仿真技術(shù)下電子產(chǎn)品設(shè)計思路探析

吳瑋瑋

(陜西國防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院,710030)

1 電子產(chǎn)品的仿真技術(shù)

仿真技術(shù)的操作和應(yīng)用主要是通過模型理論以及相關(guān)的信息基礎(chǔ)以計算機為工具實現(xiàn)模擬仿真的一種現(xiàn)代化技術(shù)。隨著仿真技術(shù)的不斷提高，目前已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用的各行各業(yè)的科研工作當(dāng)中，而且這已經(jīng)成為一個國家在計算機領(lǐng)域?qū)I(yè)性的評價指標(biāo)，在一定程度上已經(jīng)發(fā)展成為與國家安全息息相關(guān)的核心技術(shù)。人們通過仿真技術(shù)能夠更加客觀的認識事物，這是一種不再受制于理論研究和探索性實驗的束縛，而是進行模擬性高度仿真的事物展示。利用仿真技術(shù)能夠幫助人們更好地去認識一些未知的事物。隨著仿真技術(shù)在我國電子產(chǎn)品科研領(lǐng)域應(yīng)用的不斷加強，實現(xiàn)了電子產(chǎn)品更新?lián)Q代快、研發(fā)成本低的多重作用，而且能夠更加有效的保證電子產(chǎn)品質(zhì)量，實現(xiàn)了電子科技產(chǎn)業(yè)發(fā)展的可持續(xù)性。

電子產(chǎn)品仿真技術(shù)常見的主要有Multisim、Protel和Proteu，尤其是Proteu的應(yīng)用，已經(jīng)于電子產(chǎn)品的研發(fā)息息相關(guān)。

Proteus主要應(yīng)用于電子產(chǎn)品的研發(fā)領(lǐng)域，由于其強大的電子產(chǎn)品仿真性能而使其廣泛的應(yīng)用于電子產(chǎn)品研發(fā)市場。利用Proteu不但能夠進行傳統(tǒng)的電路設(shè)計，而且能夠?qū)崿F(xiàn)模擬電路和數(shù)字電路的仿真，現(xiàn)今社會中使用最為廣泛、功能最為強大的單片機MCU就是利用此軟件設(shè)計研發(fā)而成的。利用Proteu能夠方便我們在計算機中進行電路設(shè)計，并且能夠?qū)υO(shè)計電路進行仿真運行，還能夠完成PCB的電子設(shè)計等一系列電子產(chǎn)品設(shè)計工作。在Proteu中已經(jīng)經(jīng)過不斷的完善儲備了上萬種電子線路模型，例如8051、AVR等軟件的圖例模型在Proteu的數(shù)據(jù)庫中都有存儲。Proteu還能夠?qū)崿F(xiàn)虛擬示波器以及虛擬信號源等的仿真，而這些軟件在電子產(chǎn)品設(shè)計中通常都是電子線路的設(shè)計基礎(chǔ)，利用Proteu還能夠較為便捷的構(gòu)建設(shè)計各種電子元器件，為電子產(chǎn)品設(shè)計提供了更為廣闊的思路。

2 在電子產(chǎn)品設(shè)計中Proteu的應(yīng)用

隨著Proteu的功能日益強大，Proteu已經(jīng)越來越多的應(yīng)用到各類電子產(chǎn)品的設(shè)計和設(shè)計工作中，深受電子產(chǎn)品開發(fā)機構(gòu)的信賴和喜愛。目前很多知名電子產(chǎn)品公司都在使用Proteu軟件設(shè)計電子產(chǎn)品，利用Proteu開發(fā)研制而成的應(yīng)用比較廣泛的電子產(chǎn)品主要由“微電腦防盜報警器”、“自動開蓋垃圾桶”、“LED漢字顯示器”等，已經(jīng)廣泛的應(yīng)用到人們的生產(chǎn)及生活當(dāng)中。根據(jù)電子產(chǎn)品設(shè)計實踐證明，利用Proteu這種電子產(chǎn)品開發(fā)軟件能夠快速的完成電子線路的設(shè)計，而且能夠利用設(shè)計的電子線路完成電子產(chǎn)品使用的模擬仿真，極大地提高了電子產(chǎn)品的設(shè)計效率。由于電子產(chǎn)品設(shè)計程序復(fù)雜，要求內(nèi)容精細，一個不小心可能會導(dǎo)致整個設(shè)計線路必須從新開始，但是利用Proteu則大大的縮短了研發(fā)周期，有效的降低了電子產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)成本。隨著信息化進程的不斷加快，在未來的人類社會中對于電子產(chǎn)品的應(yīng)用將會變得越來越廣泛，而且電子產(chǎn)品也會變得越來越智能化。很多智能化的電子產(chǎn)品的核心機構(gòu)和部件就是MUC，智能化電子產(chǎn)品近些年發(fā)展迅猛，正在逐步的走進人們的生活當(dāng)中。筆者將主要根據(jù)Proteu在智能化電子產(chǎn)品的設(shè)計研發(fā)中的應(yīng)用為例，對仿真技術(shù)下電子產(chǎn)品設(shè)計提供更加廣闊的思路。

在智能化電子產(chǎn)品的設(shè)計過程中，傳統(tǒng)方式主要將該設(shè)計工作氛圍以下幾個方面：首先就是電子產(chǎn)品的硬件設(shè)計，硬件設(shè)計中主要包含電子產(chǎn)品的原理圖設(shè)計以及電路板的制作，這是構(gòu)成電子產(chǎn)品的基礎(chǔ)部分；其次就是電子產(chǎn)品的軟件設(shè)計部分，主要包括電子線路的調(diào)試以及語言匯編及其調(diào)試；最后就是電子產(chǎn)品的整機調(diào)試，通過軟硬件結(jié)合調(diào)試的方式對所設(shè)計的硬件及軟件部分結(jié)合的效果進行測試。

傳統(tǒng)電子產(chǎn)品的開發(fā)簡單來說就是以下幾個步驟：

首先要完成原理圖設(shè)計，之后設(shè)計PCB電路板，之后就是PCB制板，然后制作實物的物理樣本，完成電子產(chǎn)品的軟件設(shè)計之后在對整機進行調(diào)試，如果調(diào)試合格則研制成功，調(diào)試不合格的將從原理圖從新開始設(shè)計工作。

根據(jù)電子產(chǎn)品的智能化程度其設(shè)計時間也是各不相同的，比較簡單的通常需要一天的時間就能夠完成電路的設(shè)計部分；但是PCB制板的時間比較長，大概需要半個月的時間才能夠完成制板工作；之后就是進行物理制板，這個部分時間大約需要兩天；軟件設(shè)計工作也需要大概一天的時間；電子產(chǎn)品的系統(tǒng)測試大概需要一天的時間。由此可見完成一個較為簡單的電子產(chǎn)品的設(shè)計大概需要3周的時間。而且在電子產(chǎn)品的設(shè)計工作中，電路設(shè)計細節(jié)與軟件設(shè)計細節(jié)要求都比較嚴格，在設(shè)計階段不能夠及時的發(fā)現(xiàn)其中所存在的問題，這就需要重復(fù)幾次上述設(shè)計過程之后才能夠達到最初的設(shè)計目的，因此傳統(tǒng)方式下電子產(chǎn)品的設(shè)計周期很長，無形中也增加了電子產(chǎn)品的設(shè)計成本。

通過Proteu能夠?qū)崿F(xiàn)對產(chǎn)品設(shè)計過程的仿真，利用Proteu進行系統(tǒng)設(shè)計步驟主要分為以下幾個步驟：原理圖設(shè)計與軟件設(shè)計同時展開，完成之后進行電子產(chǎn)品整體的系統(tǒng)仿真，之后就是完成PCB電路板的設(shè)計，然后在制作物理樣本。

利用Proteu軟件進行仿真設(shè)計主要是在軟件中進行電路設(shè)計，設(shè)計完成之后就能夠進行實體運行仿真，不符合設(shè)計要求或不能夠達到預(yù)期目的則對原理圖進行修改。在Proteu軟件中龐大的數(shù)據(jù)庫極大地簡化了設(shè)計過程，有效的降低了電子產(chǎn)品的生產(chǎn)周期，極大地節(jié)約了生產(chǎn)升本。

利用Proteu軟件進行電路板的設(shè)計工作主要是完成電子產(chǎn)品中的布線，也就是我們通常所說的RAES。

實際產(chǎn)品的制作是在原理圖設(shè)計完成之后進行的，由于在實物制作之前已經(jīng)完成了軟件調(diào)試工作，所以說在裝配階段工作精細的話必然能夠有效的保證電子產(chǎn)品的可用性。由此可見利用Proteu是多么的高效、高質(zhì)。

3 Proteu在實際應(yīng)用中的作用

Proteu軟件的功能強大，在電子產(chǎn)品設(shè)計中的應(yīng)用非常廣泛，以下筆者將以純水機的整個設(shè)計研發(fā)過程為例，就Proteu在電子產(chǎn)品設(shè)計中的應(yīng)用問題進行分析，希望能夠?qū)﹄娮赢a(chǎn)品設(shè)計人員的工作能夠有所幫助，進一步提升我國電子產(chǎn)品研制行業(yè)的水平。

3.1 原理圖設(shè)計操作簡便

Proteu軟件的操作時極為便捷的，利用Proteu能夠在同一窗口中完成電子線路的設(shè)計和仿真工作。通過Proteu軟件中的編輯區(qū)完成對所設(shè)計的電子產(chǎn)品的線路設(shè)計，還能通過預(yù)覽模式對所設(shè)計的電路進行預(yù)覽和仿真。整個設(shè)計工作只要通過鼠標(biāo)就能夠完成，極大地簡化了電子產(chǎn)品的設(shè)計過程。

3.2 電子產(chǎn)品程序設(shè)計

利用Proteu中的ISIS編輯區(qū)完成軟件程序的編輯工作，并且能夠?qū)⒕庉嬐瓿傻膬?nèi)容進行匯編形成目標(biāo)代碼，這一整套的操作在Proteu軟件中都有特定按鈕來完成操作。對于存在問題的編程Proteu軟件還能夠自動生成錯誤報告，錯誤報告中也能夠?qū)﹀e誤源給出查找范圍。

3.3 Proteu的仿真以及調(diào)試

在上述步驟完成之后，對所要調(diào)試的內(nèi)容進行加載，首先要在Proteu軟件中調(diào)出“Edit component”對話框，然后在對話框中輸入本次調(diào)試工作所要調(diào)試的目標(biāo)文件，并在Proteu軟件中設(shè)置好晶振頻率，之后點擊仿真按鈕便開始進行仿真。

利用Proteu軟件中的仿真功能不但能夠完成交互式的實驗，而且能夠?qū)崿F(xiàn)實時仿真的功能。而且在仿真過程中能夠根據(jù)現(xiàn)實中可能出現(xiàn)的情況對其進行調(diào)試，例如純水機的仿真操作中，可以在滿水或者強沖等多種模式下對純水機的操作進行模擬，仿真效果極為真實。

3.4 利用Proteu完成電路板的設(shè)計

在Proteu軟件中具有高級布線的功能，通過ARES能夠?qū)崿F(xiàn)對電路板的布線擺放及軟件更改等多種功能。Proteu電路板設(shè)計功能十分人性化，不但能夠簡單的實現(xiàn)撤銷及自動布置的功能，還能夠根據(jù)設(shè)計者的設(shè)計思路有設(shè)計者手動操作完成電路板中線路的布射。在電路板設(shè)計完成之后能夠通過3D視圖的效果對所設(shè)計的電路板進行全方位的觀察，更加優(yōu)化的電路板設(shè)計的過程及電路板設(shè)計的作用。

3.5 制板過程

在完成上述的前期設(shè)計及仿真工作之后，就要進行電子產(chǎn)品設(shè)計的第五項工作，就是完成PCB的制板。

3.6 物理樣品的制作完成

物理樣品的制作完成是電子產(chǎn)品設(shè)計工作完成的最后一步，安裝并且將樣本調(diào)試成功之后樣本就能夠應(yīng)用在電子產(chǎn)品當(dāng)中。通過物理樣本制作完成之后的樣式與Proteus的3D模擬效果進行比對我們可以發(fā)現(xiàn)Proteus的3D展示與設(shè)備完全一致。只要樣本的制作過程中能夠根據(jù)設(shè)計要求進行正確的安裝，將焊接點牢固的焊接就能夠順利的完成制作過程。

4 結(jié)束語

根據(jù)筆者的上述內(nèi)容我們可以看出，Proteus軟件在電子產(chǎn)品的設(shè)計過程中應(yīng)用非常靈活，而且能夠快速的完成前期的設(shè)計和調(diào)試仿真工作；在科技不斷進步的當(dāng)今社會中Proteus已經(jīng)實現(xiàn)了高校、快速完成電子產(chǎn)品的設(shè)計工作；Proteus軟件豐富的功能及高精度的數(shù)據(jù)處理使得電子產(chǎn)品設(shè)計工作變得更加精細。

電子產(chǎn)品設(shè)計仿真對于電子產(chǎn)品研發(fā)行業(yè)的發(fā)展有著十分重要的作用和意義，在未來的電子產(chǎn)品設(shè)計中更多的使用軟件也會研發(fā)出來，希望電子產(chǎn)品設(shè)計工作者能夠時時強化自身業(yè)務(wù)素質(zhì)，為我國電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展貢獻自己的力量。

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