電路設(shè)計和仿真精選(九篇)

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第1篇：電路設(shè)計和仿真范文

關(guān)鍵詞：單片機(jī)課程設(shè)計；軟件仿真；硬件電路聯(lián)調(diào)

在開發(fā)單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)時，使用最多的軟件就是Keilc51軟件，此軟件是由Keil公司研發(fā)出來的，軟件以uVision2為開發(fā)平臺，具有的功能包括項目管理、編碼、程序生成器等。Keilc51的優(yōu)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(diào)試工作，可以在很大程度上縮短設(shè)計周期，在對程序進(jìn)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(jìn)行聯(lián)機(jī)調(diào)試。

一、課程設(shè)計流程

1.編寫相關(guān)指導(dǎo)文件

在對課程設(shè)計著手之前，需要對課程設(shè)計的流程進(jìn)行文檔編寫，為扎實掌握單片機(jī)技術(shù)打下基礎(chǔ)。相關(guān)指導(dǎo)文件包括：單片機(jī)項目開發(fā)的相關(guān)教程和例程材料，Keilc51和Proteus軟件的教程和例程材料，單片機(jī)課程設(shè)計完成程度的標(biāo)準(zhǔn)，課程設(shè)計大綱等。

2.選擇題目

在制作課程計劃時，需要根據(jù)每個章節(jié)內(nèi)容的不同和課程進(jìn)展程度對學(xué)生的實際學(xué)習(xí)情況進(jìn)行考量，通過對學(xué)生掌握情況的判斷再對課程設(shè)計進(jìn)行擬題。課程設(shè)計的題目包括針對各章內(nèi)容的，也包括針對綜合應(yīng)用的：關(guān)于MSC-51與A/D轉(zhuǎn)換方面的課程設(shè)計題目，關(guān)于MCS-51串口方面的課程設(shè)計題目，關(guān)于定時器與中斷方面的課程設(shè)計題目，關(guān)于I/O接口方面的課程設(shè)計題目，關(guān)于MCS-51的綜合使用方面的題目等。除此之外，還要列出詳細(xì)的元件表，供學(xué)生選擇和參考，并對課程設(shè)計題目的實現(xiàn)提出相應(yīng)的具體要求。

3.使用仿真軟件和實現(xiàn)電路功能

在課程設(shè)計實現(xiàn)中，教師可指導(dǎo)學(xué)生分組進(jìn)行，根據(jù)學(xué)生所選題目對學(xué)生如何在軟件和硬件等方面進(jìn)行設(shè)計給予指導(dǎo)，以完成設(shè)計的初步內(nèi)容。在對學(xué)生進(jìn)行指導(dǎo)時，可按照以下步驟進(jìn)行：

（1）繪制程序流程圖，可以使用Visio或Word進(jìn)行繪制。學(xué)生在繪制程序流程圖時，不但要依據(jù)所選題目的設(shè)計要求，還要結(jié)合教師的指導(dǎo)內(nèi)容進(jìn)行繪制，為接下來的程序設(shè)計做鋪墊。

（2）設(shè)計硬件電路，可以使用Proteus軟件進(jìn)行設(shè)計。在這一步驟中，首先要對Proteus軟件進(jìn)行學(xué)習(xí)，在掌握基本應(yīng)用原理和方法的基礎(chǔ)上，再依據(jù)設(shè)計要求設(shè)計電路。在學(xué)習(xí)Proteus軟件的基礎(chǔ)上，由教師組織學(xué)生先進(jìn)行軟件的實際操作學(xué)習(xí)，需要學(xué)生掌握的內(nèi)容有：建立工程文件、選取和使用元件、連接電路和進(jìn)行調(diào)試運(yùn)行等。

（3）編寫程序和編譯調(diào)試，根據(jù)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(jìn)行編譯和調(diào)試。教師要指導(dǎo)學(xué)生，讓他們依據(jù)課程設(shè)計要求把編寫好的匯編代碼導(dǎo)入到Keilc51軟件中，進(jìn)行編譯調(diào)試。

（4）聯(lián)合調(diào)試，對Proteus軟件和Keilc51軟件進(jìn)行聯(lián)合調(diào)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(lián)機(jī)仿真參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。將在第三步中編譯好的Keilc51工程文件打開，并設(shè)置相關(guān)參數(shù)：在Keilc51的project菜單中點擊進(jìn)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(shè)置聯(lián)機(jī)仿真參數(shù)。

4.面包機(jī)設(shè)計和電路功能的實現(xiàn)

在這一階段，教師要先組織學(xué)生對集成芯片的用途和管腳功能進(jìn)行學(xué)習(xí)，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(jī)的CPU上，最終使電路功能得以實現(xiàn)。

5.實行課程設(shè)計考核答辯制

教師采用答辯制的形式對學(xué)生的課程設(shè)計進(jìn)行考核，在答辯中真正判斷出學(xué)生對課程設(shè)計的體悟到底有多深。

二、成果總結(jié)

本課程設(shè)計將軟件和硬件的使用集合了起來，完成了對單片機(jī)的開發(fā)設(shè)計，在實踐過程中取得了良好的結(jié)果，讓學(xué)生對軟件電路、硬件電路以及軟硬件聯(lián)調(diào)設(shè)計和面包板設(shè)計都有了更加深入的了解。

1.理論與實踐結(jié)合

在教學(xué)中，不僅要將學(xué)生的實際情況與學(xué)習(xí)內(nèi)容結(jié)合起來，還要單片機(jī)學(xué)習(xí)中各個章節(jié)的內(nèi)容和實際動手操作結(jié)合起來。在本課程設(shè)計中，擬定了MSC-51與A/D轉(zhuǎn)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(shù)十個設(shè)計題目，并對課程設(shè)計提出了具體要求。

2.讓學(xué)生告別“眼高手低”

仿真聯(lián)調(diào)的結(jié)果雖然不能完全代表在實際情況中的結(jié)果，但是在很大程度上已經(jīng)實現(xiàn)了電路設(shè)計的功能在虛擬情景中的實現(xiàn)，為判斷抉擇提供依據(jù)。根據(jù)仿真聯(lián)調(diào)的結(jié)果，我們可以在硬件操作中實際運(yùn)行，通過這種方式，可以對仿真結(jié)果的正確性和準(zhǔn)確程度進(jìn)行校正。在學(xué)生進(jìn)行實踐之前，要讓學(xué)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(jī)的CPU上，這樣就可以完成對電路功能的實現(xiàn)了。在課程設(shè)計的一系列環(huán)節(jié)中，學(xué)生既可以學(xué)習(xí)到各環(huán)節(jié)所需工具的相關(guān)知識，又可以提高學(xué)生的動手能力，增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

3.對能力的培養(yǎng)

在實踐課程設(shè)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(xué)生有步驟地實現(xiàn)目標(biāo)的能力；通過要求學(xué)生對程序進(jìn)行標(biāo)注，可以有效鍛煉和提高學(xué)生的編程能力，增強(qiáng)他們獨立思考的能力。

先進(jìn)和完善的軟件能夠使硬件的運(yùn)行達(dá)到更好的效果。在單片機(jī)課程設(shè)計中引入軟件，可以使學(xué)生在了解和掌握單片機(jī)的設(shè)計流程的基礎(chǔ)上，熟悉聯(lián)調(diào)的技巧與方法。與一般的單片機(jī)仿真軟件不同，在課程設(shè)計中所使用的仿真軟件除了能仿真單片機(jī)CPU的實際情形，還能仿真單片機(jī)周邊電力和未參加工作的電路情況。此仿真實驗?zāi)軌蚝芎玫貙嶒灪凸こ蹄暯悠饋?，仿真結(jié)果的無誤將為電路的實際實現(xiàn)提供重要依據(jù)。同時這樣的課程實訓(xùn)也是工程師的最基本實踐內(nèi)容，這也為學(xué)生今后的學(xué)習(xí)和工作奠定了基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]喬建華.李臨生.Proteus在單片機(jī)教學(xué)中的應(yīng)用分析[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報，2009，2（6）：24-25.

[2]陳淑芳.基于51單片機(jī)的教學(xué)實驗系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)[D]青島：中國海洋大學(xué)，2011.

[3]吳慧芳，陸茵.“單片機(jī)原理及應(yīng)用”課程設(shè)計引入Proteus軟件的實踐[J].中國電力教育，2010，5（9）：123-124.

第2篇：電路設(shè)計和仿真范文

【關(guān)鍵詞】 Proteus 仿真軟件 電子電路設(shè)計

隨著社會科技的不斷發(fā)展，Proteus仿真軟件在電子電路設(shè)計中的應(yīng)用也得到了一定的發(fā)展。Proteus仿真軟件是現(xiàn)代計算機(jī)應(yīng)用技術(shù)發(fā)展中的重要成果之一，Proteus仿真軟件具有模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真以及電路等部分組成的仿真系統(tǒng)，其自身帶有先進(jìn)的虛擬器，其中包括示波器、邏輯分析儀以及信號發(fā)生器等等。為了更好的研究Proteus仿真軟件在電子電路設(shè)計中應(yīng)用，需要在Proteus仿真軟件環(huán)境下，明確的分析各個階段的電路設(shè)計，包括各個部位的元件，為進(jìn)行深入的設(shè)計做好準(zhǔn)備。

1 關(guān)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(shè)計和仿真的工具軟件，其軟件自身系統(tǒng)包含ISIS、ARES軟件部分，這兩部分軟件在實際的電路設(shè)計中分擔(dān)著不同的職責(zé)。通常情況下，ARES軟件部分是用來輔助PCB的設(shè)計工作，而ISIS軟件部分則是在軟件環(huán)境下用來進(jìn)行電路原理以及仿真的設(shè)計工作。從目前的研究結(jié)果分析，Proteus以其豐富的資源，自身系統(tǒng)中帶有的元器件庫就有幾十個，可以在正常的軟件工作環(huán)境中，提供至少27000左右個仿真元器件，以便其自身系統(tǒng)可以順利實現(xiàn)仿真電路以及其他電路的仿真設(shè)計。同時，其系統(tǒng)內(nèi)的示波器、虛擬終端、仿真儀器等儀表資源，可以將電路設(shè)計中發(fā)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(qiáng)于示波器，再利用虛擬儀器的理想指標(biāo)進(jìn)行參照、研究，最終最大化的降低相關(guān)測量儀器對測量結(jié)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(guān)注。

2 Proteus仿真軟件進(jìn)行仿真電路設(shè)計的相關(guān)分析

在實際的電子電路實驗中，Proteus仿真軟件進(jìn)行仿真電路設(shè)計需要在Proteus編輯界面中，實現(xiàn)按照研究的思路，設(shè)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(jīng)過不斷的修正程序發(fā)現(xiàn)的問題指數(shù)，力求在最短的時間內(nèi)完成重要參數(shù)指標(biāo)的設(shè)計與研究要求，最終敲定設(shè)計方案，利用程序的系統(tǒng)功能，輸出自動生成的圖像。不斷的實驗經(jīng)驗表明，我們可以利用如下的設(shè)計與操作流程，確保順利完成Proteus仿真軟件進(jìn)行仿真電路設(shè)計的相關(guān)工作，具體環(huán)節(jié)如圖1所示：

3 Proteus仿真軟件進(jìn)行仿真電路設(shè)計與調(diào)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(jìn)行一次慎重的選擇與修改。在實際的Proteus仿真軟件設(shè)計的實驗中，實驗之前應(yīng)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(yīng)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(tài)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(tài)。同時，明確測量結(jié)果是相對GND的波形，以便于后續(xù)的研究。在進(jìn)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(zhí)行時，時刻觀察串聯(lián)電路中電流探針的指數(shù)，并及時的在相應(yīng)的操作執(zhí)行菜單，通過網(wǎng)絡(luò)的手段，選擇適當(dāng)?shù)碾妷汉螅M(jìn)行仿真的調(diào)試，進(jìn)一步促進(jìn)Proteus仿真軟件應(yīng)用的水平。

4 Proteus仿真軟件應(yīng)用的實用電路分析

在未來的實際工作中，我們應(yīng)在發(fā)展 Proteus仿真軟件的同時，更加注重通過科學(xué)的手段研究 Proteus仿真軟件未來發(fā)展的趨勢，Proteus仿真軟件應(yīng)用需要在傳感器電路、正弦、方波電路的實用電路中，進(jìn)行不斷的實驗與研究，才能夠真正的落實到實際電子產(chǎn)品的生產(chǎn)環(huán)節(jié)中。因此，在進(jìn)行Proteus仿真軟件應(yīng)用的實用電路分析的相關(guān)環(huán)節(jié)中，我們應(yīng)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(yīng)用的具體流程。以便可以更好的開發(fā)其系統(tǒng)的強(qiáng)大功能，為更好的探究電子系統(tǒng)的發(fā)展打下堅實的基礎(chǔ)。

5 總結(jié)

綜上所述，現(xiàn)階段 Proteus仿真軟件的實際功能非常強(qiáng)大，在電子電路設(shè)計的工作環(huán)節(jié)中，為進(jìn)一步研究電路的運(yùn)行狀態(tài)以及相關(guān)電路參數(shù)的調(diào)整，我們應(yīng)進(jìn)一步研究 Proteus仿真軟件的操作規(guī)范，以其自身系統(tǒng)具備的功能，來完成對重要電路參數(shù)的調(diào)整。同時，可以有效的改善傳統(tǒng)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(biāo)，為進(jìn)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(xiàn)實意義。

參考文獻(xiàn)

[1]代啟化，Proteus在單片機(jī)電路系統(tǒng)設(shè)計中的應(yīng)用[J].自動化與儀器儀表，2006（06）.

[2]王娜娜.徐海，數(shù)字電子技術(shù)教學(xué)的實踐與思考[J].科技信息，2010（30）.

[3]鄧海，基于Proteus和LabVIEW的串行通信系統(tǒng)仿真[J].科技廣場，2009（09）.

[4]吳小花，基于Proteus的電子電路設(shè)計與實現(xiàn)[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2011（15）.

第3篇：電路設(shè)計和仿真范文

>> 基于TL494太陽能降壓充電電路設(shè)計 基于STC89C52和TL494的開關(guān)電源的設(shè)計 基于脈寬控制器TL494的升壓開關(guān)電源設(shè)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(shè)計 一種基于TL494芯片的電動車電機(jī)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(jī)驅(qū)動電路設(shè)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(shè)計 基于小型高效直流開關(guān)電源的控制電路設(shè)計 GTO斬波調(diào)速系統(tǒng)主電路的設(shè)計 基于串聯(lián)直流穩(wěn)壓電源電路的Multisim應(yīng)用于電路設(shè)計分析研究 基于CPLD的WatchDog電路設(shè)計 基于EMCCD的驅(qū)動電路設(shè)計 基于89C51單片機(jī)的數(shù)控直流電源電路設(shè)計 基于Matlab的交流斬波型PFC電路仿真研究 交流信號轉(zhuǎn)直流信號電路設(shè)計 常見問題解答 當(dāng)前所在位置：.

[2]王兆安，劉進(jìn)軍.電力電子技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.119-120.

[3]胡壽松.自動控制原理[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.264-265.

作者簡介：

第4篇：電路設(shè)計和仿真范文

關(guān)鍵詞：protel，三極管，計算機(jī)仿真

 

0.引言

計算機(jī)仿真軟件在實踐中的應(yīng)用，使電路設(shè)計人員能夠在電路設(shè)計階段對所設(shè)計的電路電氣特性進(jìn)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(yè)設(shè)計工作者提高工作效率的有效方法。

Protel 99內(nèi)置了功能強(qiáng)大的SPICE 3f5電路仿真軟件，能提供連續(xù)的模擬信號和數(shù)字信號仿真。該軟件運(yùn)行于Protel的EDA/Client進(jìn)程環(huán)境下，與ProtelAdvanced Schematic原理圖設(shè)計程序協(xié)同工作，為用戶提供一個完整的從設(shè)計到仿真驗證的設(shè)計環(huán)境【1】。

單管放大電路是模擬電路設(shè)計中最基礎(chǔ)的電路。本文利用protel99軟件,利用通用電子元件,對該電路參數(shù)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(tài)與動態(tài)參數(shù),研究基于protel99軟件仿真該電路的方法，并得到相關(guān)結(jié)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(shè)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(shù)文件和電原理圖的能力、單元電路設(shè)計能力、電路綜合設(shè)計能力、計算機(jī)輔助設(shè)計能力、編寫設(shè)計文件的能力。依據(jù)能力目標(biāo)的不同，可以劃分不同的任務(wù)類型，并據(jù)此確定任務(wù)目標(biāo)，設(shè)計任務(wù)結(jié)構(gòu)。

關(guān)鍵詞：模擬電路電路設(shè)計教學(xué)模式

以大規(guī)模集成工藝為依托的各種數(shù)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(tǒng)的模擬電路的應(yīng)用領(lǐng)域。但是現(xiàn)實的物理世界畢竟是模擬的，因此，任何數(shù)字化系統(tǒng)都包含有模擬電路部分，模擬電路并沒有因數(shù)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(yè)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(shù)還是專業(yè)能力結(jié)構(gòu)而言，模擬電子技術(shù)都處于較為底層的位置，通過該課程的學(xué)習(xí)獲取的知識、經(jīng)驗、工程技術(shù)方法是順利學(xué)習(xí)上述專業(yè)幾乎所有其它專業(yè)課程的基礎(chǔ)。

模擬電路是教學(xué)難度相對較大的課程。其學(xué)習(xí)的困難性在于，學(xué)生是第一次接觸以半導(dǎo)體器件為核心的有源電路；模擬電路“數(shù)字化”、結(jié)構(gòu)化程度低，表現(xiàn)出的物理現(xiàn)象和涉及的數(shù)學(xué)工具又較為復(fù)雜；模擬電路的工程技術(shù)方法很難實現(xiàn)程序化，常常需要依賴經(jīng)驗知識解決問題。

電路設(shè)計是電子技術(shù)人員的工作鄰域和具有典型性的工作過程，模擬電路設(shè)計過程相當(dāng)完整地體現(xiàn)了模擬電路技術(shù)應(yīng)用能力的內(nèi)容和要求。構(gòu)建基于模擬電路設(shè)計的學(xué)習(xí)任務(wù)，依據(jù)設(shè)計工作過程組織教學(xué)活動，能夠較好地實現(xiàn)培養(yǎng)模擬電子技術(shù)應(yīng)用能力的教學(xué)目標(biāo)。

1、工作過程、能力與任務(wù)類型

一個較完整的電子系統(tǒng)電路設(shè)計的工作過程，包括：技術(shù)指標(biāo)分析，方案設(shè)計，單元電路設(shè)計與參數(shù)調(diào)整，電路綜合聯(lián)調(diào)與性能測試。通過對模擬電路設(shè)計工作內(nèi)容和過程的分析，完成電路原理設(shè)計過程必須具備的、應(yīng)由模擬電路課程支撐的能力包括：閱讀電子元器件技術(shù)文件和電原理圖的能力、單元電路設(shè)計能力、電路綜合設(shè)計能力、計算機(jī)輔助設(shè)計能力、編寫設(shè)計文件的能力。因此模擬電路課程的學(xué)習(xí)任務(wù)有4種類型：識讀電原理圖和技術(shù)資料、單元電路設(shè)計與電路綜合、計算機(jī)仿真測試、編制設(shè)計文件。

單元電路設(shè)計與電路綜合是基本任務(wù)，它引領(lǐng)其它類型任務(wù)和整個項目的實施完成。

不同類型的任務(wù)可以根據(jù)設(shè)計任務(wù)的需要和本身的復(fù)雜程度，作為單獨的任務(wù)存在，與相關(guān)的設(shè)計任務(wù)共同組成學(xué)習(xí)項目，也可以作為完成設(shè)計的準(zhǔn)備知識存在于設(shè)計任務(wù)之中。例如，反饋放大器設(shè)計可以作為一個學(xué)習(xí)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(shè)計3個關(guān)聯(lián)的任務(wù)組成。

識讀電原理圖和閱讀元器件技術(shù)文件是基本能力。電路設(shè)計，特別是在原理設(shè)計和電路結(jié)構(gòu)設(shè)計時，極少原理性的創(chuàng)新，絕大多數(shù)是對已有電路的適用性改進(jìn)和重新組合，這種改進(jìn)和組合需要閱讀已有的設(shè)計資料，借鑒他人的技術(shù)經(jīng)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(xiàn)的電子元器件，例如集成電路芯片，需要閱讀生產(chǎn)方提供的產(chǎn)品規(guī)格書及典型應(yīng)用電路。識讀電原理圖和技術(shù)文件對于形成和提高電路設(shè)計能力具有基礎(chǔ)性的意義。

目前，電子電路計算機(jī)輔助設(shè)計（EDA）包括電子工程設(shè)計的全過程，例如系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模擬、電路特性分析、在系統(tǒng)可編程器件開發(fā)、繪制電路圖和制作PCB。在電子工程設(shè)計中有著不可替代的重要作用，是電子工程技術(shù)人員必須具備的專業(yè)技術(shù)能力之一。在模擬電路課程的學(xué)習(xí)任務(wù)中，主要是指應(yīng)用計算機(jī)完成電路圖繪制、電路性能和參數(shù)的仿真測試與分析、編制設(shè)計文件等工作。

在電路設(shè)計的實際工作過程中，編寫設(shè)計文件是重要的工作內(nèi)容和不可缺少的環(huán)節(jié)。沒有設(shè)計文件，無法進(jìn)行初步設(shè)計完成以后的后繼工作。對于學(xué)習(xí)任務(wù)而言，編寫設(shè)計文件，是一個總結(jié)和提高的過程，有利于培養(yǎng)交流溝通能力和養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度。設(shè)計文件也是判斷和評價項目或任務(wù)完成情況的重要依據(jù)。

2、任務(wù)目標(biāo)

(1)電路識讀任務(wù)，是對針對設(shè)計任務(wù)收集技術(shù)資料（主要是可供設(shè)計參考的電路）并進(jìn)行分析，屬于電路設(shè)計的準(zhǔn)備工作，任務(wù)的目的是為完成設(shè)計任務(wù)建立必要的知識儲備。大致分為互相關(guān)聯(lián)的3個層次：1)識別元器件符號、功能和主要技術(shù)指標(biāo)。依據(jù)符號識別電路中的元器件是讀圖的基礎(chǔ)，作為專業(yè)入門課程，對此應(yīng)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(shù)指標(biāo)。根據(jù)電路中使用的核心器件，往往可以判斷電路的功能。2)區(qū)分電路單元，判斷電路功能。較復(fù)雜的電路系統(tǒng)都由單元電路構(gòu)成，功能單一的單元電路也可以進(jìn)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(wěn)壓器可分為整流和穩(wěn)壓部分。對部分電路功能的分析，得出對整個系統(tǒng)功能的判斷，并作為下一步工程估算的基礎(chǔ)。3)指出電路的結(jié)構(gòu)特點，估算分析電路技術(shù)指標(biāo)。分析電路形式與結(jié)構(gòu)，可以得出電路大致的技術(shù)性能指標(biāo)，定性判斷元器件參數(shù)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(jié)構(gòu)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(jù)級間耦合方式，可以判斷放大器頻率響應(yīng)范圍；甚至電源電壓也可以據(jù)以分析放大器輸出信號幅值。

(2)設(shè)計任務(wù)目標(biāo)包括典型單元電路設(shè)計與電子線路綜合設(shè)計，在定性分析的基礎(chǔ)上實現(xiàn)定量估算，自頂向下完成初步的設(shè)計。依據(jù)設(shè)計工作過程，可以分解為以下階段目標(biāo)。1)正確理解任務(wù)要求，分析各項技術(shù)指標(biāo)的含義。仔細(xì)研究任務(wù)的工程背景和要求，正確分析和理解各項技術(shù)指標(biāo)的含義，分析實現(xiàn)任務(wù)要求的技術(shù)途徑，這是完成設(shè)計的前提條件。2)設(shè)計總體框圖，分配技術(shù)指標(biāo)。參考與任務(wù)相同或相近的電路方案，選用能夠滿足技術(shù)指標(biāo)要求的核心器件，完成方案論證。對于同一個任務(wù)，實現(xiàn)的方案可以有多個，應(yīng)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(yōu)的方案。

依據(jù)選定的方案按照功能劃分成若干個互相聯(lián)系的模塊，將技術(shù)指標(biāo)和功能分配給各個模塊。3)單元電路設(shè)計。依據(jù)模塊的功能和技術(shù)指標(biāo)要求，參考典型電路，確定電路結(jié)構(gòu)，計算元器件參數(shù)完成單元電路的初步設(shè)計。4)仿真測試。模擬電路，比如放大器、濾波器等的參數(shù)比較繁瑣，需要進(jìn)行多次調(diào)整才能達(dá)到技術(shù)指標(biāo)要求。要能夠在計算機(jī)上對單元電路仿真測試，修改電路參數(shù)，觀測性能指標(biāo)，直至滿足技術(shù)指標(biāo)要求。5)電路聯(lián)調(diào)，測試技術(shù)指標(biāo)。在單元電路完成逐步設(shè)計的基礎(chǔ)上，通常依據(jù)信號流向，逐級完成級聯(lián)和調(diào)試直至全部電路調(diào)試完成，系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)達(dá)到設(shè)計要求。這個過程是電路綜合的過程，也可以在計算機(jī)上模擬仿真實現(xiàn)。

(3)仿真測試調(diào)整任務(wù)的目標(biāo)是在電子電路設(shè)計過程中實現(xiàn)較為精確的量化分析。其作用主要表現(xiàn)在3個方面。[3]1)驗證電路方案設(shè)計的正確性。當(dāng)要求的系統(tǒng)功能確定之后，首先采用系統(tǒng)仿真或結(jié)構(gòu)模擬的方法驗證系統(tǒng)方案的可行性，進(jìn)而對構(gòu)成系統(tǒng)的各單元電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行模擬分析，以判斷電路結(jié)構(gòu)設(shè)計的正確性及性能指標(biāo)的可實現(xiàn)性。2)電路特性的優(yōu)化設(shè)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(shù)、電路結(jié)構(gòu)以及適當(dāng)?shù)南到y(tǒng)穩(wěn)定裕度，實現(xiàn)電路的優(yōu)化設(shè)計。3)實現(xiàn)電路的模擬測試。電子電路的設(shè)計過程中大量的工作是元器件參數(shù)計算、各種數(shù)據(jù)測試及特性分析。在工程估算的基礎(chǔ)上，通過仿真測試與分析加以調(diào)整，能有效提高設(shè)計工作的效率。4)技術(shù)文件編寫要求在完成電路設(shè)計的同時編寫盡可能詳細(xì)的符合工程標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)文件，包括方案設(shè)計說明、原理框圖、電原理圖、原理與技術(shù)說明、元器件參數(shù)計算、技術(shù)指標(biāo)與特性測試數(shù)據(jù)、元器件清單等。

3、任務(wù)結(jié)構(gòu)及實施

一個典型的電路設(shè)計任務(wù)由工程背景描述、任務(wù)要求、基礎(chǔ)知識學(xué)習(xí)、設(shè)計方法與步驟、電路設(shè)計等學(xué)習(xí)單元組成。

3.1工程背景描述

工程背景描述的內(nèi)容主要包括電路功能、工程應(yīng)用背景、技術(shù)發(fā)展背景介紹。工程背景描述的實質(zhì)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(guān)于學(xué)習(xí)目標(biāo)的問題。

3.2 任務(wù)要求

設(shè)計任務(wù)必須具備明確的工程應(yīng)用背景，必須提出具體的設(shè)計要求（技術(shù)指標(biāo)）。例如交流放大器設(shè)計任務(wù)，應(yīng)明確提出工作頻率、信號源、輸出特性、輸入特性、工作穩(wěn)定性等要求等技術(shù)指標(biāo)。提出任務(wù)要求，應(yīng)依據(jù)由淺入深循序漸進(jìn)的原則，從體現(xiàn)基本功能的一兩個技術(shù)指標(biāo)開始，逐步增加技術(shù)指標(biāo)數(shù)量，提高設(shè)計難度。

3.3基礎(chǔ)知識學(xué)習(xí)

基礎(chǔ)知識學(xué)習(xí)包括任務(wù)分析、相關(guān)理論知識學(xué)習(xí)、參考方案與參考電路分析及相應(yīng)的基礎(chǔ)練習(xí)等。基礎(chǔ)知識的學(xué)習(xí)包括理論知識、技術(shù)知識、經(jīng)驗知識和經(jīng)驗技能的學(xué)習(xí)。理論知識是重要的，因為它是能力的組成部分，同時對于學(xué)生的發(fā)展能力起到更為持續(xù)和關(guān)鍵的作用。在工程實踐中學(xué)習(xí)和使用的理論知識才能被真正掌握并形成能力，因此應(yīng)該以實現(xiàn)電路設(shè)計任務(wù)為依據(jù)，確定理論知識的學(xué)習(xí)內(nèi)容和學(xué)習(xí)深度，力求將理論與實踐、數(shù)學(xué)方法與物理概念更緊密地結(jié)合起來。

提供設(shè)計參考的電路必須是工程電路，但學(xué)習(xí)是一個循序漸進(jìn)的過程，基礎(chǔ)知識的學(xué)習(xí)會使用原理電路為學(xué)習(xí)對象，原理電路不能僅有電路結(jié)構(gòu)和元器件標(biāo)號，也要標(biāo)注元器件主要參數(shù)，使學(xué)生在定性分析階段就能對電路參數(shù)有直觀的影像，逐步建立數(shù)量觀念，這對于初次接觸模擬電路的學(xué)生是十分重要的。

3.4設(shè)計方法與步驟

不同功能和結(jié)構(gòu)的電路，具體的設(shè)計內(nèi)容、方法與步驟各不相同。甚至同樣功能的電路，技術(shù)要求不同，設(shè)計時考慮的重點、設(shè)計依據(jù)、電路結(jié)構(gòu)等均有區(qū)別，但工程估算是貫穿整個設(shè)計過程始終的基本方法。

以反饋放大器為例，設(shè)計步驟如下:

選擇反饋組態(tài)，選擇反饋深度，選擇反饋級數(shù)，確定放大級數(shù)，確定輸入級、中間級、輸出級的電路結(jié)構(gòu)，計算電路參數(shù)，仿真測試和參數(shù)調(diào)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(chǔ)之上。

3.5 電路設(shè)計

這是學(xué)生在相對獨立的情況下，完成電路設(shè)計的過程。盡量采用與前面4個學(xué)習(xí)單元及撰寫設(shè)計文件交叉進(jìn)行的方式實施。

不同類型的學(xué)習(xí)任務(wù)，其結(jié)構(gòu)不盡相同。但區(qū)別主要是在(4)、(5)兩部分。

不同類型的學(xué)習(xí)任務(wù)以“定性分析、工程估算與仿真測試調(diào)整相結(jié)合”的方法實現(xiàn)。

4、結(jié)語

電路設(shè)計在知識的運(yùn)用上不同于單純的電路分析與計算，依據(jù)模擬電路原理設(shè)計過程構(gòu)建學(xué)習(xí)任務(wù)，組織和實施教學(xué)過程，不僅能夠有效控制理論知識學(xué)習(xí)深度，促使學(xué)生較為自主地獲取經(jīng)驗知識，并在獲取知識的同時實現(xiàn)知識轉(zhuǎn)換為技術(shù)應(yīng)用能力，更有利于實現(xiàn)培養(yǎng)學(xué)生模擬電路技術(shù)應(yīng)用能力的教學(xué)目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

[1] Sergio Franco.基于運(yùn)算放大器和模擬集成電路的電路設(shè)計[M].西安交通大學(xué)出版社,2009.

[2] 謝自美 等.電子線路綜合設(shè)計[M].華中科技大學(xué)出版社,2006.

[3] 趙世強(qiáng) 等. 電子電路EDA技術(shù)[M].西安電子科技大學(xué)出版社,2000.

[4] M.Herpy.模擬集成電路[M].高等教育出版社,1984.

第6篇：電路設(shè)計和仿真范文

關(guān)鍵詞：數(shù)字邏輯；課堂教學(xué)；實驗教學(xué)

作者簡介：徐銀霞（1979-），女，湖北武漢人，武漢工程大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院，講師。（湖北 武漢 430073）

中圖分類號：G642.421 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）28-0104-02

“數(shù)字邏輯”是計算機(jī)專業(yè)一門重要的硬件基礎(chǔ)課程，其主要目的是使學(xué)生掌握數(shù)字系統(tǒng)分析與設(shè)計的理論知識，熟悉各種不同規(guī)模的邏輯器件，掌握各類邏輯電路分析與設(shè)計的基本方法，為數(shù)字計算機(jī)或其它硬件電路分析與設(shè)計奠定基礎(chǔ)。[1]“數(shù)字邏輯”課程教學(xué)一般采用課堂教學(xué)與實驗教學(xué)相結(jié)合的方式，使得學(xué)生掌握數(shù)字電路分析與設(shè)計的一些理論知識，同時培養(yǎng)學(xué)生電路設(shè)計、制作與調(diào)試以及分析問題、解決問題的能力。學(xué)生的學(xué)習(xí)效果一直是教學(xué)當(dāng)中的重中之重，因此如何有效利用有限的理論與實驗教學(xué)時間培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)是一個值得探討的問題。筆者結(jié)合多年的教學(xué)實踐經(jīng)驗，分別對課堂教學(xué)和實驗教學(xué)環(huán)節(jié)就“數(shù)字邏輯”課程的教學(xué)方法做一次探討。

一、“數(shù)字邏輯”課程的課堂教學(xué)

課堂教學(xué)效果直接決定學(xué)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(jìn)行。在課堂教學(xué)中采用任務(wù)式教學(xué)、課堂討論、電路仿真演示以及硬件描述語言電路設(shè)計等方式進(jìn)行教學(xué)，取得了滿意的效果。

1.任務(wù)式教學(xué)

明確任務(wù)，使學(xué)生掌握方法，做到舉一反三。教學(xué)過程中將 “數(shù)字邏輯”課程的知識點歸納整理成若干個任務(wù)。比如數(shù)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(shè)計兩個方面。按電路規(guī)模要求重點掌握的是小規(guī)模和中規(guī)模電路，所以任務(wù)主要有小規(guī)模組合電路的分析、小規(guī)模組合電路的設(shè)計、中規(guī)模組合集成芯片、中規(guī)模組合電路分析、中規(guī)模組合電路設(shè)計；小規(guī)模時序電路分析、小規(guī)模時序電路設(shè)計、中規(guī)模時序集成芯片、中規(guī)模時序電路分析、中規(guī)模時序電路設(shè)計等等。對于每一個問題明確任務(wù)，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(guī)模組合芯片的學(xué)習(xí)，僅以數(shù)據(jù)選擇器為例，引導(dǎo)學(xué)生上網(wǎng)查閱芯片資料，閱讀資料找出芯片的功能表、輸出表達(dá)式，邏輯圖和引腳圖以及典型應(yīng)用。這樣，學(xué)生不僅掌握了該芯片的全部知識要點，還可以掌握中規(guī)模組合集成芯片這類芯片的學(xué)習(xí)方法。此后，對于所有此類芯片學(xué)生都能夠通過自行查找芯片資料來掌握，節(jié)約了課堂時間，學(xué)生也獲得了自主學(xué)習(xí)的成就感。

2.增加課堂討論

精講多練，給予學(xué)生充分的討論時間。為提高學(xué)習(xí)效果，在提出任務(wù)、介紹原理及方法后，布置課堂練習(xí)。學(xué)生可以一邊練習(xí)一邊自由討論，已理解的同學(xué)在討論中充當(dāng)老師，可以加深印象，鞏固知識；而沒有理解的同學(xué)可以在討論中積極主動地學(xué)習(xí)，同時也激發(fā)了學(xué)生后續(xù)學(xué)習(xí)的積極性，比教師反復(fù)講解的效果好。這種方式可以避免“滿堂灌”式的教學(xué)方式，活躍課堂氣氛，創(chuàng)造學(xué)習(xí)氛圍，提高學(xué)習(xí)興趣，實踐證明取得了良好的效果。

3.電路仿真演示

在數(shù)字電路分析與設(shè)計的理論教學(xué)過程中，很多學(xué)生會覺得枯燥且難以理解。借助Multisim11.0仿真軟件進(jìn)行數(shù)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(jìn)制計數(shù)器74161實現(xiàn)12進(jìn)制計數(shù)器時，其中復(fù)位法可通過置0或者異步清零兩種方法使得計數(shù)器從11回0，但置0法必須在計數(shù)到1011時使得置數(shù)端為0，異步清零必須在計數(shù)器為1100時使得清零端為0才能保證計數(shù)器為12進(jìn)制。如果僅用理論講解學(xué)生比較難理解，但通過仿真演示后學(xué)生能夠恍然大悟。因此仿真軟件的使用可以使“數(shù)字邏輯”理論課的教學(xué)更加生動活潑，而且學(xué)生在遇到疑問時也可以通過仿真軟件進(jìn)行驗證。學(xué)生通過直觀的仿真結(jié)果，對電路的工作過程進(jìn)行透徹的分析，提高了學(xué)習(xí)的興趣和效率，促進(jìn)自學(xué)能力和創(chuàng)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(tǒng)的邏輯功能、電路結(jié)構(gòu)和連接形式，適合大規(guī)模系統(tǒng)的設(shè)計。在教學(xué)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(shù)據(jù)選擇器、觸發(fā)器、計數(shù)器等基本單元電路的原理之后，給出模塊對應(yīng)的硬件描述語言，演示仿真波形和綜合結(jié)果。學(xué)生從仿真波形中觀察信號的邏輯變化，對數(shù)字邏輯電路的掌握更加透徹，同時也豐富了教學(xué)內(nèi)容。Verilog HDL語言是一種非常實用的硬件描述語言，易學(xué)易用，學(xué)生只要有C語言編程基礎(chǔ)，便容易掌握。編程也可以實現(xiàn)電路設(shè)計，同學(xué)們感到非常新奇，將被動學(xué)習(xí)變?yōu)橹鲃訉W(xué)習(xí)，提高學(xué)習(xí)興趣，取得了很好的教學(xué)效果。

二、“數(shù)字邏輯”的實驗教學(xué)

“數(shù)字邏輯”是一門實踐性很強(qiáng)的課程。[2]通過數(shù)字電路設(shè)計實驗，學(xué)生可以基本掌握數(shù)字電路的設(shè)計、制作與調(diào)試步驟，學(xué)會借助萬用表、示波器等實驗儀器排除實驗當(dāng)中遇到的各種故障，從而獨立分析設(shè)計各種規(guī)模的數(shù)字電路。實踐教學(xué)中將傳統(tǒng)實驗、仿真實驗與硬件描述語言設(shè)計三種類型實驗相結(jié)合，三者互為補(bǔ)充，提高實驗效果，充分培養(yǎng)學(xué)生的綜合實踐能力。

1.傳統(tǒng)實驗

傳統(tǒng)實驗項目一般利用面包板及用中小規(guī)模芯片完成電路設(shè)計。其接線模式可以使學(xué)生直觀了解數(shù)字電路是如何工作的，從而掌握電路測試、調(diào)試以及維修技能。但是部分學(xué)生視這一過程為簡單的連線工作，往往只注重結(jié)果，不重視過程，造成實驗課就是反復(fù)的接線和碰運(yùn)氣，學(xué)生不能駕馭整個實驗過程，產(chǎn)生畏難和退縮心里。在實驗課前要求學(xué)生書寫預(yù)習(xí)報告，自主設(shè)計實驗方案，進(jìn)行原理圖設(shè)計、芯片選型，上網(wǎng)查閱芯片資料，掌握閱讀芯片資料的方法，進(jìn)行實驗方法設(shè)計，可以避免機(jī)械化操作，學(xué)會排除故障，增強(qiáng)操作信心。

在實驗過程中，學(xué)生不可避免地會遇到種種問題，導(dǎo)致實驗結(jié)果出錯：可能是電路設(shè)計或連線過程中出現(xiàn)了問題，也有可能是實驗設(shè)備或?qū)嶒炂鞑某霈F(xiàn)了故障。教師應(yīng)該指導(dǎo)學(xué)生借助實驗儀器找到故障點，發(fā)現(xiàn)問題之所在，并想出解決辦法。在未來的實際工作中，學(xué)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(jī)會。因此實驗中應(yīng)該向?qū)W生講明排除故障的必要性，并引導(dǎo)其對獨立解決各種疑難問題的興趣，增強(qiáng)其信心，令其克服畏難情緒。一旦學(xué)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(chǎn)生了濃厚的興趣。[3]實踐表明學(xué)生能自主完成所有設(shè)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(diào)試。

2.仿真實驗

傳統(tǒng)實驗適于以驗證性實驗為主的一些中小規(guī)模電路的構(gòu)建與測試。對于一些比較復(fù)雜的設(shè)計性和綜合性實驗則比較費(fèi)時，如數(shù)字鐘、搶答器、拔河游戲機(jī)、彩燈控制器等。而且在實驗過程中常常因一根導(dǎo)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(xué)生以挫折感，影響學(xué)生的實驗興趣，不利于動手能力的培養(yǎng)。

Multisim11.0是一個集原理電路設(shè)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(shù)千種電路元器件供實驗選用，其中包含了數(shù)字器件。虛擬測試儀器儀表種類齊全，如數(shù)字萬用表、函數(shù)信號發(fā)生器、示波器、直流電源、數(shù)字信號發(fā)生器、邏輯分析儀等，可以設(shè)計、測試和演示各種電子電路。[4]采用Multisim11.0軟件進(jìn)行仿真實驗，使學(xué)生能充分發(fā)揮想象力，按照自己的想法創(chuàng)建各種電路，從而擺脫實驗箱的束縛。實踐證明將Multisim11.0應(yīng)用于實驗教學(xué)，能夠使學(xué)生提高學(xué)習(xí)的興趣，增加學(xué)習(xí)樂趣，充分發(fā)揮學(xué)生獨立思考和創(chuàng)新的能力，提高學(xué)生的綜合實踐能力。

3.硬件描述語言開發(fā)數(shù)字電路

當(dāng)數(shù)字邏輯電路及系統(tǒng)的規(guī)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(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部引線特點，才能達(dá)到設(shè)計要求。當(dāng)電路規(guī)模大時工作量會相當(dāng)大，實驗時間往往不能保證。隨著可編程邏輯器件的廣泛應(yīng)用，硬件描述語言已成為數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計的主要描述方式，采用硬件描述語言進(jìn)行數(shù)字電路的設(shè)計，可以實現(xiàn)從傳統(tǒng)的驗證性實驗到分析設(shè)計性實驗課的轉(zhuǎn)變。利用Verilog HDL硬件描述語言進(jìn)行數(shù)字鐘、搶答器、交通燈控制電路等的設(shè)計，要求學(xué)生利用課堂知識進(jìn)行編程、仿真、綜合和下載到可編程邏輯器件中運(yùn)行以觀察結(jié)果。學(xué)生還可以按照自己的想法自行設(shè)計其它數(shù)字電路進(jìn)行仿真、下載調(diào)試，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和綜合實踐能力。

此外還通過舉辦電子設(shè)計競賽、綜合設(shè)計等方式激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)、獨立分析問題和解決問題的能力，也提高了學(xué)生綜合應(yīng)用的能力，收到了良好的教學(xué)效果。

三、結(jié)論

數(shù)字電子技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)滲透到人類的各個方面，從計算機(jī)到手機(jī)，從數(shù)字電話到數(shù)字電視，從家用電器到軍用設(shè)備，從工業(yè)自動化到航天技術(shù)，都采用了數(shù)字電子技術(shù)。[5]因此“數(shù)字邏輯”課程對于計算機(jī)及相關(guān)專業(yè)來說是一門很重要的課程。筆者結(jié)合多年的教學(xué)實踐經(jīng)驗，對“數(shù)字邏輯”課程的教學(xué)方法進(jìn)行深入探討，在課堂教學(xué)中采用任務(wù)式教學(xué)，增加課堂討論，借助仿真軟件進(jìn)行電路演示，利用硬件描述語言進(jìn)行復(fù)雜數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計；在實驗教學(xué)中將傳統(tǒng)實驗、仿真實驗和硬件描述語言實驗有機(jī)結(jié)合、互為補(bǔ)充，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力，取得了很好的教學(xué)效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)（數(shù)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(shù)字電子技術(shù)”課程教學(xué)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(dǎo)向的數(shù)字電路設(shè)計實驗改革[J].計算機(jī)教育，2010，（17）：38-40.

第7篇：電路設(shè)計和仿真范文

關(guān)鍵詞：電子大賽；理論培養(yǎng)；焊接工藝

中圖分類號：G642.423 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號：1674-9324（2016）03-0094-02

一、導(dǎo)論

全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽是教育部倡導(dǎo)的大學(xué)生學(xué)科競賽之一，是主要面向全國電子類學(xué)科大學(xué)生賽事，目的在于推動教學(xué)改革、培養(yǎng)實用型人才，同時也有助于培養(yǎng)大學(xué)生的實踐創(chuàng)新意識與基本能力、團(tuán)隊協(xié)作、提高學(xué)生電子設(shè)計制作的能力，為選拔人才也創(chuàng)造了條件。比賽自從開辦以來，一直備受全國高等院校和學(xué)生的重視，被認(rèn)為國內(nèi)“含金量”最高的比賽之一，比賽成績在某種程度上已經(jīng)成為標(biāo)志著學(xué)校教學(xué)水平的高低。而參加比賽獲獎的學(xué)生在求職過程中，也經(jīng)常受到用人單位的青睞。全國大學(xué)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(shè)計思想，確定設(shè)計方案，進(jìn)行分工協(xié)作，以隊為基本單位獨立完成比賽任務(wù)。指導(dǎo)教師不允許對參賽學(xué)生進(jìn)行指導(dǎo)，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(guān)資料設(shè)計電路并完成作品。比賽內(nèi)容涉及范圍比較廣，包含高頻、低頻電子線路設(shè)計、單片機(jī)等控制電路，幾乎包含了電子類專業(yè)所有的專業(yè)課程，沒有深厚的理論基礎(chǔ)和對電子元器件扎實的認(rèn)識，很難在短短的4天中完成比賽，賽前培訓(xùn)則成為完成比賽內(nèi)容提高比賽成績的關(guān)鍵。如何進(jìn)行賽前培訓(xùn)、提高比賽成績，已經(jīng)成為指導(dǎo)教師及參賽學(xué)生討論的重點問題。本文根據(jù)電子大賽和教學(xué)內(nèi)容，對學(xué)生的培訓(xùn)可以從幾個方面進(jìn)行考慮，主要包括是理論培養(yǎng)、電路設(shè)計訓(xùn)練、電子元器件認(rèn)識、焊接工藝練習(xí)等。

二、理論培養(yǎng)

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(chǔ)知識。電子設(shè)計大賽的電路設(shè)計與參加考試不同，對知識的認(rèn)知不能停留在僅僅會做習(xí)題的層面上，需要深刻理解教材中每一個電路設(shè)計的原理，如三極管、電阻、電容、電感等元器件在電路中發(fā)揮的作用，其數(shù)值變化對電路的影響等。例如，三極管的三個工作狀態(tài)飽和、截止、放大，如何設(shè)計參數(shù)，使其工作在不同的工作狀態(tài)，實現(xiàn)所需要的功能，這些都需要學(xué)生對電路知識有深刻的認(rèn)識才能夠設(shè)計出相關(guān)的電路。然而，電子大賽比賽時間一般為9月初，大四的學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了電路與電工基礎(chǔ)、模擬電子線路、單片機(jī)、高頻電子線路等課程等相關(guān)的電子技術(shù)專業(yè)課，從所學(xué)習(xí)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(shè)計的能力。但是由于時間的關(guān)系，大四的學(xué)生對以前所掌握的部分知識存在遺忘的現(xiàn)象，這些都需要學(xué)生利用業(yè)余或者假期時間重新復(fù)習(xí)以前學(xué)習(xí)過的相關(guān)知識，以便在比賽的時候能靈活運(yùn)用理論去設(shè)計電路。由于電子大賽與電子線路等課程相關(guān)的內(nèi)容比較多，單靠學(xué)生自己很難在業(yè)余時間復(fù)習(xí)學(xué)會相關(guān)的知識，并且，學(xué)生習(xí)慣于考試的方法學(xué)習(xí)，對于電路的設(shè)計，幾乎沒有任何經(jīng)驗，很難把握住理論學(xué)習(xí)的重點。為了提高學(xué)生的理論水平，學(xué)校應(yīng)該組織在電路設(shè)計上有經(jīng)驗的教師，對參賽學(xué)生進(jìn)行輔導(dǎo)，以加深對理論知識的認(rèn)識與理解。

三、電路設(shè)計訓(xùn)練

普通高等學(xué)校課程體系建設(shè)上[4]，受到高等學(xué)校師資、投入等各方面的影響，電子類的教學(xué)還是以理論授課為主，同時開放對應(yīng)的實驗、課程設(shè)計等實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，學(xué)生對電路的認(rèn)識還停留在實驗上，很少能夠形成電路設(shè)計的概念。面對一個電路設(shè)計，不知道如何從何處入，這就需要從簡單的電路設(shè)計入手，培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計電路的能力。如何貫穿所學(xué)電路知識設(shè)計電路，是參賽的關(guān)鍵。電子大賽的電路設(shè)計是絕對不是靠一門課程可以設(shè)計出理想的電路完成比賽任務(wù)的，它是需要依靠多門課程知識內(nèi)容的集中體現(xiàn)。電子大賽的電路設(shè)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(nèi)容則需要使用單片機(jī)等器件來實現(xiàn)、如果采集的信號幅度過小則需要對其進(jìn)行放大達(dá)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(shè)計?？偹苤?，無論多么復(fù)雜的電路，都是由簡單的單元電路組合起來，實現(xiàn)復(fù)雜的電路功能，因此，根據(jù)學(xué)生所掌握的本科知識，先給出若干單元電路題目進(jìn)行設(shè)計，如加法器、振蕩器、乘法器等電路設(shè)計，讓學(xué)生自行設(shè)計。隨著軟件技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)存在一些電路仿真軟件，如EWB、Proteus等，學(xué)生可以依據(jù)這些軟件將自己設(shè)計的電路進(jìn)行仿真實現(xiàn)，驗證自己的設(shè)想是否正確。采用這些軟件實現(xiàn)電路仿真，不僅可以使學(xué)生的設(shè)計電路時候的一些想法得到實現(xiàn)，也可以降低成本，同時學(xué)生也可以很容易修改參數(shù)，觀察每個單個電子元件在電路中發(fā)揮的作用，這在實物電路中是很難實現(xiàn)的。

四、電子元器件的認(rèn)識與焊接工藝

電路設(shè)計采用仿真軟件實現(xiàn)，可以對學(xué)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(shè)計畢竟存在一定的距離，我們必須把仿真電路轉(zhuǎn)換成實物電路，才能提高學(xué)生對真正電路的認(rèn)識。對于很少接觸實際應(yīng)用的本科生來說，首先培養(yǎng)學(xué)生對電子元器件的認(rèn)識，如電阻、電容、電感等型號、阻值、電容數(shù)值等的認(rèn)識，如何分清三極管、二極管的管腳；認(rèn)識常用的運(yùn)放芯片，比如OP07等，對于比較不熟悉的芯片，學(xué)會如何查找芯片的參數(shù)，芯片輸入的電壓范圍等，以便用于在設(shè)計電路的時候可以依據(jù)參數(shù)，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(xué)生電路成功參賽的主要原因，經(jīng)過了2～3天的電路設(shè)計及仿真實現(xiàn)，學(xué)生基本上完成電路設(shè)計，在實現(xiàn)作品的時候，學(xué)生焊接完的電路板，經(jīng)常會出現(xiàn)電路不能正常工作、或者輸出信號與設(shè)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(xiàn)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(yán)重影響電路正常工作，即使比賽結(jié)束前可以正常工作的電路，到了比賽現(xiàn)場測試的時候，也經(jīng)常會出現(xiàn)電路無法正常工作，或者是電子元器件被燒的情況。當(dāng)然電路無法正常工作的原因有很多，焊接技術(shù)不過關(guān)是常見的原因，由此，需要加強(qiáng)對學(xué)生平時對焊接工藝的訓(xùn)練，提高作品成功由于焊接問題導(dǎo)致的比賽失敗。另外，熟練的掌握示波器、萬用表、直流穩(wěn)壓電源、信號源等基本儀器也是需要對學(xué)生進(jìn)行培訓(xùn)的重要環(huán)節(jié)。比賽賽場通常不是在本校進(jìn)行，而常用的儀器種類有分為很多種，國內(nèi)的儀器面板也幾乎都是專業(yè)英文標(biāo)識，在緊張的比賽環(huán)境中，順利操作這些儀器儀表進(jìn)行測量也不是很容易的事情，因此需要訓(xùn)練學(xué)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(xué)會使用方法。

五、賽前模擬練習(xí)

實戰(zhàn)模擬訓(xùn)練是賽前不可缺少的一個重要環(huán)節(jié)。由于電子大賽需要面向電子、通信、自動化等專業(yè)學(xué)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(guān)的內(nèi)容、通信、控制等幾個大方面的設(shè)計。指導(dǎo)教師可以依據(jù)自己所帶學(xué)生的專業(yè)方向設(shè)計一些相關(guān)題目進(jìn)行模擬訓(xùn)練。經(jīng)過理論、電路設(shè)計等方面系統(tǒng)的培訓(xùn)，參賽學(xué)生已經(jīng)基本掌握了電路設(shè)計的相關(guān)知識。在這種情況下，參賽學(xué)生也需要參與幾次模擬訓(xùn)練以達(dá)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(chǔ)電路設(shè)計、單片機(jī)設(shè)計、電路焊接、最后完成比賽報告。合理的分工合作能夠數(shù)順利完成電路設(shè)計，如果在比賽配合出現(xiàn)問題，則有可能導(dǎo)致在規(guī)定時間內(nèi)無法完成比賽，指導(dǎo)教師可依據(jù)學(xué)生掌握知識的情況，對學(xué)生進(jìn)行分工。如將基礎(chǔ)知識掌握比較全面的學(xué)生作為組長，負(fù)責(zé)電路整體設(shè)計、單片機(jī)編程比較好學(xué)生的負(fù)責(zé)單片機(jī)控制、文筆比較好的同學(xué)負(fù)責(zé)論文報告的寫作。這種賽前實戰(zhàn)模擬訓(xùn)練還有一個重要的目的，學(xué)會排查問題電路。在電路的設(shè)計和焊接過程中，會出現(xiàn)各種問題，一般來說，即使是指導(dǎo)教師在短時間內(nèi)發(fā)現(xiàn)問題也是很困難的事情，這些問題出現(xiàn)在賽場上，只能依靠學(xué)生自己解決問題，對于對電路的初學(xué)者來說，這種問題也是經(jīng)常發(fā)生，焊接的電路也很難一次成功，學(xué)會排查電路故障時參賽學(xué)生必須掌握的基本內(nèi)容。針對存在問題的電路，當(dāng)某一部分電路出現(xiàn)問題的時候，首先需要要做的是需要是檢查電路設(shè)計的是否正確，確信電路設(shè)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(guān)參數(shù)，以判斷電路出現(xiàn)的問題所在。

六、結(jié)論

本文僅僅是從以上幾個方面來討論如何在賽前對學(xué)生進(jìn)行培訓(xùn)，以提高學(xué)生參加比賽的成績。但是，畢竟比賽各種意外都會發(fā)生，在短時間內(nèi)完成電路的設(shè)計、購買元器件、完成電路作品，即使參加培訓(xùn)的學(xué)生也會由于經(jīng)驗不足，參數(shù)設(shè)計等問題等會有很多意外發(fā)生，影響比賽成績。加強(qiáng)平時對學(xué)生的訓(xùn)練、增加電路設(shè)計經(jīng)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(chǔ)，才能在比賽中取得良好的成績。

參考文獻(xiàn)：

[1]湯勇明，堵國牛賀晉，等.大學(xué)生競賽組織和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的探索[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報，2009，31（4）：76-77.

[2]龔仁喜，孟小碧，秦鋼年.創(chuàng)新型人才培養(yǎng)與實驗教學(xué)改革的探索與實踐[J].實驗技術(shù)與管理，2006.

第8篇：電路設(shè)計和仿真范文

關(guān)鍵詞：數(shù)字邏輯；Multisim12.0軟件；仿真

中圖分類號：642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）07-0233-02

“數(shù)字邏輯”是計算機(jī)及電子類專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，其具有很強(qiáng)的理論性和實踐性，要求學(xué)生通過學(xué)習(xí)既掌握數(shù)字電路分析與設(shè)計的理論知識，也能夠自己動手設(shè)計調(diào)試實用的數(shù)字電路。在理論教學(xué)過程中，教師借助Multisim12.0仿真軟件進(jìn)行數(shù)字電路的模擬和演示，對電路的工作過程進(jìn)行透徹的分析講解，可以幫助學(xué)生深刻理解和掌握理論知識。采用Multisim12.0軟件進(jìn)行仿真實驗，為學(xué)生提供更加靈活方便的實驗環(huán)境，使學(xué)生能充分發(fā)揮想象力，按照自己的想法創(chuàng)建各種電路，擺脫實驗箱的束縛。Multisim12.0軟件的使用使得數(shù)字邏輯理論課的教學(xué)更加生動活潑，實驗操作更加靈活方便，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效率，同時也能夠培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力和創(chuàng)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(shè)計和電路功能測試為一體的虛擬仿真軟件，它為數(shù)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(shù)信號發(fā)生器、示波器、數(shù)字萬用表、邏輯分析儀、邏輯轉(zhuǎn)換儀和直流電源等。Multisim12.0仿真軟件具有詳細(xì)的電路分析功能，可以設(shè)計、測試和演示各種電子電路，它將原理圖的創(chuàng)建、電路的測試分析、結(jié)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(huán)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(yīng)用于“數(shù)字邏輯”課堂教學(xué)

在“數(shù)字邏輯”課程的課堂教學(xué)中，對于數(shù)字電路分析與設(shè)計的理論知識很多學(xué)生會覺得枯燥且難以理解，借助Multisim12.0仿真軟件進(jìn)行數(shù)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(yùn)行結(jié)果加以對照、分析，可以提高課堂教學(xué)效率。同時還可以提出問題進(jìn)行課堂討論，活躍氣氛，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

在講解用邏輯門設(shè)計小規(guī)模組合電路時，一般是按照邏輯功能分析、真值表、表達(dá)式和邏輯圖的順序設(shè)計電路，然后舉例講解。以一個三人表決電路設(shè)計為例，假設(shè)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(xiàn)表示結(jié)果，通過用1表示，不通過用0表示。通過列真值表、表達(dá)式和化簡等步驟得到輸出表達(dá)式F（A，B，C）=AB+BC+AC，若用與非門實現(xiàn)，則F（A，B，C）=，可以畫出相應(yīng)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(dāng)于紙上談兵，學(xué)生可能只能被動地接受這種解題方法，甚至是死記硬背設(shè)計步驟，很難留下深刻的印象?？梢栽趍ultisim12.0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(guān)用于輸入高低電平信號，輸出端連接一個發(fā)光二極管用于顯示結(jié)果。通過切換開關(guān)狀態(tài)，按照真值表的順序改變輸入高低電平信號，觀察發(fā)光二極管亮、熄的規(guī)律，直觀形象地演示電路工作結(jié)果，之前講解的設(shè)計方法便很容易得到學(xué)生的認(rèn)可。同時還可以利用仿真軟件中的邏輯轉(zhuǎn)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(xiàn)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(dá)式變形？如何繪制電路原理圖？能不能達(dá)到同樣的效果？學(xué)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(jìn)行驗證。同時，鼓勵同學(xué)們聯(lián)系生活實際用數(shù)字電路制作一些小發(fā)明，充分發(fā)揮自己的想象力，大膽創(chuàng)新，并利用Multisim12.0軟件實現(xiàn)和驗證自己的一些想法。

三、Multisim12.0應(yīng)用于“數(shù)字邏輯”實驗教學(xué)

“數(shù)字邏輯”課程實驗中傳統(tǒng)實驗項目一般利用面包板及用中小規(guī)模芯片完成電路設(shè)計，適于以驗證性實驗為主的一些中小規(guī)模電路的構(gòu)建與測試，對于一些比較復(fù)雜的設(shè)計性和綜合性實驗則比較費(fèi)時，如數(shù)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(dǎo)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(xué)生的實驗興趣。利用Multisim12.O可以實現(xiàn)數(shù)字電路設(shè)計虛擬仿真實驗，修改調(diào)試方便。學(xué)生可以隨時在任意裝有該軟件的計算機(jī)上進(jìn)行實驗設(shè)計和測試，充分調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動性，取得較好的實驗效果[3]。

在時序電路設(shè)計中有一個實驗項目是數(shù)字秒表電路設(shè)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(chǎn)生電路，計數(shù)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(gòu)成多諧振蕩器，由公式T=0.7（R1+2R2）計算求得適當(dāng)?shù)碾娮柚?，使得輸出波形頻率為1kHz，利用3片74LS90芯片級聯(lián)構(gòu)成1000倍分頻器將多諧振蕩器輸出信號進(jìn)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(diào)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(jù)實際情況調(diào)整電阻值。第二步選擇兩片74LS161芯片實現(xiàn)60進(jìn)制計數(shù)電路。74LS161芯片為16進(jìn)制計數(shù)器，利用清零法分別實現(xiàn)6進(jìn)制和10進(jìn)制計數(shù)器，然后用乘數(shù)法實現(xiàn)610進(jìn)制計數(shù)器。將第一步調(diào)試好的秒脈沖信號作為輸入計數(shù)脈沖，計數(shù)器的輸出可以連接8個發(fā)光二極管，運(yùn)行過程中通過觀察發(fā)光二極管的亮熄規(guī)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(shù)器輸出的8路波形判斷結(jié)果的正確性。第三步采用兩個共陰極七段數(shù)碼管進(jìn)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(shù)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(shù)碼管，通過譯碼器譯碼和驅(qū)動七段數(shù)碼管顯示相應(yīng)的數(shù)字。

由設(shè)計步驟可知，整個數(shù)字秒表電路的設(shè)計制作需要用到10個以上的集成芯片，電路連線多且復(fù)雜，調(diào)試過程需要調(diào)整電阻值，需要用到電源、示波器和邏輯分析儀等設(shè)備。如果采用傳統(tǒng)的硬件實驗方法，學(xué)生需要事先查找大量資料，畫出粗略的硬件電路圖，準(zhǔn)備所需芯片和足夠的導(dǎo)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(jié)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(shè)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(shè)計電路，在四個學(xué)時內(nèi)實驗很難完成。不少學(xué)生往往會為了完成任務(wù)直接照搬其他同學(xué)的電路或者要求老師直接給出可行的電路圖，然后只是機(jī)械按照硬件電路圖連線。連線完成后如果發(fā)現(xiàn)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(fù)地拆線和連線的簡單勞動。大多這樣的學(xué)生即便實驗做完了，可電路工作原理卻完全不懂，根本達(dá)不到通過設(shè)計性實驗鍛煉學(xué)生實際動手能力、培養(yǎng)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(xué)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(dān)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(shù)發(fā)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(diào)試電路。比如在秒表電路設(shè)計制作過程中，可以任意調(diào)整電阻值，借助仿真軟件提供的示波器調(diào)試出精確的秒脈沖信號；可根據(jù)個人喜好選擇各種型號的計數(shù)器芯片設(shè)計分頻器和60進(jìn)制計數(shù)器；也可以采用共陽極數(shù)碼管和相應(yīng)的譯碼器設(shè)計顯示電路。

通過軟件仿真實驗，選擇符合要求的元器件，設(shè)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(jié)果，可以保證實驗結(jié)果的正確性，大大提高實驗教學(xué)的效率。利用仿真軟件的另一個好處是學(xué)生可以大膽地發(fā)揮自己的想象，嘗試各種設(shè)計方案，有效激發(fā)學(xué)生的實驗熱情和培養(yǎng)創(chuàng)新能力。

四、結(jié)論

在課堂教學(xué)中借助Multisim12.0仿真軟件進(jìn)行電路演示，驗證理論的正確性和可行性，使得數(shù)字邏輯理論課的教學(xué)更加生動活潑。在實驗教學(xué)中利用Multisim12.0仿真軟件進(jìn)行仿真實驗，使得實驗操作更加靈活方便，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)了學(xué)生的自學(xué)能力和創(chuàng)新能力[5]。因此，有效利用Multisim12.0仿真軟件能夠?qū)?shù)字邏輯課程教學(xué)起到積極作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]徐銀霞.“數(shù)字邏輯”課程教學(xué)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(jī)仿真設(shè)計與分析[M].北京：電子工業(yè)出版社，2011.

[3]康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)（數(shù)字部分）[M].第5版.北京：高等教育出版社，2006.

第9篇：電路設(shè)計和仿真范文

關(guān)鍵詞:電子電路設(shè)計；創(chuàng)新；路徑

科技的不斷進(jìn)步和發(fā)展,電子產(chǎn)品逐漸的滲透到生產(chǎn)和生活的各個領(lǐng)域,成為國家科技生產(chǎn)水平的主要組成因素,推動者計算機(jī)技術(shù)的不斷進(jìn)步,成為國家發(fā)展的動力,為技術(shù)的全面進(jìn)步提供必要的條件。但是現(xiàn)階段我國進(jìn)行電子電路設(shè)計的過程中存在一定的問題,創(chuàng)新能力不足,自主知識產(chǎn)權(quán)意識較弱,造成整體發(fā)展水平出現(xiàn)滯后性,因此在今后的發(fā)展中需要對電子電路設(shè)計的創(chuàng)新路徑進(jìn)行分析,全面的掌握創(chuàng)新方法,保證電子電路自主研發(fā)能力的提升,促進(jìn)我國科技水平的全面進(jìn)步。

1電子電路設(shè)計概述

1.1電子電路設(shè)計的原則

電子電路設(shè)計需要遵循相關(guān)的原則,這樣才能更好地保證設(shè)計的科學(xué)性,首先需要對電子電路內(nèi)部的各項原件相互之間的關(guān)系進(jìn)行全面的分析,掌握設(shè)計的內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及外部結(jié)構(gòu),整體上對原件內(nèi)部的各項構(gòu)造進(jìn)行分析,綜合地對電子電路的各項類型進(jìn)行分析,全面地掌握各項設(shè)計類型。其次需要關(guān)注設(shè)計的功能性原則,在進(jìn)行設(shè)計的過程中需要將電子電路系統(tǒng)進(jìn)行更加細(xì)致全面的劃分,掌握不同模塊的實際功能,考慮到實現(xiàn)這些模塊和功能的途徑,從而在設(shè)計中了解掌握原件的情況,實現(xiàn)電子電路設(shè)計的規(guī)范性。在進(jìn)行電子電路設(shè)計的過程中需要保證各項功能的完整性,在進(jìn)行設(shè)計的過程中需要針對每一個部件的實際使用效果進(jìn)行分析,確定整體的設(shè)計成果符合實際使用的效果,這樣才能進(jìn)一步提升設(shè)計的科學(xué)性與合理性,在實際使用中保證使用的質(zhì)量。

1.2電子電路設(shè)計的技術(shù)

進(jìn)行電子電路設(shè)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(jìn)行設(shè)計的過程中將關(guān)注的焦點放在需要解決的問題上,針對性地進(jìn)行代碼設(shè)計,對需要解決的問題進(jìn)行相應(yīng)的編程,這樣的方式可以在進(jìn)行程序編制的過程中避免因為競爭機(jī)制帶來不同遺傳操作和交叉變異的問題,滿足現(xiàn)實情況下的管理機(jī)制,對其中較差的個體進(jìn)行替代,保證代碼的使用更加符合技術(shù)的需要,不斷地滿足現(xiàn)實條件,對結(jié)果進(jìn)行更加全面的管理,對實際問題進(jìn)行整體解決。而現(xiàn)場可編程邏輯陣列是將邏輯電路方式進(jìn)行應(yīng)用,采用在線編程的方式,將存儲芯片設(shè)置在RAM內(nèi),在需要編程的過程中通過原理圖和硬件對語言進(jìn)行描述,然后將數(shù)據(jù)存儲到RAM內(nèi),這樣將數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲的方式使得相關(guān)的邏輯關(guān)系得到更加科學(xué)的處理,一旦對其中的FPGA開發(fā)軟件進(jìn)行斷電之后,就會出現(xiàn)RAM的邏輯關(guān)系空白,為整體的數(shù)據(jù)存儲節(jié)省較多的空間,提升FPGA系統(tǒng)的使用效率,將不同的數(shù)據(jù)流灌入到硬件系統(tǒng)中,提升電子電路設(shè)計的整體質(zhì)量,便于對設(shè)計方法進(jìn)行全面的創(chuàng)新。

2電子電路設(shè)計的創(chuàng)新基本方法

2.1對電子電路進(jìn)行層次化的設(shè)計

進(jìn)行電子電路層次化的設(shè)計首先需要將基本構(gòu)造分成相應(yīng)的模塊,對不同的模塊進(jìn)行分層次的設(shè)計描述,整體設(shè)計過程中需要按照從硬件頂層抽象描述向最底層結(jié)構(gòu)進(jìn)行轉(zhuǎn)換,直到實現(xiàn)硬件單元描述為止,層次化設(shè)計在進(jìn)行管理設(shè)計的過程中相比較而言較為靈活,可以根據(jù)實際特點選擇適宜的設(shè)計方式,既能夠是自頂向底的方式,也可以是自底向頂?shù)姆绞?具體情況需要按照實際情況進(jìn)行分析,對電子電路的設(shè)計進(jìn)行全面科學(xué)的管理。

2.2對電子電路進(jìn)行漸進(jìn)式設(shè)計

漸進(jìn)式設(shè)計也是電子電路設(shè)計中經(jīng)常出現(xiàn)的情況,這種設(shè)計方式主要是將一些附加功能帶入到管理中,將設(shè)計的相關(guān)指標(biāo)使用到設(shè)計中,其中包括高頻、低頻模擬電路、數(shù)字電子線路的結(jié)構(gòu)設(shè)計,然后依據(jù)實際情況設(shè)計相應(yīng)的單元電路結(jié)構(gòu),將電子電路工作的特點和運(yùn)行方式融入到設(shè)計中,并將線路設(shè)計進(jìn)行全面的整合,注重輸入與輸出之間的相互關(guān)系,保證電路設(shè)計的規(guī)范性,將電子電路設(shè)計得更加便于操作。同時在進(jìn)行設(shè)計的過程中需要對漸進(jìn)式設(shè)計的步驟進(jìn)行分析,根據(jù)應(yīng)用型電子電路的功能,及時地對電子電路進(jìn)行組合,在進(jìn)行拼裝時需要關(guān)注連接點信號連接的強(qiáng)度、幅度以及電壓值之間的關(guān)系,將整體電路進(jìn)行更加科學(xué)的設(shè)計。

2.3硬件語言描述設(shè)計

在進(jìn)行電子電路設(shè)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(shè)計目標(biāo)進(jìn)行全面的管理,熟悉電子設(shè)計中對信號進(jìn)行控制的相關(guān)原理,保證信號處理的各項參數(shù)。在具體信息確定完成之后需要對系統(tǒng)進(jìn)行分解,找出硬件的總體框架,之后對設(shè)計圖進(jìn)行仿真設(shè)計,將較為重要的位置使用相關(guān)的記號進(jìn)行標(biāo)注,然后借助CAD軟件對設(shè)計進(jìn)行仿真測試,保證電子電路設(shè)計的邏輯關(guān)系、正負(fù)極值、時序等的正確性,提升方案設(shè)計的規(guī)范性。

3電子電路設(shè)計的創(chuàng)新路徑

3.1電子電路構(gòu)架設(shè)計

進(jìn)行設(shè)計創(chuàng)新首先需要對整體的設(shè)計構(gòu)架進(jìn)行管理,在設(shè)計中對FPGA系統(tǒng)進(jìn)行重新定義,在硬件單元內(nèi)部建立連接,找出更加明確的構(gòu)建系統(tǒng),對設(shè)計途徑進(jìn)行創(chuàng)新。在設(shè)計結(jié)束之后需要對設(shè)計目標(biāo)以及設(shè)計結(jié)果進(jìn)行對比,可以采用錯誤的代碼,驗證系統(tǒng)在進(jìn)行甄別過程中的效果,對于出現(xiàn)問題的地方及時進(jìn)行改進(jìn)。在結(jié)束之后選擇適宜的子系統(tǒng),其中一部分保持原本的運(yùn)行狀態(tài),一部分按照遺傳算法進(jìn)行一定的修改,這樣可以對系統(tǒng)進(jìn)行更加完善的處理,使操作的適應(yīng)性更強(qiáng)。進(jìn)行改進(jìn)之后再對系統(tǒng)進(jìn)行整體的驗證,不斷地對設(shè)計方案進(jìn)行改進(jìn),使得設(shè)計更加符合方案的需要。

3.2對設(shè)計環(huán)境進(jìn)行創(chuàng)新

在設(shè)計過程中需要對系統(tǒng)的環(huán)境進(jìn)行創(chuàng)新,用于測試的環(huán)境需要將測試的硬件與顯示的FPGA構(gòu)架和硬件進(jìn)行全面的控制,制定適宜的仿真軟件。計算機(jī)在使用的過程中可以通過通信電纜將數(shù)據(jù)從計算機(jī)下載到FPGA系統(tǒng)中,使用規(guī)范化的儀器對數(shù)據(jù)采集中的硬件和軟件進(jìn)行連接,對設(shè)計方案進(jìn)行全面的評估,并將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化進(jìn)行應(yīng)試實驗,對軟件進(jìn)行仿真處理,提升系統(tǒng)整體運(yùn)行環(huán)境。

4結(jié)語

電子電路設(shè)計對于科技的發(fā)展具有較為關(guān)鍵的作用,需要對系統(tǒng)進(jìn)行全面的管理,對設(shè)計方法進(jìn)行不斷的創(chuàng)新,使設(shè)計在多變的環(huán)境中實現(xiàn)自我重構(gòu),提升設(shè)計的科學(xué)性,使抽象的理論形象化、復(fù)雜的電路實際化。不僅能提高理解分析能力,而且能提高設(shè)計能力。通過設(shè)計和模擬仿真可以快速地反映出所設(shè)計電路的性能,使設(shè)計更加生動、直觀、實時、高效,更好地為人類造福。

參考文獻(xiàn)

[1]梁光勝.電子技術(shù)系列課程教學(xué)改革的研究與實踐[A].中國光學(xué)學(xué)會光電技術(shù)專業(yè)委員會,教育部高等學(xué)校電子信息科學(xué)與工程類專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)分委員會,全國高等學(xué)校光學(xué)教育研究會.全國光學(xué)、光電和電子類專業(yè)教學(xué)經(jīng)驗交流、研討會專集[C].中國光學(xué)學(xué)會光電技術(shù)專業(yè)委員會,教育部高等學(xué)校電子信息科學(xué)與工程類專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)分委員會,全國高等學(xué)校光學(xué)教育研究會,2012.

[2]黃品高,葉懋,景新幸.電子電路基礎(chǔ)實驗教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的基本素質(zhì)的探索[A].教育部中南地區(qū)高等學(xué)校電子電氣基礎(chǔ)課教學(xué)研究會.教育部中南地區(qū)高等學(xué)校電子電氣基礎(chǔ)課教學(xué)研究會第二十屆學(xué)術(shù)年會會議論文集（上冊）[C].教育部中南地區(qū)高等學(xué)校電子電氣基礎(chǔ)課教學(xué)研究會,2010.

[3]宋菲.電子電路設(shè)計的創(chuàng)新路徑分析[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用,2015(6):17.