基于Proteus《數(shù)字電路》仿真實驗建設(shè)

朱曉茜

摘要：在《數(shù)字電路》實驗教學(xué)中采用采用protues軟件，進(jìn)行數(shù)字電路電路設(shè)計與仿真，改善傳統(tǒng)《數(shù)字電路》實驗課程，培養(yǎng)學(xué)生的實驗分析和探究，來調(diào)高了電工電子專業(yè)課程中的教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：protues仿真；數(shù)字電路

在技工院校電學(xué)專業(yè)教學(xué)中，《數(shù)字電路》是一門必不可少的專業(yè)基礎(chǔ)課，但是由于教學(xué)內(nèi)容比較抽象，需要采用配套的數(shù)字電路實驗來輔助學(xué)生更好地理解數(shù)字電路的相關(guān)知識點。同時學(xué)生也可以通過對數(shù)字電路實驗的學(xué)習(xí)，既鍛煉了自己的動手能力，又能提高邏輯分析判斷能力。

目前的數(shù)字電路實驗中，一般采用在數(shù)字電路實驗箱上現(xiàn)成電路通過接線完成，一般多為驗證性的簡單實驗，靈活性不高，此外由于在實驗課程中需要學(xué)生到實驗室，使用專用數(shù)字電路實驗箱，進(jìn)行數(shù)字電路實驗。會涉及到各種儀器設(shè)備的使用和大量電子元器件的消耗?？梢孕枰獙W(xué)生分組，2-3個學(xué)生為一組，一起動手操作。會涉及到部分同學(xué)在實驗課程中不能夠充分鍛煉自己的分析能力。

數(shù)電實驗教學(xué)應(yīng)該與時俱進(jìn)，可采用采Protues仿真軟件來實現(xiàn)數(shù)字電路實驗。實驗者可以在機(jī)房中采用Protues仿真軟件實現(xiàn)的各種虛擬實驗環(huán)境，學(xué)生和教師可以像在真實的環(huán)境中一樣，完成各種預(yù)定的數(shù)字電路實驗項目。增強(qiáng)學(xué)生對《數(shù)字電路》課程相關(guān)知識技能點的理解與認(rèn)識，可調(diào)高教師的課堂教學(xué)效果。同時可以改善學(xué)生的學(xué)習(xí)習(xí)慣，有助于學(xué)生形成良好的自主學(xué)習(xí)能力和習(xí)慣，由“學(xué)會”轉(zhuǎn)變?yōu)椤皶W(xué)”。

一、Protues 仿真軟件介紹

Proteus是由英國Labcenter electronics公司開發(fā)的EDA工具軟件，其軟件界面直觀，使用方便，其電路仿真的交互化和可視化。Protues在在仿真中的應(yīng)用，它的特點是：

（1）僅僅只需一臺電腦安裝Protues軟件，而實驗構(gòu)建的電路中沒有實際消耗元器件，降低了實驗的成本。

（2）能在不變換電路元件的條件下，僅僅通過改變電路參數(shù)來改變電路的性能，實驗結(jié)果非常直觀。

（3）Protues提供了幾乎所有電子儀器――示波器、信號源等。學(xué)生直接可以獲得各種實驗結(jié)果，如輸入輸出波形、頻率特性曲線、動態(tài)變化曲線等。

Proteus虛擬仿真實驗，突破了實驗教學(xué)對客觀條件的依賴性（如設(shè)實驗室設(shè)備損耗等問題），滿足實際的課堂教學(xué)需要，是老師得力的教學(xué)助手工具，也是學(xué)生自主性和探索式學(xué)習(xí)平臺。在實際教學(xué)中，有助于及時調(diào)整和改進(jìn)教學(xué)， 促使學(xué)生提高學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)積極性， 完成學(xué)習(xí)任務(wù)。

二、Protues 仿真軟件在數(shù)字電路實驗中的應(yīng)用

接下來以構(gòu)建3位異步二進(jìn)制加法計數(shù)器為例，講解proutes在數(shù)字電路中的應(yīng)用。

異步二進(jìn)制計數(shù)器是計數(shù)器中最基本最簡單的電路，它一般由觸發(fā)器連接而成，計數(shù)脈沖加到最低位觸發(fā)器的脈沖計數(shù)CP端，低位觸發(fā)器的輸出Q作為相鄰高位觸發(fā)器的時鐘脈沖

1.電路構(gòu)建

打開Protues軟件，選擇JK觸發(fā)器74LS112來構(gòu)建3位異步二進(jìn)制加法計數(shù)器，并完成電路的連線，如圖1。

2.仿真分析

按下，protues仿真按鈕，進(jìn)行3位二進(jìn)制計數(shù)器的仿真。并進(jìn)行觀察。3位異步二進(jìn)制加法計數(shù)器預(yù)置輸出初始狀態(tài)是000。U1在計數(shù)脈沖CP下降沿時發(fā)生翻轉(zhuǎn)，如圖2，輸出結(jié)構(gòu)變成001。

3.分析得到結(jié)論

通過實驗，可以由學(xué)生小結(jié)，教師點評，共同分析得到異步二進(jìn)制加法計數(shù)器特點。

（1）二進(jìn)制加法原則：逢二進(jìn)一（1+1=10，即Q由1→0時有進(jìn)位。）

（2）當(dāng)?shù)臀挥|發(fā)器由1變?yōu)?時，會輸出一個進(jìn)位信號加到相鄰高位觸發(fā)器的計數(shù)輸入端

（3）每輸入一個計數(shù)脈沖，觸發(fā)器應(yīng)當(dāng)翻轉(zhuǎn)一次（即JK觸發(fā)器組成T′觸發(fā)器）

三、總結(jié)

Protues數(shù)字電路虛擬仿真實驗棄傳統(tǒng)的灌輸式教學(xué)方式，讓學(xué)生自主參與到教學(xué)中來，可以充分發(fā)揮學(xué)生的主動性和創(chuàng)造性。學(xué)生自主探索的學(xué)習(xí)活動，可使學(xué)生的創(chuàng)造能力得到提高，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，來調(diào)高了電工電子專業(yè)課程中的教學(xué)質(zhì)量，從而促進(jìn)了課程資源開發(fā)與教學(xué)改革的實踐創(chuàng)新。

參考文獻(xiàn)：

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