Proteus7在仿真教学中的应用.doc

Proteus软件在仿真教学中的应用举例 佛山市三水区工业中专 郑辉【摘要】：针对电类课程在教学中存在的问题，本文将Proteus软件的仿真技术引入到教学中，通过一些实例说明Proteus软件工具的使用，解决问题。【关键词】：proteus软件 仿真教学【正文】：一、Proteus7.0软件简介及仿真教学的特点Proteus软件是以单片机仿真为突出优势的一种目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台。Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真软件)，具有一般的EDA软件功能，也有区别于其他EDA软件的功能，主要表现在两点：一是互动的电路仿真，二是仿真处理器及其外围电路。利用仿真，可以克服传统教学中存在的问题，突出优点在于仿真的真实性、经济性、安全性及直观性。基于以上的特点，在电类课程的教学中发挥其重要的作用。二、Proteus7.0软件在教学中的应用举例（一）图表的应用Proteus软件的图表分析种类较多，常用的有：模拟分析图表、直流扫描图表、数字图表、混合图表、频率分析图表、转移特性分析图表、噪声分析图表、失真分析图表等；基于图表的分析，与其他的仿真软件相比，具有以下优点：一是图表的尺寸可以调节，可以全屏显示；二是能显示电流波形，操作非常方便；三是可以同时显示多个信号。下面通过几个实例说明部分图表在电工基础电子技术基础课程教学中的应用。1、模拟分析图表（Analogue analysis）模拟分析图表用于绘制一条或多条电压或电流值随时间变化的曲线，在讲解电工基础正弦交流电时，为了使学生理解交流电的三要素以及相位差等概念，采用图表分析，非常直观。1） 正弦交流电概念图中显示了幅度为5V，频率为10HZ，初相位为0的正弦交流电波形。左键拉图表的四个角，可以调节图表的尺寸大小；单击标题栏可以全屏显示，左键单击图表的任一位置，可以出现标尺，显示时间和电压大小。双击图表，可以设置图表名称、坐标区间，如起始时间和结束时间。 通过图表分析，得出交流电的三要素及周期、频率、角频率等之间的关系。2） 相位差用一个图表同时显示两个同频率的正弦量，可以得到相位差的概念。如下图所示：为两个同频率正弦交流电u和u1的波形，u（绿）的初相位为0，u1（红）的初相位为+30，u1超前u30。使用时，只需将u和u1拖到图表中即可。3） 单相交流电路的电压与电流的关系图中为纯电容电路的电压与电流关系，不仅能得出它们之间的相位关系，还可以通过改变频率或电容大小，得出电容电路电压与电流大小的关系。4） 三相交流电路2、直流扫描图表（DC SWEEP） 直流扫描图表广泛用于测量电子元器件的伏安特性。1）二极管伏安特性的测量按图接线，添加直流扫描图表，设置图表的参数。 开始仿真，出现下图波形，如图23；可以修改图表的扫描范围，进行局部扫描，如图24 2）稳压二极管稳压特性的测试3）三极管输出特性的测量 3、数字图表(Digital analysis)在数字电路中，可以通过数字图表显示多个数字信号的波形。如图所示为计数状态下两个JK触发器的时钟脉冲和输出状态的波形。（二）交互仿真1、电位、电压与电流的关系对初学电工的同学来说，电流方向与电位高低关系很难明白，采用软件的交互仿真功能，就能很直观的观察到电流的流向和电位的关系，如图31（a）(b)所示： 图31（a）图 图31（b）图（a）图中，交流电为正半周（红点所处位置），上方为高电位（红色），下方为低电位（蓝色），电流从高电位点通过灯泡流到低电位点；（b）图中，交流电为负半周，下方为高电位（红色），上方为低电位（蓝色），电流从高电位点通过灯泡流到低电位点；2、电容的充放电过程 使用交互仿真功能，还能观察电动机的转动、听到低频振荡电路输出通过扬声器发出的声音等。其优点是高低电位用不同颜色的导线表示，能观察电流的流向，用电流电压探针动态显示电流电压值，使抽象的概念变得形象具体。（三）逻辑状态输入和逻辑探针的应用1、门电路的逻辑功能仿真电路：如图4（a）（b）所示。 图4（a） 图4（b）图中左边的为逻辑状态输入，只要单击左键或改变箭头，就可以改变输入状态；右边为逻辑探针，根据门电路功能，指示输出状态值。同时，在器件的输入输出端口，用红、蓝点表示电位高低。采用逻辑状态输入其特点是数据输入简单，无需接其他电源、元件，电路简洁， 易于理解。2、RS触发器的逻辑功能仿真电路三、应用Proteus需要解决的问题 上面所举的例子只是极少的应用，更多的应用没有一一列举。由于Proteus的功能非常强大，元件库、激励源、虚拟仪表、探针种类繁多，要