高職電類專業(yè)虛擬仿真技術(shù)探究

王海波

摘要：本文結(jié)合高職機(jī)電類專業(yè)課程的實(shí)際特點(diǎn)，闡述了幾種常用仿真軟件在機(jī)電專業(yè)課程中的應(yīng)用，實(shí)踐表明，機(jī)電專業(yè)引入虛擬仿真技術(shù)，可以克服傳統(tǒng)教學(xué)中的一些不足，使教學(xué)過(guò)程靈活、直觀，培養(yǎng)了學(xué)生的綜合實(shí)踐和創(chuàng)新能力。

關(guān)鍵詞：虛擬仿真；電類專業(yè)；實(shí)踐；創(chuàng)新能力

中圖分類號(hào)：TP391.9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2019）01-0235-02

0 引言

高等職業(yè)院校應(yīng)用型人才培養(yǎng)的特點(diǎn)是更強(qiáng)調(diào)應(yīng)用型知識(shí)，強(qiáng)調(diào)理論和實(shí)踐相結(jié)合，強(qiáng)調(diào)技術(shù)在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用。因此，實(shí)踐教學(xué)模式和實(shí)踐教學(xué)體系對(duì)培養(yǎng)高職學(xué)生綜合能力和創(chuàng)新能力起著關(guān)鍵作用。近年來(lái)，越來(lái)越多的虛擬仿真技術(shù)被融入高職院校的實(shí)踐教學(xué)中。主要包括Multisim、Proteus和LabVIEW等幾種仿真軟件。本文以Proteus在單片機(jī)技術(shù)中的應(yīng)用為例，說(shuō)明仿真軟件在高職院校專業(yè)課程中的應(yīng)用。

1 幾種常用的電類專業(yè)課程虛擬仿真軟件介紹

虛擬仿真技術(shù)在電類專業(yè)課程教學(xué)中的應(yīng)用主要通過(guò)Multisim，Proteus，MATLAB，LabVIEW等專用仿真軟件實(shí)現(xiàn)。將這些虛擬仿真軟件集成到高職院校電類課程教學(xué)中，可以幫助學(xué)生更好地掌握抽象的專業(yè)理論知識(shí)。

1.1 Multisim仿真軟件的應(yīng)用

Multisim仿真軟件包括頻譜分析儀，示波器，萬(wàn)用表和其他復(fù)雜的電子設(shè)備，主要應(yīng)用于電類專業(yè)基礎(chǔ)課程，如模擬電子技術(shù)，數(shù)字電子技術(shù)，電路分析等。合理的融入Multisim仿真軟件，可以使枯燥抽象的理論知識(shí)更加生動(dòng)，直觀，為后續(xù)的專業(yè)課程打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

1.2 Proteus仿真軟件的應(yīng)用

Proteus軟件是一款極好的單片機(jī)應(yīng)用開(kāi)發(fā)平臺(tái)，它以其特有的虛擬仿真技術(shù)很好地解決了單片機(jī)及其外圍電路的設(shè)計(jì)和協(xié)同仿真問(wèn)題，可以在沒(méi)有單片機(jī)實(shí)際硬件的條件下，利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行虛擬仿真，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)系統(tǒng)的軟、硬件協(xié)同設(shè)計(jì)[1]。因此，Proteus仿真軟件經(jīng)常用于單片機(jī)技術(shù)的教學(xué)。

1.3 LabVIEW仿真軟件的應(yīng)用

LabVIEW仿真軟件為虛擬儀器開(kāi)發(fā)提供良好環(huán)境，即運(yùn)用程序流程圖，幾乎不進(jìn)行代碼編寫操作，便可實(shí)現(xiàn)虛擬儀器的搭建工作[2]。在以下與電氣工程相關(guān)的專業(yè)課程中，如信號(hào)和系統(tǒng)，數(shù)字信號(hào)處理和自動(dòng)控制原理等，學(xué)生需要學(xué)習(xí)更多的數(shù)學(xué)公式，而且一些內(nèi)容更抽象。特別是一些對(duì)信號(hào)的分析增加了學(xué)生學(xué)習(xí)和理解的難度，在這一類的課程中引入LabVIEW仿真軟件，可以在一定程度上提高教學(xué)效率。

2 虛擬仿真教學(xué)應(yīng)用實(shí)例

由于電類行業(yè)涉及大量課程，比如電氣和電子技術(shù)、模擬與數(shù)字電路、微控制器技術(shù)、 PLC技術(shù)以及其他控制類等課程幾乎都可以利用仿真軟件平臺(tái)進(jìn)行仿真演示。本文不可能一一列出所有課程的仿真示例，僅以在單片機(jī)技術(shù)中的應(yīng)用為例加以說(shuō)明。

在傳統(tǒng)單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)的教學(xué)中，主要闡述了單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)，編程語(yǔ)言，程序設(shè)計(jì)和片上片外接口電路。相對(duì)來(lái)說(shuō)，該課程還是比較抽象和枯燥。這種教學(xué)模式最大的特點(diǎn)是側(cè)重單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)的講解，輕單片機(jī)在智能控制、儀器儀表、家用電器的實(shí)際應(yīng)用。很難在課堂上真正反映MCU的實(shí)際運(yùn)行過(guò)程，嚴(yán)重影響學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。這不利于工程應(yīng)用技術(shù)人員的培養(yǎng)。如果你想在課堂上演示，你需要使用很多硬件設(shè)備。另外，由于單片機(jī)實(shí)驗(yàn)設(shè)備器件體積小，學(xué)生很難看到示范現(xiàn)象，教學(xué)效果不佳。

下面以基于Proteus仿真軟件的數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì)為例加以介紹，ADC0808的時(shí)鐘輸入采用Proteus提供的時(shí)鐘源，頻率設(shè)為100KHz。此時(shí)的可調(diào)電阻值為電阻值的50%，即剛好為模擬電壓的一半，所以電壓應(yīng)該為2.50V，而實(shí)際顯示的是2.47V，說(shuō)明有0.03V的誤差，如果采用分辨率更高的A/D轉(zhuǎn)換器則可以進(jìn)一步降低誤差[3]。仿真效果如圖1所示。

3 結(jié)語(yǔ)

實(shí)踐證明，虛擬仿真技術(shù)在機(jī)電專業(yè)課程中的應(yīng)用可以緩解教學(xué)資源的不足。它還為學(xué)生自由探索學(xué)習(xí)問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生自主創(chuàng)新能力提供了良好的平臺(tái)。不過(guò)，仿真技術(shù)在不斷地進(jìn)步發(fā)展，電類專業(yè)課程課堂教學(xué)與仿真技術(shù)相結(jié)合，也會(huì)不斷推進(jìn)仿真教學(xué)的發(fā)展與變革[4]。

參考文獻(xiàn)

[1] 徐陽(yáng)，徐愛(ài)鈞.現(xiàn)代虛擬仿真技術(shù)在單片機(jī)教學(xué)中的應(yīng)用[J].工業(yè)和信息化教育，2013（07）：28-30.

[2] 彭慧.論現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)教學(xué)中虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用[J].赤峰學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2016（04）：266-267.

[3] 蔣輝平，周國(guó)雄.基于Proteus的單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真實(shí)例[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009：224-231.

[4] 宋珍偉.基于仿真技術(shù)的高職電類課程課堂教學(xué)研究[J].科教文匯，2016（10）：106-107.

Abstract：Combining with the practical characteristics of electromechanical courses in Higher Vocational colleges， this paper expounds the application of several commonly used simulation software in electromechanical courses. Practice shows that the introduction of virtual simulation technology in Electromechanical Specialty can overcome some shortcomings in traditional teaching， make the teaching process flexible and intuitive， and cultivate students comprehensive practice and innovation ability.

Key words：virtual simulation； electrical specialty；practice；innovation ability