Proteus仿真在電類課程教學(xué)中的應(yīng)用

劉平英 金肯職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 南京 211156

Proteus仿真在電類課程教學(xué)中的應(yīng)用

劉平英 金肯職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 南京 211156

電類課程的教學(xué)包括理論與實(shí)驗(yàn)教學(xué)，運(yùn)用Proteus仿真軟件輔助電類課程的教學(xué)，可以將抽象理論形象化、具體化。仿真實(shí)驗(yàn)與真實(shí)實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，可以提高實(shí)驗(yàn)效率、減少器件損耗，并且可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，改善課程教學(xué)效果。

Proteus；模擬電路；數(shù)字電路；仿真實(shí)驗(yàn)

Proteu；sAnalogue circu；itDigital circu；itSimulation experiment

電路基礎(chǔ)、模擬電路、數(shù)字電路等課程是電氣和電子等專業(yè)很重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，這些課程的教學(xué)包括理論與實(shí)踐教學(xué)，而實(shí)踐實(shí)訓(xùn)所占比例較多，硬件投入大。在實(shí)踐實(shí)訓(xùn)中，需要大量的實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備。而一般的學(xué)校沒有較多的經(jīng)費(fèi)，因此，這些課程的課堂教學(xué)及實(shí)驗(yàn)中存在諸多問題，如：（1）課堂教學(xué)多以理論教學(xué)為主，實(shí)驗(yàn)教學(xué)多是進(jìn)行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)；（2）實(shí)驗(yàn)室由于存在著場(chǎng)地和時(shí)間等問題，學(xué)生除了上課外，平時(shí)難得有機(jī)會(huì)實(shí)踐。同時(shí)一般實(shí)驗(yàn)箱由于是成品,學(xué)生很難參與到其中的細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)中去,學(xué)生動(dòng)手能力很難得到訓(xùn)練與提高；（3）實(shí)驗(yàn)設(shè)備不足，落后。實(shí)驗(yàn)室建設(shè)成本高，一般學(xué)校很少有學(xué)生人手一套實(shí)驗(yàn)開發(fā)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)及開發(fā)。就算有，由于技術(shù)的不斷更新，設(shè)備的不斷老化，實(shí)驗(yàn)儀器也會(huì)很快落后。要解決此問題需要不斷地重建實(shí)驗(yàn)室，務(wù)必帶來資金耗費(fèi)嚴(yán)重等問題[1][2]。

Proteus是英國(guó)Labcenter electronics公司開發(fā)的多功能EDA軟件，主要包括強(qiáng)大的ISIS原理圖布圖工具、PROSPICE混合模型SPICE仿真、ARES PCB設(shè)計(jì)三個(gè)功能模塊?？梢詫?shí)現(xiàn)數(shù)字電路、模擬電路及微控制器系統(tǒng)與外設(shè)的混合電路系統(tǒng)的電路仿真、軟件仿真、系統(tǒng)協(xié)調(diào)仿真和PCB設(shè)計(jì)等功能，該軟件具有數(shù)千種數(shù)字和模擬器件模型，而且還提供了虛擬示波器、邏輯分析儀、信號(hào)發(fā)生器、計(jì)數(shù)器、電壓表、電流表、虛擬終端等調(diào)試與測(cè)量工具。Proteus軟件環(huán)境就如同一個(gè)實(shí)驗(yàn)儀器與元器件完備的綜合性電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)室。在此虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)下便可實(shí)現(xiàn)無任何目標(biāo)原形下的系統(tǒng)調(diào)試、測(cè)試與驗(yàn)證[3]。把Proteus仿真應(yīng)用到電類課程的教學(xué)中，可利用虛擬實(shí)驗(yàn)與真實(shí)實(shí)驗(yàn)相互結(jié)合的方法可以提高實(shí)驗(yàn)效率、節(jié)約實(shí)驗(yàn)課時(shí)、減少器件損耗。

在電路與模擬電子技術(shù)中，有一個(gè)重要的項(xiàng)目是組裝和調(diào)試收音機(jī)，其中的功率放大電路部分理論抽象，學(xué)生理解困難，在課堂上可以讓學(xué)生進(jìn)行軟件仿真。在Proteus原理圖環(huán)境中繪制音頻功率放大電路如圖1所示。單擊工具箱中的Gragh M o d e圖標(biāo)，在對(duì)象選擇器中選擇NALOGUE，放置模擬圖表，添加正弦信號(hào)源INPUT和電壓探針OUTPUT到模擬圖表，修改圖表參數(shù)，在Gragh菜單欄點(diǎn)選Simulate Gragh開始仿真，即可得到模擬分析仿真結(jié)果圖，如圖2所示。從模擬圖表的仿真結(jié)果可知，電路對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行了反相放大，并且輸出信號(hào)相位發(fā)生了偏移。計(jì)數(shù)器是數(shù)字電路中時(shí)序邏輯電路項(xiàng)目的重要內(nèi)容，同步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74ls160可通過反饋構(gòu)成10以內(nèi)的任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器。以往在實(shí)驗(yàn)箱上進(jìn)行任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器實(shí)驗(yàn)時(shí)，接線較多，故障排查麻煩。如果應(yīng)用Proteus仿真，可以直觀看到實(shí)驗(yàn)結(jié)果，圖3是利用反饋置0法構(gòu)成的模6計(jì)數(shù)器[4]。

圖1 音頻功率放大電路

圖2 模擬分析仿真結(jié)果圖

圖3 利用反饋置0法構(gòu)成的模6計(jì)數(shù)器

通過上述案例可以看到，仿真實(shí)驗(yàn)可以使復(fù)雜的電路分析過程變得直觀易懂，加深學(xué)生對(duì)電路原理的理解、深刻體會(huì)到電路參數(shù)對(duì)電路性能的影響[5]。我院把電路基礎(chǔ)、模擬電路、數(shù)字電路等課程進(jìn)行了整合，組成了大平臺(tái)課“電子技術(shù)基礎(chǔ)”，采用“項(xiàng)目驅(qū)動(dòng) 案例教學(xué)”法授課，理實(shí)合一，上課地點(diǎn)設(shè)在裝有Proteus軟件的仿真實(shí)驗(yàn)室，理論授課和學(xué)生仿真驗(yàn)證相結(jié)合，讓學(xué)生“做中學(xué)”,這樣實(shí)訓(xùn)課堂上就減少驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，多以應(yīng)用和綜合實(shí)驗(yàn)為主，真正做到學(xué)以致用。通過兩個(gè)學(xué)期的授課發(fā)現(xiàn)，把Proteus仿真應(yīng)用到電類課程的教學(xué)中，與實(shí)際動(dòng)手操作實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方式，激發(fā)了學(xué)生的實(shí)踐興趣，有助于培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力。

[1]李升源.電工電子虛擬實(shí)驗(yàn)與真實(shí)實(shí)驗(yàn)的互補(bǔ)性[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2010(4)

[2]吳小花.基于Proteus的電子電路設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 現(xiàn)代電子技術(shù),2011(36)

[3]周潤(rùn)景，張麗娜.基于Proteus的電路及單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2006

[4]劉守義，鐘蘇.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2008

[5]瞿敏，陳光紅. Proteus仿真軟件在模擬電子技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)工程應(yīng)用技術(shù)，2010,6（34）

The Application of Proteus simulation in electrical Courses

LIU Ping-ying (Jinken College of Technology, Nanjing, Jiangsu211156, China)

Electrical courses include theoretical and experimental teaching, the applications of Proteus simulation to aid the teaching of courses in electricity, can visualize and reify the abstract theory, Proteus simulation combined with the real experiment, can improve experiment efficiency, reduce component losses,and can stimulate students interest in learning,improve teaching effectiveness.

A

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.23.144

劉平英（1979-），女（漢），河南安陽人，工學(xué)碩士，講師，現(xiàn)為南京市金肯職業(yè)技術(shù)學(xué)院教師，從事電氣自動(dòng)化技術(shù)專業(yè)的科研和教學(xué)工作。