到舉一反三。教學過程中將 “數字邏輯”課程的知識點歸納整理成若干個任務。比如數字電路按邏輯功能分成組合邏輯電路和時序邏輯電路兩大類，主要的問題是電路分析與設計兩個方面。按電路規模要求重點掌握的是小規模和中規模電路，所以任務主要有小規模組合電路的分析、小規模組合電路的設計、中規模組合集成芯片、中規模組合電路分析、中規模組合電路設計；小規模時序電路分析、小規模時序電路設計、中規模時序集成芯片、中規模時序電路分析、中規模時序電路設計等等。對于每一個問題明確任務，分析解決辦法，歸納一般的解答步驟及注意事項，舉例證明方法的可行性。比如對于中規模組合芯片的學習，僅以數據選擇器為例，引導學生上網查閱芯片資料，閱讀資料找出芯片的功能表、輸出表達式，邏輯圖和引腳圖以及典型應用。這樣，學生不僅掌握了該芯片的全部知識要點，還可以掌握中規模組合集成芯片這類芯片的學習方法。此后，對于所有此類芯片學生都能夠通過自行查找芯片資料來掌握，節約了課堂時間，學生也獲得了自主學習的成就感。
2.增加課堂討論
精講多練，給予學生充分的討論時間。為提高學習效果，在提出任務、介紹原理及方法后，布置課堂練習。學生可以一邊練習一邊自由討論，已理解的同學在討論中充當老師，可以加深印象，鞏固知識；而沒有理解的同學可以在討論中積極主動地學習，同時也激發了學生后續學習的積極性，比教師反復講解的效果好。這種方式可以避免“滿堂灌”式的教學方式，活躍課堂氣氛，創造學習氛圍，提高學習興趣，實踐證明取得了良好的效果。
3.電路仿真演示
在數字電路分析與設計的理論教學過程中，很多學生會覺得枯燥且難以理解。借助Multisim11.0仿真軟件進行數字電路的模擬和課堂演示，可以直觀地顯示電路的功能和時序電路的時序波形。比如在講解中用16進制計數器74161實現12進制計數器時，其中復位法可通過置0或者異步清零兩種方法使得計數器從11回0，但置0法必須在計數到1011時使得置數端為0，異步清零必須在計數器為1100時使得清零端為0才能保證計數器為12進制。如果僅用理論講解學生比較難理解，但通過仿真演示后學生能夠恍然大悟。因此仿真軟件的使用可以使“數字邏輯”理論課的教學更加生動活潑，而且學生在遇到疑問時也可以通過仿真軟件進行驗證。學生通過直觀的仿真結果，對電路的工作過程進行透徹的分析，提高了學習的興趣和效率，促進自學能力和創新能力的提高。
4.引入硬件描述語言
硬件描述語言用軟件編程的方式來描述電子系統的邏輯功能、電路結構和連接形式，適合大規模系統的設計。在教學的過程中將硬件描述語言Verilog HDL引入課堂，比如在講解邏輯門、數據選擇器、觸發器、計數器等基本單元電路的原理之后，給出模塊對應的硬件描述語言，演示仿真波形和綜合結果。學生從仿真波形中觀察信號的邏輯變化，對數字邏輯電路的掌握更加透徹，同時也豐富了教學內容。Verilog HDL語言是一種非常實用的硬件描述語言，易學易用，學生只要有C語言編程基礎，便容易掌握。編程也可以實現電路設計，同學們感到非常新奇，將被動學習變為主動學習，提高學習興趣，取得了很好的教學效果。
二、“數字邏輯”的實驗教學
“數字邏輯”是一門實踐性很強的課程。[2]通過數字電路設計實驗，學生可以基本掌握數字電路的設計、制作與調試步驟，學會借助萬用表、示波器等實驗儀器排除實驗當中遇到的各種故障，從而獨立分析設計各種規模的數字電路。實踐教學中將傳統實驗、仿真實驗與硬件描述語言設計三種類型實驗相結合，三者互為補充，提高實驗效果，充分培養學生的綜合實踐能力。
1.傳統實驗
傳統實驗項目一般利用面包板及用中小規模芯片完成電路設計。其接線模式可以使學生直觀了解數字電路是如何工作的，從而掌握電路測試、調試以及維修技能。但是部分學生視這一過程為簡單的連線工作，往往只注重結果，不重視過程，造成實驗課就是反復的接線和碰運氣，學生不能駕馭整個實驗過程，產生畏難和退縮心里。在實驗課前要求學生書寫預習報告，自主設計實驗方案，進行原理圖設計、芯片選型，上網查閱芯片資料，掌握閱讀芯片資料的方法，進行實驗方法設計，可以避免機械化操作，學會排除故障，增強操作信心。
在實驗過程中，學生不可避免地會遇到種種問題，導致實驗結果出錯：可能是電路設計或連線過程中出現了問題，也有可能是實驗設備或實驗器材出現了故障。教師應該指導學生借助實驗儀器找到故障點，發現問題之所在，并想出解決辦法。在未來的實際工作中，學生將會遇到各種各樣的問題，而實驗課正是鍛煉如何解決這些問題的好機會。因此實驗中應該向學生講明排除故障的必要性，并引導其對獨立解決各種疑難問題的興趣，增強其信心，令其克服畏難情緒。一旦學生掌握了排除故障的方法，獨立解決了問題，他們就會很有成就感，甚至就此對排除故障產生了濃厚的興趣。[3]實踐表明學生能自主完成所有設計，自主分析討論實驗過程中碰到的問題，逐個排查故障點，最終完成電路調試。
2.仿真實驗
傳統實驗適于以驗證性實驗為主的一些中小規模電路的構建與測試。對于一些比較復雜的設計性和綜合性實驗則比較費時，如數字鐘、搶答器、拔河游戲機、彩燈控制器等。而且在實驗過程中常常因一根導線連接錯誤、一個連接點接觸不良，就致使實驗受阻甚至無法完成，給學生以挫折感，影響學生的實驗興趣，不利于動手能力的培養。
Multisim11.0是一個集原理電路設計和電路功能測試為一體的虛擬仿真軟件，其元器件庫提供了數千種電路元器件供實驗選用，其中包含了數字器件。虛擬測試儀器儀表種類齊全，如數字萬用表、函數信號發生器、示波器、直流電源、數字信號發生器、邏輯分析儀等，可以設計、測試和演示各種電子電路。[4]采用Multisim11.0軟件進行仿真實驗，使學生能充分發揮想象力，按照自己的想法創建各種電路，從而擺脫實驗箱的束縛。實踐證明將Multisim11.0應用于實驗教學，能夠使學生提高學習的興趣，增加學習樂趣，充分發揮學生獨立思考和創新的能力，提高學生的綜合實踐能力。
3.硬件描述語言開發數字電路
當數字邏輯電路及系統的規模比較小而且簡單時，用電路原理圖輸入法基本足夠了，但是需要手工布線，需要熟悉器件的內部結構和外部引線特點，才能達到設計要求。當電路規模大時工作量會相當大，實驗時間往往不能保證。隨著可編程邏輯器件的廣泛應用，硬件描述語言已成為數字系統設計的主要描述方式，采用硬件描述語言進行數字電路的設計，可以實現從傳統的驗證性實驗到分析設計性實驗課的轉變。利用Verilog HDL硬件描述語言進行數字鐘、搶答器、交通燈控制電路等的設計，要求學生利用課堂知識進行編程、仿真、綜合和下載到可編程邏輯器件中運行以觀察結果。學生還可以按照自己的想法自行設計其它數字電路進行仿真、下載調試，提高學生學習興趣和綜合實踐能力。
此外還通過舉辦電子設計競賽、綜合設計等方式激發學生的學習興趣，提高學生自主學習、獨立分析問題和解決問題的能力，也提高了學生綜合應用的能力，收到了良好的教學效果。
三、結論
數字電子技術的應用已經滲透到人類的各個方面，從計算機到手機，從數字電話到數字電視，從家用電器到軍用設備，從工業自動化到航天技術，都采用了數字電子技術。[5]因此“數字邏輯”課程對于計算機及相關專業來說是一門很重要的課程。筆者結合多年的教學實踐經驗，對“數字邏輯”課程的教學方法進行深入探討，在課堂教學中采用任務式教學，增加課堂討論，借助仿真軟件進行電路演示，利用硬件描述語言進行復雜數字系統設計；在實驗教學中將傳統實驗、仿真實驗和硬件描述語言實驗有機結合、互為補充，激發學生的學習興趣，培養學生的綜合能力，取得了很好的教學效果。
參考文獻：
[1]康華光.電子技術基礎（數字部分）[M].第5版.北京：高等教育出版社，2006.
[2]孫麗君，張曉東，魯可.“數字電子技術”課程教學改革探析[J].中國電力教育，2013，（13）：67-68.
[3]王宇，崔文華，王寧，等.興趣導向的數字電路設計實驗改革[J].計算機教育，2010，（17）：38-40.
第7篇：電路設計和仿真范文
關鍵詞：電子大賽；理論培養；焊接工藝
中圖分類號：G642.423 文獻標志碼：B 文章編號：1674-9324（2016）03-0094-02
一、導論
全國大學生電子設計競賽是教育部倡導的大學生學科競賽之一，是主要面向全國電子類學科大學生賽事，目的在于推動教學改革、培養實用型人才，同時也有助于培養大學生的實踐創新意識與基本能力、團隊協作、提高學生電子設計制作的能力，為選拔人才也創造了條件。比賽自從開辦以來，一直備受全國高等院校和學生的重視，被認為國內“含金量”最高的比賽之一，比賽成績在某種程度上已經成為標志著學校教學水平的高低。而參加比賽獲獎的學生在求職過程中，也經常受到用人單位的青睞。全國大學生電子大賽是一種半開放的比賽，比賽時間為4天3夜。比賽期間[1]，同一個隊伍的隊員之間可以商討設計思想，確定設計方案，進行分工協作，以隊為基本單位獨立完成比賽任務。指導教師不允許對參賽學生進行指導，參賽隊員也不可以與其他人員探討任何問題，隊員可以查詢相關資料設計電路并完成作品。比賽內容涉及范圍比較廣，包含高頻、低頻電子線路設計、單片機等控制電路，幾乎包含了電子類專業所有的專業課程，沒有深厚的理論基礎和對電子元器件扎實的認識，很難在短短的4天中完成比賽，賽前培訓則成為完成比賽內容提高比賽成績的關鍵。如何進行賽前培訓、提高比賽成績，已經成為指導教師及參賽學生討論的重點問題。本文根據電子大賽和教學內容，對學生的培訓可以從幾個方面進行考慮，主要包括是理論培養、電路設計訓練、電子元器件認識、焊接工藝練習等。
二、理論培養
良好的比賽成績與對電路理論知識的掌握情況是分不開[2，3]。首先需要熟練掌握基礎知識。電子設計大賽的電路設計與參加考試不同，對知識的認知不能停留在僅僅會做習題的層面上，需要深刻理解教材中每一個電路設計的原理，如三極管、電阻、電容、電感等元器件在電路中發揮的作用，其數值變化對電路的影響等。例如，三極管的三個工作狀態飽和、截止、放大，如何設計參數，使其工作在不同的工作狀態，實現所需要的功能，這些都需要學生對電路知識有深刻的認識才能夠設計出相關的電路。然而，電子大賽比賽時間一般為9月初，大四的學生已經學習了電路與電工基礎、模擬電子線路、單片機、高頻電子線路等課程等相關的電子技術專業課，從所學習的課程上可以看出，完全具有獨立完成電子大賽題目的電路設計的能力。但是由于時間的關系，大四的學生對以前所掌握的部分知識存在遺忘的現象，這些都需要學生利用業余或者假期時間重新復習以前學習過的相關知識，以便在比賽的時候能靈活運用理論去設計電路。由于電子大賽與電子線路等課程相關的內容比較多，單靠學生自己很難在業余時間復習學會相關的知識，并且，學生習慣于考試的方法學習，對于電路的設計，幾乎沒有任何經驗，很難把握住理論學習的重點。為了提高學生的理論水平，學校應該組織在電路設計上有經驗的教師，對參賽學生進行輔導，以加深對理論知識的認識與理解。
三、電路設計訓練
普通高等學校課程體系建設上[4]，受到高等學校師資、投入等各方面的影響，電子類的教學還是以理論授課為主，同時開放對應的實驗、課程設計等實踐教學環節，學生對電路的認識還停留在實驗上，很少能夠形成電路設計的概念。面對一個電路設計，不知道如何從何處入，這就需要從簡單的電路設計入手，培養學生設計電路的能力。如何貫穿所學電路知識設計電路，是參賽的關鍵。電子大賽的電路設計是絕對不是靠一門課程可以設計出理想的電路完成比賽任務的，它是需要依靠多門課程知識內容的集中體現。電子大賽的電路設計通常需要由多個小單元電路組成。如遇到顯示溫度、采集信號等內容則需要使用單片機等器件來實現、如果采集的信號幅度過小則需要對其進行放大達到下一級電路的輸入要求。因此將電路知識融合貫穿起來才能完成整個電路的設計。總所周知，無論多么復雜的電路，都是由簡單的單元電路組合起來，實現復雜的電路功能，因此，根據學生所掌握的本科知識，先給出若干單元電路題目進行設計，如加法器、振蕩器、乘法器等電路設計，讓學生自行設計。隨著軟件技術的發展，已經存在一些電路仿真軟件，如EWB、Proteus等，學生可以依據這些軟件將自己設計的電路進行仿真實現，驗證自己的設想是否正確。采用這些軟件實現電路仿真，不僅可以使學生的設計電路時候的一些想法得到實現，也可以降低成本，同時學生也可以很容易修改參數，觀察每個單個電子元件在電路中發揮的作用，這在實物電路中是很難實現的。
四、電子元器件的認識與焊接工藝
電路設計采用仿真軟件實現，可以對學生起到一個鍛煉作用，但是這些仿真電路畢竟與實際電路的設計畢竟存在一定的距離，我們必須把仿真電路轉換成實物電路，才能提高學生對真正電路的認識。對于很少接觸實際應用的本科生來說，首先培養學生對電子元器件的認識，如電阻、電容、電感等型號、阻值、電容數值等的認識，如何分清三極管、二極管的管腳；認識常用的運放芯片，比如OP07等，對于比較不熟悉的芯片，學會如何查找芯片的參數，芯片輸入的電壓范圍等，以便用于在設計電路的時候可以依據參數，選擇性能比較合適的芯片用于電路中。其次，電路焊接問題一直是困擾學生電路成功參賽的主要原因，經過了2～3天的電路設計及仿真實現，學生基本上完成電路設計，在實現作品的時候，學生焊接完的電路板，經常會出現電路不能正常工作、或者輸出信號與設計初衷不一樣的情況，甚至無任何信號輸出，電路的焊接往往是出現問題的主要原因，虛焊、焊點過大、電子元器件被燒壞等問題都嚴重影響電路正常工作，即使比賽結束前可以正常工作的電路，到了比賽現場測試的時候，也經常會出現電路無法正常工作，或者是電子元器件被燒的情況。當然電路無法正常工作的原因有很多，焊接技術不過關是常見的原因，由此，需要加強對學生平時對焊接工藝的訓練，提高作品成功由于焊接問題導致的比賽失敗。另外，熟練的掌握示波器、萬用表、直流穩壓電源、信號源等基本儀器也是需要對學生進行培訓的重要環節。比賽賽場通常不是在本校進行，而常用的儀器種類有分為很多種，國內的儀器面板也幾乎都是專業英文標識，在緊張的比賽環境中，順利操作這些儀器儀表進行測量也不是很容易的事情，因此需要訓練學生熟練掌握常用儀器的使用方法，掌握儀器面板每一個按鈕的英文含義，熟練掌握儀器的操作和按鈕含義以后，即使遇到不熟悉的儀器，也可以很快學會使用方法。
五、賽前模擬練習
實戰模擬訓練是賽前不可缺少的一個重要環節。由于電子大賽需要面向電子、通信、自動化等專業學生參賽，因此，每年電子大賽的題目大致包括幾個方面：電源、放大器相關的內容、通信、控制等幾個大方面的設計。指導教師可以依據自己所帶學生的專業方向設計一些相關題目進行模擬訓練。經過理論、電路設計等方面系統的培訓，參賽學生已經基本掌握了電路設計的相關知識。在這種情況下，參賽學生也需要參與幾次模擬訓練以達到組員之間相互配合的目的。每組參賽隊員為3人，比賽中也通常涉及基礎電路設計、單片機設計、電路焊接、最后完成比賽報告。合理的分工合作能夠數順利完成電路設計，如果在比賽配合出現問題，則有可能導致在規定時間內無法完成比賽，指導教師可依據學生掌握知識的情況，對學生進行分工。如將基礎知識掌握比較全面的學生作為組長，負責電路整體設計、單片機編程比較好學生的負責單片機控制、文筆比較好的同學負責論文報告的寫作。這種賽前實戰模擬訓練還有一個重要的目的，學會排查問題電路。在電路的設計和焊接過程中，會出現各種問題，一般來說，即使是指導教師在短時間內發現問題也是很困難的事情，這些問題出現在賽場上，只能依靠學生自己解決問題，對于對電路的初學者來說，這種問題也是經常發生，焊接的電路也很難一次成功，學會排查電路故障時參賽學生必須掌握的基本內容。針對存在問題的電路，當某一部分電路出現問題的時候，首先需要要做的是需要是檢查電路設計的是否正確，確信電路設計正確后，再依照電路圖檢查電路連線問題，如果都沒有問題，則需要依照電路從前往后每一個焊點都需要采用萬用表或者示波器測量電壓或者波形。這也需要對電路的原理極為熟悉，清楚了解電路中每一處的電壓的大小、每一處電壓波形形狀等相關參數，以判斷電路出現的問題所在。
六、結論
本文僅僅是從以上幾個方面來討論如何在賽前對學生進行培訓，以提高學生參加比賽的成績。但是，畢竟比賽各種意外都會發生，在短時間內完成電路的設計、購買元器件、完成電路作品，即使參加培訓的學生也會由于經驗不足，參數設計等問題等會有很多意外發生，影響比賽成績。加強平時對學生的訓練、增加電路設計經驗是靠平時一點一滴積累起來的，只有打下深厚扎實的基礎，才能在比賽中取得良好的成績。
參考文獻：
[1]湯勇明，堵國牛賀晉，等.大學生競賽組織和創新能力培養的探索[J].電氣電子教學學報，2009，31（4）：76-77.
[2]龔仁喜，孟小碧，秦鋼年.創新型人才培養與實驗教學改革的探索與實踐[J].實驗技術與管理，2006.
第8篇：電路設計和仿真范文
關鍵詞：數字邏輯；Multisim12.0軟件；仿真
中圖分類號：642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）07-0233-02
“數字邏輯”是計算機及電子類專業的一門重要的專業基礎課程，其具有很強的理論性和實踐性，要求學生通過學習既掌握數字電路分析與設計的理論知識，也能夠自己動手設計調試實用的數字電路。在理論教學過程中，教師借助Multisim12.0仿真軟件進行數字電路的模擬和演示，對電路的工作過程進行透徹的分析講解，可以幫助學生深刻理解和掌握理論知識。采用Multisim12.0軟件進行仿真實驗，為學生提供更加靈活方便的實驗環境，使學生能充分發揮想象力，按照自己的想法創建各種電路，擺脫實驗箱的束縛。Multisim12.0軟件的使用使得數字邏輯理論課的教學更加生動活潑，實驗操作更加靈活方便，提高學生的學習興趣和學習效率，同時也能夠培養學生的自學能力和創新能力的[1]。
一、Multisim 12.0軟件的特點
Multisim12.0是一個集電路原理圖設計和電路功能測試為一體的虛擬仿真軟件，它為數字電路仿真提供了豐富的元器件模型，如時鐘信號、各類門電路、各種集成組合邏輯器件、時序邏輯器件等，同時提供了種類齊全的虛擬儀器，如函數信號發生器、示波器、數字萬用表、邏輯分析儀、邏輯轉換儀和直流電源等。Multisim12.0仿真軟件具有詳細的電路分析功能，可以設計、測試和演示各種電子電路，它將原理圖的創建、電路的測試分析、結果的圖表顯示等全部集成到同一個電路窗口中，具有和真實環境一致的可視化界面，整個操作界面就像一個實驗工作臺，與實物操作幾乎相同[2]。
二、Multisim12.0應用于“數字邏輯”課堂教學
在“數字邏輯”課程的課堂教學中，對于數字電路分析與設計的理論知識很多學生會覺得枯燥且難以理解，借助Multisim12.0仿真軟件進行數字電路的模擬和演示，可以直觀地顯示電路的功能和波形，把理論知識和電路運行結果加以對照、分析，可以提高課堂教學效率。同時還可以提出問題進行課堂討論，活躍氣氛，激發學生學習興趣。
在講解用邏輯門設計小規模組合電路時，一般是按照邏輯功能分析、真值表、表達式和邏輯圖的順序設計電路，然后舉例講解。以一個三人表決電路設計為例，假設用A，B，C分別表示三個輸入變量，同意用1表示，不同意用0表示，F表示結果，通過用1表示，不通過用0表示。通過列真值表、表達式和化簡等步驟得到輸出表達式F（A，B，C）=AB+BC+AC，若用與非門實現，則F（A，B，C）=，可以畫出相應的邏輯圖。如果教師僅僅在黑板上或者多媒體課件中畫出邏輯圖，相當于紙上談兵，學生可能只能被動地接受這種解題方法，甚至是死記硬背設計步驟，很難留下深刻的印象。可以在multisim12.0仿真軟件中繪制出電路原理圖，將輸入端分別連接3個開關用于輸入高低電平信號，輸出端連接一個發光二極管用于顯示結果。通過切換開關狀態，按照真值表的順序改變輸入高低電平信號，觀察發光二極管亮、熄的規律，直觀形象地演示電路工作結果，之前講解的設計方法便很容易得到學生的認可。同時還可以利用仿真軟件中的邏輯轉換儀得到組合邏輯電路的真值表，快速判斷電路的正確性。
此外，還可以討論一下如果用其他類型的邏輯門實現該邏輯功能電路，比如與門和或門或者或非門，又該如何將表達式變形？如何繪制電路原理圖？能不能達到同樣的效果？學生在課堂上都會積極參與討論，課后也會迫不及待地去利用Multisim12.0軟件進行驗證。同時，鼓勵同學們聯系生活實際用數字電路制作一些小發明，充分發揮自己的想象力，大膽創新，并利用Multisim12.0軟件實現和驗證自己的一些想法。
三、Multisim12.0應用于“數字邏輯”實驗教學
“數字邏輯”課程實驗中傳統實驗項目一般利用面包板及用中小規模芯片完成電路設計，適于以驗證性實驗為主的一些中小規模電路的構建與測試，對于一些比較復雜的設計性和綜合性實驗則比較費時，如數字鐘、搶答器、交通燈控制器、密碼鎖等。而且在實驗過程中常常因一根導線連接錯誤、一個連接點接觸不良，致使實驗受阻，甚至無法完成，影響學生的實驗興趣。利用Multisim12.O可以實現數字電路設計虛擬仿真實驗，修改調試方便。學生可以隨時在任意裝有該軟件的計算機上進行實驗設計和測試，充分調動了學生的學習積極性和主動性，取得較好的實驗效果[3]。
在時序電路設計中有一個實驗項目是數字秒表電路設計，這是一個綜合性的實驗，理論分析可知，整個電路由秒脈沖產生電路，計數電路和譯碼顯示電路三部分組成。第一步用555定時器和電阻電容構成多諧振蕩器，由公式T=0.7（R1+2R2）計算求得適當的電阻值，使得輸出波形頻率為1kHz，利用3片74LS90芯片級聯構成1000倍分頻器將多諧振蕩器輸出信號進行分頻，從而得到秒脈沖信號。雖然可以通過理論計算得到電阻值，但是要想調試出精確的秒脈沖信號，需要在電路搭建好之后利用示波器或邏輯分析儀等儀器觀察輸出波形，測量輸出頻率或周期，根據實際情況調整電阻值。第二步選擇兩片74LS161芯片實現60進制計數電路。74LS161芯片為16進制計數器，利用清零法分別實現6進制和10進制計數器，然后用乘數法實現610進制計數器。將第一步調試好的秒脈沖信號作為輸入計數脈沖，計數器的輸出可以連接8個發光二極管，運行過程中通過觀察發光二極管的亮熄規律判斷電路輸出是否滿足要求，也可以通過邏輯分析儀觀察計數器輸出的8路波形判斷結果的正確性。第三步采用兩個共陰極七段數碼管進行秒表顯示，由兩片74LS48芯片作為七段字型譯碼器，將第二步中兩個計數器的輸出信號分別送譯碼器，兩個譯碼器的輸出分別連接兩個七段數碼管，通過譯碼器譯碼和驅動七段數碼管顯示相應的數字。
由設計步驟可知，整個數字秒表電路的設計制作需要用到10個以上的集成芯片，電路連線多且復雜，調試過程需要調整電阻值，需要用到電源、示波器和邏輯分析儀等設備。如果采用傳統的硬件實驗方法，學生需要事先查找大量資料，畫出粗略的硬件電路圖，準備所需芯片和足夠的導線，然后在面包板或者實驗箱上直接搭建硬件實物電路，借助實驗儀器觀察結果。由于實驗室只能提供有限的元器件和示波器、萬用表等儀器，若所選用芯片不合適，或者電路設計本身就存在問題，或者哪個芯片有問題，又或者哪一根線不通，有時候很難檢查出具體問題，即便檢查出來又可能要重新設計電路，在四個學時內實驗很難完成。不少學生往往會為了完成任務直接照搬其他同學的電路或者要求老師直接給出可行的電路圖，然后只是機械按照硬件電路圖連線。連線完成后如果發現電路不能正常工作，也只是簡單地直接拆除和重新連線，因為不理解電路工作原理，根本就不會分析問題解決問題，整個實驗過程就變成了重復地拆線和連線的簡單勞動。大多這樣的學生即便實驗做完了，可電路工作原理卻完全不懂，根本達不到通過設計性實驗鍛煉學生實際動手能力、培養分析問題和解決問題能力的目的[4]。
相反，如果使用仿真軟件，學生在了解基本原理后就可以在仿真軟件平臺上選擇元器件直接搭建電路，可以任意選擇芯片而不必理會材料消耗、可以放心大膽地連接電路而不用擔心電路連接錯誤而造成器件損壞的問題。仿真軟件中提供的電源、函數發生器、示波器和邏輯分析儀等可以任意選取使用，這樣就可以留出更多的時間去理解電路工作原理，分析問題和調試電路。比如在秒表電路設計制作過程中，可以任意調整電阻值，借助仿真軟件提供的示波器調試出精確的秒脈沖信號；可根據個人喜好選擇各種型號的計數器芯片設計分頻器和60進制計數器；也可以采用共陽極數碼管和相應的譯碼器設計顯示電路。
通過軟件仿真實驗，選擇符合要求的元器件，設計出滿意的電路，然后在實驗箱或面包板上搭建硬件實物電路，通過實物電路驗證實驗結果，可以保證實驗結果的正確性，大大提高實驗教學的效率。利用仿真軟件的另一個好處是學生可以大膽地發揮自己的想象，嘗試各種設計方案，有效激發學生的實驗熱情和培養創新能力。
四、結論
在課堂教學中借助Multisim12.0仿真軟件進行電路演示，驗證理論的正確性和可行性，使得數字邏輯理論課的教學更加生動活潑。在實驗教學中利用Multisim12.0仿真軟件進行仿真實驗，使得實驗操作更加靈活方便，激發了學生的學習興趣，培養了學生的自學能力和創新能力[5]。因此，有效利用Multisim12.0仿真軟件能夠對數字邏輯課程教學起到積極作用。
參考文獻：
[1]徐銀霞.“數字邏輯”課程教學方法探討[J].中國電力教育，2013，（28）：104-105.
[2]黃智偉.基于NI Multisim的電子電路計算機仿真設計與分析[M].北京：電子工業出版社，2011.
[3]康華光.電子技術基礎（數字部分）[M].第5版.北京：高等教育出版社，2006.
第9篇：電路設計和仿真范文
關鍵詞:電子電路設計；創新；路徑
科技的不斷進步和發展,電子產品逐漸的滲透到生產和生活的各個領域,成為國家科技生產水平的主要組成因素,推動者計算機技術的不斷進步,成為國家發展的動力,為技術的全面進步提供必要的條件。但是現階段我國進行電子電路設計的過程中存在一定的問題,創新能力不足,自主知識產權意識較弱,造成整體發展水平出現滯后性,因此在今后的發展中需要對電子電路設計的創新路徑進行分析,全面的掌握創新方法,保證電子電路自主研發能力的提升,促進我國科技水平的全面進步。
1電子電路設計概述
1.1電子電路設計的原則
電子電路設計需要遵循相關的原則,這樣才能更好地保證設計的科學性,首先需要對電子電路內部的各項原件相互之間的關系進行全面的分析,掌握設計的內部結構以及外部結構,整體上對原件內部的各項構造進行分析,綜合地對電子電路的各項類型進行分析,全面地掌握各項設計類型。其次需要關注設計的功能性原則,在進行設計的過程中需要將電子電路系統進行更加細致全面的劃分,掌握不同模塊的實際功能,考慮到實現這些模塊和功能的途徑,從而在設計中了解掌握原件的情況,實現電子電路設計的規范性。在進行電子電路設計的過程中需要保證各項功能的完整性,在進行設計的過程中需要針對每一個部件的實際使用效果進行分析,確定整體的設計成果符合實際使用的效果,這樣才能進一步提升設計的科學性與合理性,在實際使用中保證使用的質量。
1.2電子電路設計的技術
進行電子電路設計需要采用合適的方法,具體的方法包括遺傳算法。這種方法在進行設計的過程中將關注的焦點放在需要解決的問題上,針對性地進行代碼設計,對需要解決的問題進行相應的編程,這樣的方式可以在進行程序編制的過程中避免因為競爭機制帶來不同遺傳操作和交叉變異的問題,滿足現實情況下的管理機制,對其中較差的個體進行替代,保證代碼的使用更加符合技術的需要,不斷地滿足現實條件,對結果進行更加全面的管理,對實際問題進行整體解決。而現場可編程邏輯陣列是將邏輯電路方式進行應用,采用在線編程的方式,將存儲芯片設置在RAM內,在需要編程的過程中通過原理圖和硬件對語言進行描述,然后將數據存儲到RAM內,這樣將數據進行存儲的方式使得相關的邏輯關系得到更加科學的處理,一旦對其中的FPGA開發軟件進行斷電之后,就會出現RAM的邏輯關系空白,為整體的數據存儲節省較多的空間,提升FPGA系統的使用效率,將不同的數據流灌入到硬件系統中,提升電子電路設計的整體質量,便于對設計方法進行全面的創新。
2電子電路設計的創新基本方法
2.1對電子電路進行層次化的設計
進行電子電路層次化的設計首先需要將基本構造分成相應的模塊,對不同的模塊進行分層次的設計描述,整體設計過程中需要按照從硬件頂層抽象描述向最底層結構進行轉換,直到實現硬件單元描述為止,層次化設計在進行管理設計的過程中相比較而言較為靈活,可以根據實際特點選擇適宜的設計方式,既能夠是自頂向底的方式,也可以是自底向頂的方式,具體情況需要按照實際情況進行分析,對電子電路的設計進行全面科學的管理。
2.2對電子電路進行漸進式設計
漸進式設計也是電子電路設計中經常出現的情況,這種設計方式主要是將一些附加功能帶入到管理中,將設計的相關指標使用到設計中,其中包括高頻、低頻模擬電路、數字電子線路的結構設計,然后依據實際情況設計相應的單元電路結構,將電子電路工作的特點和運行方式融入到設計中,并將線路設計進行全面的整合,注重輸入與輸出之間的相互關系,保證電路設計的規范性,將電子電路設計得更加便于操作。同時在進行設計的過程中需要對漸進式設計的步驟進行分析,根據應用型電子電路的功能,及時地對電子電路進行組合,在進行拼裝時需要關注連接點信號連接的強度、幅度以及電壓值之間的關系,將整體電路進行更加科學的設計。
2.3硬件語言描述設計
在進行電子電路設計的過程中還可以使用基于硬件語言描述的形式,首先需要對設計目標進行全面的管理,熟悉電子設計中對信號進行控制的相關原理,保證信號處理的各項參數。在具體信息確定完成之后需要對系統進行分解,找出硬件的總體框架,之后對設計圖進行仿真設計,將較為重要的位置使用相關的記號進行標注,然后借助CAD軟件對設計進行仿真測試,保證電子電路設計的邏輯關系、正負極值、時序等的正確性,提升方案設計的規范性。
3電子電路設計的創新路徑
3.1電子電路構架設計
進行設計創新首先需要對整體的設計構架進行管理,在設計中對FPGA系統進行重新定義,在硬件單元內部建立連接,找出更加明確的構建系統,對設計途徑進行創新。在設計結束之后需要對設計目標以及設計結果進行對比,可以采用錯誤的代碼,驗證系統在進行甄別過程中的效果,對于出現問題的地方及時進行改進。在結束之后選擇適宜的子系統,其中一部分保持原本的運行狀態,一部分按照遺傳算法進行一定的修改,這樣可以對系統進行更加完善的處理,使操作的適應性更強。進行改進之后再對系統進行整體的驗證,不斷地對設計方案進行改進,使得設計更加符合方案的需要。
3.2對設計環境進行創新
在設計過程中需要對系統的環境進行創新,用于測試的環境需要將測試的硬件與顯示的FPGA構架和硬件進行全面的控制,制定適宜的仿真軟件。計算機在使用的過程中可以通過通信電纜將數據從計算機下載到FPGA系統中,使用規范化的儀器對數據采集中的硬件和軟件進行連接,對設計方案進行全面的評估,并將數據轉化進行應試實驗,對軟件進行仿真處理,提升系統整體運行環境。
4結語
電子電路設計對于科技的發展具有較為關鍵的作用,需要對系統進行全面的管理,對設計方法進行不斷的創新,使設計在多變的環境中實現自我重構,提升設計的科學性,使抽象的理論形象化、復雜的電路實際化。不僅能提高理解分析能力,而且能提高設計能力。通過設計和模擬仿真可以快速地反映出所設計電路的性能,使設計更加生動、直觀、實時、高效,更好地為人類造福。
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