电路设计和仿真精选(九篇)

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第1篇：电路设计和仿真范文

关键词：单片机课程设计；软件仿真；硬件电路联调

在开发单片机嵌入式系统时，使用最多的软件就是Keilc51软件，此软件是由Keil公司研发出来的，软件以uVision2为开发平台，具有的功能包括项目管理、编码、程序生成器等。Keilc51的优点在于：其界面的友好性较高、操作便捷，支持对汇编语言、C语言及混合语言的编程、编译和调试工作，可以在很大程度上缩短设计周期，在对程序进行修改时也是很方便的。与此同时，Keilc51还能够加载Proteus软件的VSM仿真器，加载之后就可以和Proteus软件进行联机调试。

一、课程设计流程

1.编写相关指导文件

在对课程设计着手之前，需要对课程设计的流程进行文档编写，为扎实掌握单片机技术打下基础。相关指导文件包括：单片机项目开发的相关教程和例程材料，Keilc51和Proteus软件的教程和例程材料，单片机课程设计完成程度的标准，课程设计大纲等。

2.选择题目

在制作课程计划时，需要根据每个章节内容的不同和课程进展程度对学生的实际学习情况进行考量，通过对学生掌握情况的判断再对课程设计进行拟题。课程设计的题目包括针对各章内容的，也包括针对综合应用的：关于MSC-51与A/D转换方面的课程设计题目，关于MCS-51串口方面的课程设计题目，关于定时器与中断方面的课程设计题目，关于I/O接口方面的课程设计题目，关于MCS-51的综合使用方面的题目等。除此之外，还要列出详细的元件表，供学生选择和参考，并对课程设计题目的实现提出相应的具体要求。

3.使用仿真软件和实现电路功能

在课程设计实现中，教师可指导学生分组进行，根据学生所选题目对学生如何在软件和硬件等方面进行设计给予指导，以完成设计的初步内容。在对学生进行指导时，可按照以下步骤进行：

（1）绘制程序流程图，可以使用Visio或Word进行绘制。学生在绘制程序流程图时，不但要依据所选题目的设计要求，还要结合教师的指导内容进行绘制，为接下来的程序设计做铺垫。

（2）设计硬件电路，可以使用Proteus软件进行设计。在这一步骤中，首先要对Proteus软件进行学习，在掌握基本应用原理和方法的基础上，再依据设计要求设计电路。在学习Proteus软件的基础上，由教师组织学生先进行软件的实际操作学习，需要学生掌握的内容有：建立工程文件、选取和使用元件、连接电路和进行调试运行等。

（3）编写程序和编译调试，根据上一步骤得到的硬件电路使用汇编语言编写源程序，再在Keilc51软件中进行编译和调试。教师要指导学生，让他们依据课程设计要求把编写好的汇编代码导入到Keilc51软件中，进行编译调试。

（4）联合调试，对Proteus软件和Keilc51软件进行联合调试。将在Proteus中画好的原理图在ISIS上打开，在Proteus软件里的DEBUG菜单中选择use remote debug monitor选项，并对联机仿真参数进行设置。将在第三步中编译好的Keilc51工程文件打开，并设置相关参数：在Keilc51的project菜单中点击进入option for target“工程名”，在DEBUG选项的右上方下拉菜单中选择Proteus VSM Monitor-51 Driver，并设置联机仿真参数。

4.面包机设计和电路功能的实现

在这一阶段，教师要先组织学生对集成芯片的用途和管脚功能进行学习，之后再在面包板上建电路，电路连接无误后，使用编程器将程序烧写到单片机的CPU上，最终使电路功能得以实现。

5.实行课程设计考核答辩制

教师采用答辩制的形式对学生的课程设计进行考核，在答辩中真正判断出学生对课程设计的体悟到底有多深。

二、成果总结

本课程设计将软件和硬件的使用集合了起来，完成了对单片机的开发设计，在实践过程中取得了良好的结果，让学生对软件电路、硬件电路以及软硬件联调设计和面包板设计都有了更加深入的了解。

1.理论与实践结合

在教学中，不仅要将学生的实际情况与学习内容结合起来，还要单片机学习中各个章节的内容和实际动手操作结合起来。在本课程设计中，拟定了MSC-51与A/D转换、MCS-51串口、定时器与中断、I/O接口、MCS-51的综合使用等方面的数十个设计题目，并对课程设计提出了具体要求。

2.让学生告别“眼高手低”

仿真联调的结果虽然不能完全代表在实际情况中的结果，但是在很大程度上已经实现了电路设计的功能在虚拟情景中的实现，为判断抉择提供依据。根据仿真联调的结果，我们可以在硬件操作中实际运行，通过这种方式，可以对仿真结果的正确性和准确程度进行校正。在学生进行实践之前，要让学生对集成芯片的芯片用途和管脚功能有所了解，之后在面包板上建电路，然后将程序通过编程器烧写到单片机的CPU上，这样就可以完成对电路功能的实现了。在课程设计的一系列环节中，学生既可以学习到各环节所需工具的相关知识，又可以提高学生的动手能力，增强学生的学习积极性。

3.对能力的培养

在实践课程设计的过程中，通过绘制流程图、画电路图和编程等，可以锻炼学生有步骤地实现目标的能力；通过要求学生对程序进行标注，可以有效锻炼和提高学生的编程能力，增强他们独立思考的能力。

先进和完善的软件能够使硬件的运行达到更好的效果。在单片机课程设计中引入软件，可以使学生在了解和掌握单片机的设计流程的基础上，熟悉联调的技巧与方法。与一般的单片机仿真软件不同，在课程设计中所使用的仿真软件除了能仿真单片机CPU的实际情形，还能仿真单片机周边电力和未参加工作的电路情况。此仿真实验能够很好地将实验和工程衔接起来，仿真结果的无误将为电路的实际实现提供重要依据。同时这样的课程实训也是工程师的最基本实践内容，这也为学生今后的学习和工作奠定了基础。

参考文献：

[1]乔建华.李临生.Proteus在单片机教学中的应用分析[J].电气电子教学学报，2009，2（6）：24-25.

[2]陈淑芳.基于51单片机的教学实验系统的设计与开发[D]青岛：中国海洋大学，2011.

[3]吴慧芳，陆茵.“单片机原理及应用”课程设计引入Proteus软件的实践[J].中国电力教育，2010，5（9）：123-124.

第2篇：电路设计和仿真范文

【关键词】 Proteus 仿真软件 电子电路设计

随着社会科技的不断发展，Proteus仿真软件在电子电路设计中的应用也得到了一定的发展。Proteus仿真软件是现代计算机应用技术发展中的重要成果之一，Proteus仿真软件具有模拟电路仿真、数字电路仿真以及电路等部分组成的仿真系统，其自身带有先进的虚拟器，其中包括示波器、逻辑分析仪以及信号发生器等等。为了更好的研究Proteus仿真软件在电子电路设计中应用，需要在Proteus仿真软件环境下，明确的分析各个阶段的电路设计，包括各个部位的元件，为进行深入的设计做好准备。

1 关于Proteus仿真软件的简要分析

Proteus仿真软件是LabeenterElectronics公司出品的一种集电路设计和仿真的工具软件，其软件自身系统包含ISIS、ARES软件部分，这两部分软件在实际的电路设计中分担着不同的职责。通常情况下，ARES软件部分是用来辅助PCB的设计工作，而ISIS软件部分则是在软件环境下用来进行电路原理以及仿真的设计工作。从目前的研究结果分析，Proteus以其丰富的资源，自身系统中带有的元器件库就有几十个，可以在正常的软件工作环境中，提供至少27000左右个仿真元器件，以便其自身系统可以顺利实现仿真电路以及其他电路的仿真设计。同时，其系统内的示波器、虚拟终端、仿真仪器等仪表资源，可以将电路设计中发生变化的信号，以图形的方式输出，这方面的突出功能，甚至强于示波器，再利用虚拟仪器的理想指标进行参照、研究，最终最大化的降低相关测量仪器对测量结果的误差，提高了仿真研究的水平，也因此逐渐引起科研人员的关注。

2 Proteus仿真软件进行仿真电路设计的相关分析

在实际的电子电路实验中，Proteus仿真软件进行仿真电路设计需要在Proteus编辑界面中，实现按照研究的思路，设计出完整的电子电路原理图，再通过一系列的仿真测算与计算，经过不断的修正程序发现的问题指数，力求在最短的时间内完成重要参数指标的设计与研究要求，最终敲定设计方案，利用程序的系统功能，输出自动生成的图像。不断的实验经验表明，我们可以利用如下的设计与操作流程，确保顺利完成Proteus仿真软件进行仿真电路设计的相关工作，具体环节如图1所示：

3 Proteus仿真软件进行仿真电路设计与调试

通常情况下，我们会利用Proteus ISIS编辑窗口，再一次对电子电路的原理图进行一次慎重的选择与修改。在实际的Proteus仿真软件设计的实验中，实验之前应选好信号源的放置位置与及虚拟仪器、测试点布置的情况。工作人员应及时的检查测量仪表的输入端是否与被测量点处于良好的连接状态以及信号源的接地情况，包括示波器是否与地线处于连接的状态。同时，明确测量结果是相对GND的波形，以便于后续的研究。在进行实验的过程中，观察实时工具中电压、电流的探针变化，在仿真执行时，时刻观察串联电路中电流探针的指数，并及时的在相应的操作执行菜单，通过网络的手段，选择适当的电压后，进行仿真的调试，进一步促进Proteus仿真软件应用的水平。

4 Proteus仿真软件应用的实用电路分析

在未来的实际工作中，我们应在发展 Proteus仿真软件的同时，更加注重通过科学的手段研究 Proteus仿真软件未来发展的趋势，Proteus仿真软件应用需要在传感器电路、正弦、方波电路的实用电路中，进行不断的实验与研究，才能够真正的落实到实际电子产品的生产环节中。因此，在进行Proteus仿真软件应用的实用电路分析的相关环节中，我们应重点传感器电路、正弦、方波电路的实用性以及适用性，以更好的满足Proteus仿真软件应用的具体流程。以便可以更好的开发其系统的强大功能，为更好的探究电子系统的发展打下坚实的基础。

5 总结

综上所述，现阶段 Proteus仿真软件的实际功能非常强大，在电子电路设计的工作环节中，为进一步研究电路的运行状态以及相关电路参数的调整，我们应进一步研究 Proteus仿真软件的操作规范，以其自身系统具备的功能，来完成对重要电路参数的调整。同时，可以有效的改善传统电子电路实验与检测工作，能够在有效的时间段里，高效的完成研究的目标，为进一步减少电子电路实验成本、提高电子电路实验的有效性以及不断的缩短实验周期等方面，都具有积极的现实意义。

参考文献

[1]代启化，Proteus在单片机电路系统设计中的应用[J].自动化与仪器仪表，2006（06）.

[2]王娜娜.徐海，数字电子技术教学的实践与思考[J].科技信息，2010（30）.

[3]邓海，基于Proteus和LabVIEW的串行通信系统仿真[J].科技广场，2009（09）.

[4]吴小花，基于Proteus的电子电路设计与实现[J].现代电子技术，2011（15）.

第3篇：电路设计和仿真范文

>> 基于TL494太阳能降压充电电路设计 基于STC89C52和TL494的开关电源的设计 基于脉宽控制器TL494的升压开关电源设计 基于TL494芯片 PWM控制电路工作原理分析与检测 直流降压斩波电路的设计 一种基于TL494芯片的电动车电机控制器 基于PSCAD的直流斩波电路的仿真 基于MATLAB/Simulink的直流斩波电路分析 直流斩波电路的MATLAB研究 基于CPLD的直流无刷电机驱动电路设计 直流斩波电路的Matlab／Simulink仿真研究 基于AD760的高精度直流电压输出电路设计 基于小型高效直流开关电源的控制电路设计 GTO斩波调速系统主电路的设计 基于串联直流稳压电源电路的Multisim应用于电路设计分析研究 基于CPLD的WatchDog电路设计 基于EMCCD的驱动电路设计 基于89C51单片机的数控直流电源电路设计 基于Matlab的交流斩波型PFC电路仿真研究 交流信号转直流信号电路设计 常见问题解答 当前所在位置：.

[2]王兆安，刘进军.电力电子技术[M].北京：机械工业出版社，2010.119-120.

[3]胡寿松.自动控制原理[M].北京：机械工业出版社，2007.264-265.

作者简介：

第4篇：电路设计和仿真范文

关键词：protel，三极管，计算机仿真

 

0.引言

计算机仿真软件在实践中的应用，使电路设计人员能够在电路设计阶段对所设计的电路电气特性进行分析、判断、校验，从而大大减轻物理实验验证阶段的工作量，是电子专业设计工作者提高工作效率的有效方法。

Protel 99内置了功能强大的SPICE 3f5电路仿真软件，能提供连续的模拟信号和数字信号仿真。该软件运行于Protel的EDA/Client进程环境下，与ProtelAdvanced Schematic原理图设计程序协同工作，为用户提供一个完整的从设计到仿真验证的设计环境【1】。

单管放大电路是模拟电路设计中最基础的电路。本文利用protel99软件,利用通用电子元件,对该电路参数赋值,仿真研究单管放大电路的工作过程。理论分析了单管放大电路的静态与动态参数,研究基于protel99软件仿真该电路的方法，并得到相关结论。

1.单管放大电路的理论计算

单管放大电路图如图1所示， 其中信号源的幅值为,频率为，则由估算法【2】可得:

第5篇：电路设计和仿真范文

模拟电路课程支撑的能力包括：阅读电子元器件技术文件和电原理图的能力、单元电路设计能力、电路综合设计能力、计算机辅助设计能力、编写设计文件的能力。依据能力目标的不同，可以划分不同的任务类型，并据此确定任务目标，设计任务结构。

关键词：模拟电路电路设计教学模式

以大规模集成工艺为依托的各种数字电路问世以来，由于其相对模拟电路的高可靠性和灵活性，逐渐取代了各种传统的模拟电路的应用领域。但是现实的物理世界毕竟是模拟的，因此，任何数字化系统都包含有模拟电路部分，模拟电路并没有因数字电路的兴起而被完全取代。模拟电路课程仍然是电子工程、电气工程、自动控制、通信等涉电类专业的核心课程之一。

模拟电路课程的重要性还在于无论从工程技术还是专业能力结构而言，模拟电子技术都处于较为底层的位置，通过该课程的学习获取的知识、经验、工程技术方法是顺利学习上述专业几乎所有其它专业课程的基础。

模拟电路是教学难度相对较大的课程。其学习的困难性在于，学生是第一次接触以半导体器件为核心的有源电路；模拟电路“数字化”、结构化程度低，表现出的物理现象和涉及的数学工具又较为复杂；模拟电路的工程技术方法很难实现程序化，常常需要依赖经验知识解决问题。

电路设计是电子技术人员的工作邻域和具有典型性的工作过程，模拟电路设计过程相当完整地体现了模拟电路技术应用能力的内容和要求。构建基于模拟电路设计的学习任务，依据设计工作过程组织教学活动，能够较好地实现培养模拟电子技术应用能力的教学目标。

1、工作过程、能力与任务类型

一个较完整的电子系统电路设计的工作过程，包括：技术指标分析，方案设计，单元电路设计与参数调整，电路综合联调与性能测试。通过对模拟电路设计工作内容和过程的分析，完成电路原理设计过程必须具备的、应由模拟电路课程支撑的能力包括：阅读电子元器件技术文件和电原理图的能力、单元电路设计能力、电路综合设计能力、计算机辅助设计能力、编写设计文件的能力。因此模拟电路课程的学习任务有4种类型：识读电原理图和技术资料、单元电路设计与电路综合、计算机仿真测试、编制设计文件。

单元电路设计与电路综合是基本任务，它引领其它类型任务和整个项目的实施完成。

不同类型的任务可以根据设计任务的需要和本身的复杂程度，作为单独的任务存在，与相关的设计任务共同组成学习项目，也可以作为完成设计的准备知识存在于设计任务之中。例如，反馈放大器设计可以作为一个学习项目，由识读反馈放大电路原理图、反馈放大电路性能分析、反馈放大电路设计3个关联的任务组成。

识读电原理图和阅读元器件技术文件是基本能力。电路设计，特别是在原理设计和电路结构设计时，极少原理性的创新，绝大多数是对已有电路的适用性改进和重新组合，这种改进和组合需要阅读已有的设计资料，借鉴他人的技术经验和成果；为提高电路性能，降低成本，提高工作效率，往往需要在电路中采用新出现的电子元器件，例如集成电路芯片，需要阅读生产方提供的产品规格书及典型应用电路。识读电原理图和技术文件对于形成和提高电路设计能力具有基础性的意义。

目前，电子电路计算机辅助设计（EDA）包括电子工程设计的全过程，例如系统结构模拟、电路特性分析、在系统可编程器件开发、绘制电路图和制作PCB。在电子工程设计中有着不可替代的重要作用，是电子工程技术人员必须具备的专业技术能力之一。在模拟电路课程的学习任务中，主要是指应用计算机完成电路图绘制、电路性能和参数的仿真测试与分析、编制设计文件等工作。

在电路设计的实际工作过程中，编写设计文件是重要的工作内容和不可缺少的环节。没有设计文件，无法进行初步设计完成以后的后继工作。对于学习任务而言，编写设计文件，是一个总结和提高的过程，有利于培养交流沟通能力和养成严谨的工作态度。设计文件也是判断和评价项目或任务完成情况的重要依据。

2、任务目标

(1)电路识读任务，是对针对设计任务收集技术资料（主要是可供设计参考的电路）并进行分析，属于电路设计的准备工作，任务的目的是为完成设计任务建立必要的知识储备。大致分为互相关联的3个层次：1)识别元器件符号、功能和主要技术指标。依据符号识别电路中的元器件是读图的基础，作为专业入门课程，对此应该给与一定程度的注意，要能够识别和了解符号的含义、主要器件功能和技术指标。根据电路中使用的核心器件，往往可以判断电路的功能。2)区分电路单元，判断电路功能。较复杂的电路系统都由单元电路构成，功能单一的单元电路也可以进一步分解为部分电路，例如放大器可分为输入级、中间级和输出级；稳压器可分为整流和稳压部分。对部分电路功能的分析，得出对整个系统功能的判断，并作为下一步工程估算的基础。3)指出电路的结构特点，估算分析电路技术指标。分析电路形式与结构，可以得出电路大致的技术性能指标，定性判断元器件参数对电路性能的影响。例如对放大器输入级、输出级电路形式和结构的分析，可以大致得出放大器的输入、输出特性；对中间级的分析，可以大致判断放大能力；依据级间耦合方式，可以判断放大器频率响应范围；甚至电源电压也可以据以分析放大器输出信号幅值。

(2)设计任务目标包括典型单元电路设计与电子线路综合设计，在定性分析的基础上实现定量估算，自顶向下完成初步的设计。依据设计工作过程，可以分解为以下阶段目标。1)正确理解任务要求，分析各项技术指标的含义。仔细研究任务的工程背景和要求，正确分析和理解各项技术指标的含义，分析实现任务要求的技术途径，这是完成设计的前提条件。2)设计总体框图，分配技术指标。参考与任务相同或相近的电路方案，选用能够满足技术指标要求的核心器件，完成方案论证。对于同一个任务，实现的方案可以有多个，应具备将不同方案加以分析、比较的能力，从中确定一种相对较优的方案。

依据选定的方案按照功能划分成若干个互相联系的模块，将技术指标和功能分配给各个模块。3)单元电路设计。依据模块的功能和技术指标要求，参考典型电路，确定电路结构，计算元器件参数完成单元电路的初步设计。4)仿真测试。模拟电路，比如放大器、滤波器等的参数比较繁琐，需要进行多次调整才能达到技术指标要求。要能够在计算机上对单元电路仿真测试，修改电路参数，观测性能指标，直至满足技术指标要求。5)电路联调，测试技术指标。在单元电路完成逐步设计的基础上，通常依据信号流向，逐级完成级联和调试直至全部电路调试完成，系统技术指标达到设计要求。这个过程是电路综合的过程，也可以在计算机上模拟仿真实现。

(3)仿真测试调整任务的目标是在电子电路设计过程中实现较为精确的量化分析。其作用主要表现在3个方面。[3]1)验证电路方案设计的正确性。当要求的系统功能确定之后，首先采用系统仿真或结构模拟的方法验证系统方案的可行性，进而对构成系统的各单元电路结构进行模拟分析，以判断电路结构设计的正确性及性能指标的可实现性。2)电路特性的优化设计。分析恶劣温度条件下的电路特性，计算分析器件容差对电路的影响量，用于确定最佳元器件参数、电路结构以及适当的系统稳定裕度，实现电路的优化设计。3)实现电路的模拟测试。电子电路的设计过程中大量的工作是元器件参数计算、各种数据测试及特性分析。在工程估算的基础上，通过仿真测试与分析加以调整，能有效提高设计工作的效率。4)技术文件编写要求在完成电路设计的同时编写尽可能详细的符合工程标准的技术文件，包括方案设计说明、原理框图、电原理图、原理与技术说明、元器件参数计算、技术指标与特性测试数据、元器件清单等。

3、任务结构及实施

一个典型的电路设计任务由工程背景描述、任务要求、基础知识学习、设计方法与步骤、电路设计等学习单元组成。

3.1工程背景描述

工程背景描述的内容主要包括电路功能、工程应用背景、技术发展背景介绍。工程背景描述的实质是“提出问题”，工程背景描述尽可能选择具有典型性的电子工程问题为实例，解决关于学习目标的问题。

3.2 任务要求

设计任务必须具备明确的工程应用背景，必须提出具体的设计要求（技术指标）。例如交流放大器设计任务，应明确提出工作频率、信号源、输出特性、输入特性、工作稳定性等要求等技术指标。提出任务要求，应依据由浅入深循序渐进的原则，从体现基本功能的一两个技术指标开始，逐步增加技术指标数量，提高设计难度。

3.3基础知识学习

基础知识学习包括任务分析、相关理论知识学习、参考方案与参考电路分析及相应的基础练习等。基础知识的学习包括理论知识、技术知识、经验知识和经验技能的学习。理论知识是重要的，因为它是能力的组成部分，同时对于学生的发展能力起到更为持续和关键的作用。在工程实践中学习和使用的理论知识才能被真正掌握并形成能力，因此应该以实现电路设计任务为依据，确定理论知识的学习内容和学习深度，力求将理论与实践、数学方法与物理概念更紧密地结合起来。

提供设计参考的电路必须是工程电路，但学习是一个循序渐进的过程，基础知识的学习会使用原理电路为学习对象，原理电路不能仅有电路结构和元器件标号，也要标注元器件主要参数，使学生在定性分析阶段就能对电路参数有直观的影像，逐步建立数量观念，这对于初次接触模拟电路的学生是十分重要的。

3.4设计方法与步骤

不同功能和结构的电路，具体的设计内容、方法与步骤各不相同。甚至同样功能的电路，技术要求不同，设计时考虑的重点、设计依据、电路结构等均有区别，但工程估算是贯穿整个设计过程始终的基本方法。

以反馈放大器为例，设计步骤如下:

选择反馈组态，选择反馈深度，选择反馈级数，确定放大级数，确定输入级、中间级、输出级的电路结构，计算电路参数，仿真测试和参数调整。容易理解，上述步骤都必定建立在必要的工程估算的基础之上。

3.5 电路设计

这是学生在相对独立的情况下，完成电路设计的过程。尽量采用与前面4个学习单元及撰写设计文件交叉进行的方式实施。

不同类型的学习任务，其结构不尽相同。但区别主要是在(4)、(5)两部分。

不同类型的学习任务以“定性分析、工程估算与仿真测试调整相结合”的方法实现。

4、结语

电路设计在知识的运用上不同于单纯的电路分析与计算，依据模拟电路原理设计过程构建学习任务，组织和实施教学过程，不仅能够有效控制理论知识学习深度，促使学生较为自主地获取经验知识，并在获取知识的同时实现知识转换为技术应用能力，更有利于实现培养学生模拟电路技术应用能力的教学目标。

参考文献

[1] Sergio Franco.基于运算放大器和模拟集成电路的电路设计[M].西安交通大学出版社,2009.

[2] 谢自美 等.电子线路综合设计[M].华中科技大学出版社,2006.

[3] 赵世强 等. 电子电路EDA技术[M].西安电子科技大学出版社,2000.

[4] M.Herpy.模拟集成电路[M].高等教育出版社,1984.

第6篇：电路设计和仿真范文

关键词：数字逻辑；课堂教学；实验教学

作者简介：徐银霞（1979-），女，湖北武汉人，武汉工程大学计算机科学与工程学院，讲师。（湖北 武汉 430073）

中图分类号：G642.421 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）28-0104-02

“数字逻辑”是计算机专业一门重要的硬件基础课程，其主要目的是使学生掌握数字系统分析与设计的理论知识，熟悉各种不同规模的逻辑器件，掌握各类逻辑电路分析与设计的基本方法，为数字计算机或其它硬件电路分析与设计奠定基础。[1]“数字逻辑”课程教学一般采用课堂教学与实验教学相结合的方式，使得学生掌握数字电路分析与设计的一些理论知识，同时培养学生电路设计、制作与调试以及分析问题、解决问题的能力。学生的学习效果一直是教学当中的重中之重，因此如何有效利用有限的理论与实验教学时间培养学生的综合素质是一个值得探讨的问题。笔者结合多年的教学实践经验，分别对课堂教学和实验教学环节就“数字逻辑”课程的教学方法做一次探讨。

一、“数字逻辑”课程的课堂教学

课堂教学效果直接决定学生理论知识掌握的程度，也影响随后的实验及实践能否顺利进行。在课堂教学中采用任务式教学、课堂讨论、电路仿真演示以及硬件描述语言电路设计等方式进行教学，取得了满意的效果。

1.任务式教学

明确任务，使学生掌握方法，做到举一反三。教学过程中将 “数字逻辑”课程的知识点归纳整理成若干个任务。比如数字电路按逻辑功能分成组合逻辑电路和时序逻辑电路两大类，主要的问题是电路分析与设计两个方面。按电路规模要求重点掌握的是小规模和中规模电路，所以任务主要有小规模组合电路的分析、小规模组合电路的设计、中规模组合集成芯片、中规模组合电路分析、中规模组合电路设计；小规模时序电路分析、小规模时序电路设计、中规模时序集成芯片、中规模时序电路分析、中规模时序电路设计等等。对于每一个问题明确任务，分析解决办法，归纳一般的解答步骤及注意事项，举例证明方法的可行性。比如对于中规模组合芯片的学习，仅以数据选择器为例，引导学生上网查阅芯片资料，阅读资料找出芯片的功能表、输出表达式，逻辑图和引脚图以及典型应用。这样，学生不仅掌握了该芯片的全部知识要点，还可以掌握中规模组合集成芯片这类芯片的学习方法。此后，对于所有此类芯片学生都能够通过自行查找芯片资料来掌握，节约了课堂时间，学生也获得了自主学习的成就感。

2.增加课堂讨论

精讲多练，给予学生充分的讨论时间。为提高学习效果，在提出任务、介绍原理及方法后，布置课堂练习。学生可以一边练习一边自由讨论，已理解的同学在讨论中充当老师，可以加深印象，巩固知识；而没有理解的同学可以在讨论中积极主动地学习，同时也激发了学生后续学习的积极性，比教师反复讲解的效果好。这种方式可以避免“满堂灌”式的教学方式，活跃课堂气氛，创造学习氛围，提高学习兴趣，实践证明取得了良好的效果。

3.电路仿真演示

在数字电路分析与设计的理论教学过程中，很多学生会觉得枯燥且难以理解。借助Multisim11.0仿真软件进行数字电路的模拟和课堂演示，可以直观地显示电路的功能和时序电路的时序波形。比如在讲解中用16进制计数器74161实现12进制计数器时，其中复位法可通过置0或者异步清零两种方法使得计数器从11回0，但置0法必须在计数到1011时使得置数端为0，异步清零必须在计数器为1100时使得清零端为0才能保证计数器为12进制。如果仅用理论讲解学生比较难理解，但通过仿真演示后学生能够恍然大悟。因此仿真软件的使用可以使“数字逻辑”理论课的教学更加生动活泼，而且学生在遇到疑问时也可以通过仿真软件进行验证。学生通过直观的仿真结果，对电路的工作过程进行透彻的分析，提高了学习的兴趣和效率，促进自学能力和创新能力的提高。

4.引入硬件描述语言

硬件描述语言用软件编程的方式来描述电子系统的逻辑功能、电路结构和连接形式，适合大规模系统的设计。在教学的过程中将硬件描述语言Verilog HDL引入课堂，比如在讲解逻辑门、数据选择器、触发器、计数器等基本单元电路的原理之后，给出模块对应的硬件描述语言，演示仿真波形和综合结果。学生从仿真波形中观察信号的逻辑变化，对数字逻辑电路的掌握更加透彻，同时也丰富了教学内容。Verilog HDL语言是一种非常实用的硬件描述语言，易学易用，学生只要有C语言编程基础，便容易掌握。编程也可以实现电路设计，同学们感到非常新奇，将被动学习变为主动学习，提高学习兴趣，取得了很好的教学效果。

二、“数字逻辑”的实验教学

“数字逻辑”是一门实践性很强的课程。[2]通过数字电路设计实验，学生可以基本掌握数字电路的设计、制作与调试步骤，学会借助万用表、示波器等实验仪器排除实验当中遇到的各种故障，从而独立分析设计各种规模的数字电路。实践教学中将传统实验、仿真实验与硬件描述语言设计三种类型实验相结合，三者互为补充，提高实验效果，充分培养学生的综合实践能力。

1.传统实验

传统实验项目一般利用面包板及用中小规模芯片完成电路设计。其接线模式可以使学生直观了解数字电路是如何工作的，从而掌握电路测试、调试以及维修技能。但是部分学生视这一过程为简单的连线工作，往往只注重结果，不重视过程，造成实验课就是反复的接线和碰运气，学生不能驾驭整个实验过程，产生畏难和退缩心里。在实验课前要求学生书写预习报告，自主设计实验方案，进行原理图设计、芯片选型，上网查阅芯片资料，掌握阅读芯片资料的方法，进行实验方法设计，可以避免机械化操作，学会排除故障，增强操作信心。

在实验过程中，学生不可避免地会遇到种种问题，导致实验结果出错：可能是电路设计或连线过程中出现了问题，也有可能是实验设备或实验器材出现了故障。教师应该指导学生借助实验仪器找到故障点，发现问题之所在，并想出解决办法。在未来的实际工作中，学生将会遇到各种各样的问题，而实验课正是锻炼如何解决这些问题的好机会。因此实验中应该向学生讲明排除故障的必要性，并引导其对独立解决各种疑难问题的兴趣，增强其信心，令其克服畏难情绪。一旦学生掌握了排除故障的方法，独立解决了问题，他们就会很有成就感，甚至就此对排除故障产生了浓厚的兴趣。[3]实践表明学生能自主完成所有设计，自主分析讨论实验过程中碰到的问题，逐个排查故障点，最终完成电路调试。

2.仿真实验

传统实验适于以验证性实验为主的一些中小规模电路的构建与测试。对于一些比较复杂的设计性和综合性实验则比较费时，如数字钟、抢答器、拔河游戏机、彩灯控制器等。而且在实验过程中常常因一根导线连接错误、一个连接点接触不良，就致使实验受阻甚至无法完成，给学生以挫折感，影响学生的实验兴趣，不利于动手能力的培养。

Multisim11.0是一个集原理电路设计和电路功能测试为一体的虚拟仿真软件，其元器件库提供了数千种电路元器件供实验选用，其中包含了数字器件。虚拟测试仪器仪表种类齐全，如数字万用表、函数信号发生器、示波器、直流电源、数字信号发生器、逻辑分析仪等，可以设计、测试和演示各种电子电路。[4]采用Multisim11.0软件进行仿真实验，使学生能充分发挥想象力，按照自己的想法创建各种电路，从而摆脱实验箱的束缚。实践证明将Multisim11.0应用于实验教学，能够使学生提高学习的兴趣，增加学习乐趣，充分发挥学生独立思考和创新的能力，提高学生的综合实践能力。

3.硬件描述语言开发数字电路

当数字逻辑电路及系统的规模比较小而且简单时，用电路原理图输入法基本足够了，但是需要手工布线，需要熟悉器件的内部结构和外部引线特点，才能达到设计要求。当电路规模大时工作量会相当大，实验时间往往不能保证。随着可编程逻辑器件的广泛应用，硬件描述语言已成为数字系统设计的主要描述方式，采用硬件描述语言进行数字电路的设计，可以实现从传统的验证性实验到分析设计性实验课的转变。利用Verilog HDL硬件描述语言进行数字钟、抢答器、交通灯控制电路等的设计，要求学生利用课堂知识进行编程、仿真、综合和下载到可编程逻辑器件中运行以观察结果。学生还可以按照自己的想法自行设计其它数字电路进行仿真、下载调试，提高学生学习兴趣和综合实践能力。

此外还通过举办电子设计竞赛、综合设计等方式激发学生的学习兴趣，提高学生自主学习、独立分析问题和解决问题的能力，也提高了学生综合应用的能力，收到了良好的教学效果。

三、结论

数字电子技术的应用已经渗透到人类的各个方面，从计算机到手机，从数字电话到数字电视，从家用电器到军用设备，从工业自动化到航天技术，都采用了数字电子技术。[5]因此“数字逻辑”课程对于计算机及相关专业来说是一门很重要的课程。笔者结合多年的教学实践经验，对“数字逻辑”课程的教学方法进行深入探讨，在课堂教学中采用任务式教学，增加课堂讨论，借助仿真软件进行电路演示，利用硬件描述语言进行复杂数字系统设计；在实验教学中将传统实验、仿真实验和硬件描述语言实验有机结合、互为补充，激发学生的学习兴趣，培养学生的综合能力，取得了很好的教学效果。

参考文献：

[1]康华光.电子技术基础（数字部分）[M].第5版.北京：高等教育出版社，2006.

[2]孙丽君，张晓东，鲁可.“数字电子技术”课程教学改革探析[J].中国电力教育，2013，（13）：67-68.

[3]王宇，崔文华，王宁，等.兴趣导向的数字电路设计实验改革[J].计算机教育，2010，（17）：38-40.

第7篇：电路设计和仿真范文

关键词：电子大赛；理论培养；焊接工艺

中图分类号：G642.423 文献标志码：B 文章编号：1674-9324（2016）03-0094-02

一、导论

全国大学生电子设计竞赛是教育部倡导的大学生学科竞赛之一，是主要面向全国电子类学科大学生赛事，目的在于推动教学改革、培养实用型人才，同时也有助于培养大学生的实践创新意识与基本能力、团队协作、提高学生电子设计制作的能力，为选拔人才也创造了条件。比赛自从开办以来，一直备受全国高等院校和学生的重视，被认为国内“含金量”最高的比赛之一，比赛成绩在某种程度上已经成为标志着学校教学水平的高低。而参加比赛获奖的学生在求职过程中，也经常受到用人单位的青睐。全国大学生电子大赛是一种半开放的比赛，比赛时间为4天3夜。比赛期间[1]，同一个队伍的队员之间可以商讨设计思想，确定设计方案，进行分工协作，以队为基本单位独立完成比赛任务。指导教师不允许对参赛学生进行指导，参赛队员也不可以与其他人员探讨任何问题，队员可以查询相关资料设计电路并完成作品。比赛内容涉及范围比较广，包含高频、低频电子线路设计、单片机等控制电路，几乎包含了电子类专业所有的专业课程，没有深厚的理论基础和对电子元器件扎实的认识，很难在短短的4天中完成比赛，赛前培训则成为完成比赛内容提高比赛成绩的关键。如何进行赛前培训、提高比赛成绩，已经成为指导教师及参赛学生讨论的重点问题。本文根据电子大赛和教学内容，对学生的培训可以从几个方面进行考虑，主要包括是理论培养、电路设计训练、电子元器件认识、焊接工艺练习等。

二、理论培养

良好的比赛成绩与对电路理论知识的掌握情况是分不开[2，3]。首先需要熟练掌握基础知识。电子设计大赛的电路设计与参加考试不同，对知识的认知不能停留在仅仅会做习题的层面上，需要深刻理解教材中每一个电路设计的原理，如三极管、电阻、电容、电感等元器件在电路中发挥的作用，其数值变化对电路的影响等。例如，三极管的三个工作状态饱和、截止、放大，如何设计参数，使其工作在不同的工作状态，实现所需要的功能，这些都需要学生对电路知识有深刻的认识才能够设计出相关的电路。然而，电子大赛比赛时间一般为9月初，大四的学生已经学习了电路与电工基础、模拟电子线路、单片机、高频电子线路等课程等相关的电子技术专业课，从所学习的课程上可以看出，完全具有独立完成电子大赛题目的电路设计的能力。但是由于时间的关系，大四的学生对以前所掌握的部分知识存在遗忘的现象，这些都需要学生利用业余或者假期时间重新复习以前学习过的相关知识，以便在比赛的时候能灵活运用理论去设计电路。由于电子大赛与电子线路等课程相关的内容比较多，单靠学生自己很难在业余时间复习学会相关的知识，并且，学生习惯于考试的方法学习，对于电路的设计，几乎没有任何经验，很难把握住理论学习的重点。为了提高学生的理论水平，学校应该组织在电路设计上有经验的教师，对参赛学生进行辅导，以加深对理论知识的认识与理解。

三、电路设计训练

普通高等学校课程体系建设上[4]，受到高等学校师资、投入等各方面的影响，电子类的教学还是以理论授课为主，同时开放对应的实验、课程设计等实践教学环节，学生对电路的认识还停留在实验上，很少能够形成电路设计的概念。面对一个电路设计，不知道如何从何处入，这就需要从简单的电路设计入手，培养学生设计电路的能力。如何贯穿所学电路知识设计电路，是参赛的关键。电子大赛的电路设计是绝对不是靠一门课程可以设计出理想的电路完成比赛任务的，它是需要依靠多门课程知识内容的集中体现。电子大赛的电路设计通常需要由多个小单元电路组成。如遇到显示温度、采集信号等内容则需要使用单片机等器件来实现、如果采集的信号幅度过小则需要对其进行放大达到下一级电路的输入要求。因此将电路知识融合贯穿起来才能完成整个电路的设计。总所周知，无论多么复杂的电路，都是由简单的单元电路组合起来，实现复杂的电路功能，因此，根据学生所掌握的本科知识，先给出若干单元电路题目进行设计，如加法器、振荡器、乘法器等电路设计，让学生自行设计。随着软件技术的发展，已经存在一些电路仿真软件，如EWB、Proteus等，学生可以依据这些软件将自己设计的电路进行仿真实现，验证自己的设想是否正确。采用这些软件实现电路仿真，不仅可以使学生的设计电路时候的一些想法得到实现，也可以降低成本，同时学生也可以很容易修改参数，观察每个单个电子元件在电路中发挥的作用，这在实物电路中是很难实现的。

四、电子元器件的认识与焊接工艺

电路设计采用仿真软件实现，可以对学生起到一个锻炼作用，但是这些仿真电路毕竟与实际电路的设计毕竟存在一定的距离，我们必须把仿真电路转换成实物电路，才能提高学生对真正电路的认识。对于很少接触实际应用的本科生来说，首先培养学生对电子元器件的认识，如电阻、电容、电感等型号、阻值、电容数值等的认识，如何分清三极管、二极管的管脚；认识常用的运放芯片，比如OP07等，对于比较不熟悉的芯片，学会如何查找芯片的参数，芯片输入的电压范围等，以便用于在设计电路的时候可以依据参数，选择性能比较合适的芯片用于电路中。其次，电路焊接问题一直是困扰学生电路成功参赛的主要原因，经过了2～3天的电路设计及仿真实现，学生基本上完成电路设计，在实现作品的时候，学生焊接完的电路板，经常会出现电路不能正常工作、或者输出信号与设计初衷不一样的情况，甚至无任何信号输出，电路的焊接往往是出现问题的主要原因，虚焊、焊点过大、电子元器件被烧坏等问题都严重影响电路正常工作，即使比赛结束前可以正常工作的电路，到了比赛现场测试的时候，也经常会出现电路无法正常工作，或者是电子元器件被烧的情况。当然电路无法正常工作的原因有很多，焊接技术不过关是常见的原因，由此，需要加强对学生平时对焊接工艺的训练，提高作品成功由于焊接问题导致的比赛失败。另外，熟练的掌握示波器、万用表、直流稳压电源、信号源等基本仪器也是需要对学生进行培训的重要环节。比赛赛场通常不是在本校进行，而常用的仪器种类有分为很多种，国内的仪器面板也几乎都是专业英文标识，在紧张的比赛环境中，顺利操作这些仪器仪表进行测量也不是很容易的事情，因此需要训练学生熟练掌握常用仪器的使用方法，掌握仪器面板每一个按钮的英文含义，熟练掌握仪器的操作和按钮含义以后，即使遇到不熟悉的仪器，也可以很快学会使用方法。

五、赛前模拟练习

实战模拟训练是赛前不可缺少的一个重要环节。由于电子大赛需要面向电子、通信、自动化等专业学生参赛，因此，每年电子大赛的题目大致包括几个方面：电源、放大器相关的内容、通信、控制等几个大方面的设计。指导教师可以依据自己所带学生的专业方向设计一些相关题目进行模拟训练。经过理论、电路设计等方面系统的培训，参赛学生已经基本掌握了电路设计的相关知识。在这种情况下，参赛学生也需要参与几次模拟训练以达到组员之间相互配合的目的。每组参赛队员为3人，比赛中也通常涉及基础电路设计、单片机设计、电路焊接、最后完成比赛报告。合理的分工合作能够数顺利完成电路设计，如果在比赛配合出现问题，则有可能导致在规定时间内无法完成比赛，指导教师可依据学生掌握知识的情况，对学生进行分工。如将基础知识掌握比较全面的学生作为组长，负责电路整体设计、单片机编程比较好学生的负责单片机控制、文笔比较好的同学负责论文报告的写作。这种赛前实战模拟训练还有一个重要的目的，学会排查问题电路。在电路的设计和焊接过程中，会出现各种问题，一般来说，即使是指导教师在短时间内发现问题也是很困难的事情，这些问题出现在赛场上，只能依靠学生自己解决问题，对于对电路的初学者来说，这种问题也是经常发生，焊接的电路也很难一次成功，学会排查电路故障时参赛学生必须掌握的基本内容。针对存在问题的电路，当某一部分电路出现问题的时候，首先需要要做的是需要是检查电路设计的是否正确，确信电路设计正确后，再依照电路图检查电路连线问题，如果都没有问题，则需要依照电路从前往后每一个焊点都需要采用万用表或者示波器测量电压或者波形。这也需要对电路的原理极为熟悉，清楚了解电路中每一处的电压的大小、每一处电压波形形状等相关参数，以判断电路出现的问题所在。

六、结论

本文仅仅是从以上几个方面来讨论如何在赛前对学生进行培训，以提高学生参加比赛的成绩。但是，毕竟比赛各种意外都会发生，在短时间内完成电路的设计、购买元器件、完成电路作品，即使参加培训的学生也会由于经验不足，参数设计等问题等会有很多意外发生，影响比赛成绩。加强平时对学生的训练、增加电路设计经验是靠平时一点一滴积累起来的，只有打下深厚扎实的基础，才能在比赛中取得良好的成绩。

参考文献：

[1]汤勇明，堵国牛贺晋，等.大学生竞赛组织和创新能力培养的探索[J].电气电子教学学报，2009，31（4）：76-77.

[2]龚仁喜，孟小碧，秦钢年.创新型人才培养与实验教学改革的探索与实践[J].实验技术与管理，2006.

第8篇：电路设计和仿真范文

关键词：数字逻辑；Multisim12.0软件；仿真

中图分类号：642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）07-0233-02

“数字逻辑”是计算机及电子类专业的一门重要的专业基础课程，其具有很强的理论性和实践性，要求学生通过学习既掌握数字电路分析与设计的理论知识，也能够自己动手设计调试实用的数字电路。在理论教学过程中，教师借助Multisim12.0仿真软件进行数字电路的模拟和演示，对电路的工作过程进行透彻的分析讲解，可以帮助学生深刻理解和掌握理论知识。采用Multisim12.0软件进行仿真实验，为学生提供更加灵活方便的实验环境，使学生能充分发挥想象力，按照自己的想法创建各种电路，摆脱实验箱的束缚。Multisim12.0软件的使用使得数字逻辑理论课的教学更加生动活泼，实验操作更加灵活方便，提高学生的学习兴趣和学习效率，同时也能够培养学生的自学能力和创新能力的[1]。

一、Multisim 12.0软件的特点

Multisim12.0是一个集电路原理图设计和电路功能测试为一体的虚拟仿真软件，它为数字电路仿真提供了丰富的元器件模型，如时钟信号、各类门电路、各种集成组合逻辑器件、时序逻辑器件等，同时提供了种类齐全的虚拟仪器，如函数信号发生器、示波器、数字万用表、逻辑分析仪、逻辑转换仪和直流电源等。Multisim12.0仿真软件具有详细的电路分析功能，可以设计、测试和演示各种电子电路，它将原理图的创建、电路的测试分析、结果的图表显示等全部集成到同一个电路窗口中，具有和真实环境一致的可视化界面，整个操作界面就像一个实验工作台，与实物操作几乎相同[2]。

二、Multisim12.0应用于“数字逻辑”课堂教学

在“数字逻辑”课程的课堂教学中，对于数字电路分析与设计的理论知识很多学生会觉得枯燥且难以理解，借助Multisim12.0仿真软件进行数字电路的模拟和演示，可以直观地显示电路的功能和波形，把理论知识和电路运行结果加以对照、分析，可以提高课堂教学效率。同时还可以提出问题进行课堂讨论，活跃气氛，激发学生学习兴趣。

在讲解用逻辑门设计小规模组合电路时，一般是按照逻辑功能分析、真值表、表达式和逻辑图的顺序设计电路，然后举例讲解。以一个三人表决电路设计为例，假设用A，B，C分别表示三个输入变量，同意用1表示，不同意用0表示，F表示结果，通过用1表示，不通过用0表示。通过列真值表、表达式和化简等步骤得到输出表达式F（A，B，C）=AB+BC+AC，若用与非门实现，则F（A，B，C）=，可以画出相应的逻辑图。如果教师仅仅在黑板上或者多媒体课件中画出逻辑图，相当于纸上谈兵，学生可能只能被动地接受这种解题方法，甚至是死记硬背设计步骤，很难留下深刻的印象。可以在multisim12.0仿真软件中绘制出电路原理图，将输入端分别连接3个开关用于输入高低电平信号，输出端连接一个发光二极管用于显示结果。通过切换开关状态，按照真值表的顺序改变输入高低电平信号，观察发光二极管亮、熄的规律，直观形象地演示电路工作结果，之前讲解的设计方法便很容易得到学生的认可。同时还可以利用仿真软件中的逻辑转换仪得到组合逻辑电路的真值表，快速判断电路的正确性。

此外，还可以讨论一下如果用其他类型的逻辑门实现该逻辑功能电路，比如与门和或门或者或非门，又该如何将表达式变形？如何绘制电路原理图？能不能达到同样的效果？学生在课堂上都会积极参与讨论，课后也会迫不及待地去利用Multisim12.0软件进行验证。同时，鼓励同学们联系生活实际用数字电路制作一些小发明，充分发挥自己的想象力，大胆创新，并利用Multisim12.0软件实现和验证自己的一些想法。

三、Multisim12.0应用于“数字逻辑”实验教学

“数字逻辑”课程实验中传统实验项目一般利用面包板及用中小规模芯片完成电路设计，适于以验证性实验为主的一些中小规模电路的构建与测试，对于一些比较复杂的设计性和综合性实验则比较费时，如数字钟、抢答器、交通灯控制器、密码锁等。而且在实验过程中常常因一根导线连接错误、一个连接点接触不良，致使实验受阻，甚至无法完成，影响学生的实验兴趣。利用Multisim12.O可以实现数字电路设计虚拟仿真实验，修改调试方便。学生可以随时在任意装有该软件的计算机上进行实验设计和测试，充分调动了学生的学习积极性和主动性，取得较好的实验效果[3]。

在时序电路设计中有一个实验项目是数字秒表电路设计，这是一个综合性的实验，理论分析可知，整个电路由秒脉冲产生电路，计数电路和译码显示电路三部分组成。第一步用555定时器和电阻电容构成多谐振荡器，由公式T=0.7（R1+2R2）计算求得适当的电阻值，使得输出波形频率为1kHz，利用3片74LS90芯片级联构成1000倍分频器将多谐振荡器输出信号进行分频，从而得到秒脉冲信号。虽然可以通过理论计算得到电阻值，但是要想调试出精确的秒脉冲信号，需要在电路搭建好之后利用示波器或逻辑分析仪等仪器观察输出波形，测量输出频率或周期，根据实际情况调整电阻值。第二步选择两片74LS161芯片实现60进制计数电路。74LS161芯片为16进制计数器，利用清零法分别实现6进制和10进制计数器，然后用乘数法实现610进制计数器。将第一步调试好的秒脉冲信号作为输入计数脉冲，计数器的输出可以连接8个发光二极管，运行过程中通过观察发光二极管的亮熄规律判断电路输出是否满足要求，也可以通过逻辑分析仪观察计数器输出的8路波形判断结果的正确性。第三步采用两个共阴极七段数码管进行秒表显示，由两片74LS48芯片作为七段字型译码器，将第二步中两个计数器的输出信号分别送译码器，两个译码器的输出分别连接两个七段数码管，通过译码器译码和驱动七段数码管显示相应的数字。

由设计步骤可知，整个数字秒表电路的设计制作需要用到10个以上的集成芯片，电路连线多且复杂，调试过程需要调整电阻值，需要用到电源、示波器和逻辑分析仪等设备。如果采用传统的硬件实验方法，学生需要事先查找大量资料，画出粗略的硬件电路图，准备所需芯片和足够的导线，然后在面包板或者实验箱上直接搭建硬件实物电路，借助实验仪器观察结果。由于实验室只能提供有限的元器件和示波器、万用表等仪器，若所选用芯片不合适，或者电路设计本身就存在问题，或者哪个芯片有问题，又或者哪一根线不通，有时候很难检查出具体问题，即便检查出来又可能要重新设计电路，在四个学时内实验很难完成。不少学生往往会为了完成任务直接照搬其他同学的电路或者要求老师直接给出可行的电路图，然后只是机械按照硬件电路图连线。连线完成后如果发现电路不能正常工作，也只是简单地直接拆除和重新连线，因为不理解电路工作原理，根本就不会分析问题解决问题，整个实验过程就变成了重复地拆线和连线的简单劳动。大多这样的学生即便实验做完了，可电路工作原理却完全不懂，根本达不到通过设计性实验锻炼学生实际动手能力、培养分析问题和解决问题能力的目的[4]。

相反，如果使用仿真软件，学生在了解基本原理后就可以在仿真软件平台上选择元器件直接搭建电路，可以任意选择芯片而不必理会材料消耗、可以放心大胆地连接电路而不用担心电路连接错误而造成器件损坏的问题。仿真软件中提供的电源、函数发生器、示波器和逻辑分析仪等可以任意选取使用，这样就可以留出更多的时间去理解电路工作原理，分析问题和调试电路。比如在秒表电路设计制作过程中，可以任意调整电阻值，借助仿真软件提供的示波器调试出精确的秒脉冲信号；可根据个人喜好选择各种型号的计数器芯片设计分频器和60进制计数器；也可以采用共阳极数码管和相应的译码器设计显示电路。

通过软件仿真实验，选择符合要求的元器件，设计出满意的电路，然后在实验箱或面包板上搭建硬件实物电路，通过实物电路验证实验结果，可以保证实验结果的正确性，大大提高实验教学的效率。利用仿真软件的另一个好处是学生可以大胆地发挥自己的想象，尝试各种设计方案，有效激发学生的实验热情和培养创新能力。

四、结论

在课堂教学中借助Multisim12.0仿真软件进行电路演示，验证理论的正确性和可行性，使得数字逻辑理论课的教学更加生动活泼。在实验教学中利用Multisim12.0仿真软件进行仿真实验，使得实验操作更加灵活方便，激发了学生的学习兴趣，培养了学生的自学能力和创新能力[5]。因此，有效利用Multisim12.0仿真软件能够对数字逻辑课程教学起到积极作用。

参考文献：

[1]徐银霞.“数字逻辑”课程教学方法探讨[J].中国电力教育，2013，（28）：104-105.

[2]黄智伟.基于NI Multisim的电子电路计算机仿真设计与分析[M].北京：电子工业出版社，2011.

[3]康华光.电子技术基础（数字部分）[M].第5版.北京：高等教育出版社，2006.

第9篇：电路设计和仿真范文

关键词:电子电路设计；创新；路径

科技的不断进步和发展,电子产品逐渐的渗透到生产和生活的各个领域,成为国家科技生产水平的主要组成因素,推动者计算机技术的不断进步,成为国家发展的动力,为技术的全面进步提供必要的条件。但是现阶段我国进行电子电路设计的过程中存在一定的问题,创新能力不足,自主知识产权意识较弱,造成整体发展水平出现滞后性,因此在今后的发展中需要对电子电路设计的创新路径进行分析,全面的掌握创新方法,保证电子电路自主研发能力的提升,促进我国科技水平的全面进步。

1电子电路设计概述

1.1电子电路设计的原则

电子电路设计需要遵循相关的原则,这样才能更好地保证设计的科学性,首先需要对电子电路内部的各项原件相互之间的关系进行全面的分析,掌握设计的内部结构以及外部结构,整体上对原件内部的各项构造进行分析,综合地对电子电路的各项类型进行分析,全面地掌握各项设计类型。其次需要关注设计的功能性原则,在进行设计的过程中需要将电子电路系统进行更加细致全面的划分,掌握不同模块的实际功能,考虑到实现这些模块和功能的途径,从而在设计中了解掌握原件的情况,实现电子电路设计的规范性。在进行电子电路设计的过程中需要保证各项功能的完整性,在进行设计的过程中需要针对每一个部件的实际使用效果进行分析,确定整体的设计成果符合实际使用的效果,这样才能进一步提升设计的科学性与合理性,在实际使用中保证使用的质量。

1.2电子电路设计的技术

进行电子电路设计需要采用合适的方法,具体的方法包括遗传算法。这种方法在进行设计的过程中将关注的焦点放在需要解决的问题上,针对性地进行代码设计,对需要解决的问题进行相应的编程,这样的方式可以在进行程序编制的过程中避免因为竞争机制带来不同遗传操作和交叉变异的问题,满足现实情况下的管理机制,对其中较差的个体进行替代,保证代码的使用更加符合技术的需要,不断地满足现实条件,对结果进行更加全面的管理,对实际问题进行整体解决。而现场可编程逻辑阵列是将逻辑电路方式进行应用,采用在线编程的方式,将存储芯片设置在RAM内,在需要编程的过程中通过原理图和硬件对语言进行描述,然后将数据存储到RAM内,这样将数据进行存储的方式使得相关的逻辑关系得到更加科学的处理,一旦对其中的FPGA开发软件进行断电之后,就会出现RAM的逻辑关系空白,为整体的数据存储节省较多的空间,提升FPGA系统的使用效率,将不同的数据流灌入到硬件系统中,提升电子电路设计的整体质量,便于对设计方法进行全面的创新。

2电子电路设计的创新基本方法

2.1对电子电路进行层次化的设计

进行电子电路层次化的设计首先需要将基本构造分成相应的模块,对不同的模块进行分层次的设计描述,整体设计过程中需要按照从硬件顶层抽象描述向最底层结构进行转换,直到实现硬件单元描述为止,层次化设计在进行管理设计的过程中相比较而言较为灵活,可以根据实际特点选择适宜的设计方式,既能够是自顶向底的方式,也可以是自底向顶的方式,具体情况需要按照实际情况进行分析,对电子电路的设计进行全面科学的管理。

2.2对电子电路进行渐进式设计

渐进式设计也是电子电路设计中经常出现的情况,这种设计方式主要是将一些附加功能带入到管理中,将设计的相关指标使用到设计中,其中包括高频、低频模拟电路、数字电子线路的结构设计,然后依据实际情况设计相应的单元电路结构,将电子电路工作的特点和运行方式融入到设计中,并将线路设计进行全面的整合,注重输入与输出之间的相互关系,保证电路设计的规范性,将电子电路设计得更加便于操作。同时在进行设计的过程中需要对渐进式设计的步骤进行分析,根据应用型电子电路的功能,及时地对电子电路进行组合,在进行拼装时需要关注连接点信号连接的强度、幅度以及电压值之间的关系,将整体电路进行更加科学的设计。

2.3硬件语言描述设计

在进行电子电路设计的过程中还可以使用基于硬件语言描述的形式,首先需要对设计目标进行全面的管理,熟悉电子设计中对信号进行控制的相关原理,保证信号处理的各项参数。在具体信息确定完成之后需要对系统进行分解,找出硬件的总体框架,之后对设计图进行仿真设计,将较为重要的位置使用相关的记号进行标注,然后借助CAD软件对设计进行仿真测试,保证电子电路设计的逻辑关系、正负极值、时序等的正确性,提升方案设计的规范性。

3电子电路设计的创新路径

3.1电子电路构架设计

进行设计创新首先需要对整体的设计构架进行管理,在设计中对FPGA系统进行重新定义,在硬件单元内部建立连接,找出更加明确的构建系统,对设计途径进行创新。在设计结束之后需要对设计目标以及设计结果进行对比,可以采用错误的代码,验证系统在进行甄别过程中的效果,对于出现问题的地方及时进行改进。在结束之后选择适宜的子系统,其中一部分保持原本的运行状态,一部分按照遗传算法进行一定的修改,这样可以对系统进行更加完善的处理,使操作的适应性更强。进行改进之后再对系统进行整体的验证,不断地对设计方案进行改进,使得设计更加符合方案的需要。

3.2对设计环境进行创新

在设计过程中需要对系统的环境进行创新,用于测试的环境需要将测试的硬件与显示的FPGA构架和硬件进行全面的控制,制定适宜的仿真软件。计算机在使用的过程中可以通过通信电缆将数据从计算机下载到FPGA系统中,使用规范化的仪器对数据采集中的硬件和软件进行连接,对设计方案进行全面的评估,并将数据转化进行应试实验,对软件进行仿真处理,提升系统整体运行环境。

4结语

电子电路设计对于科技的发展具有较为关键的作用,需要对系统进行全面的管理,对设计方法进行不断的创新,使设计在多变的环境中实现自我重构,提升设计的科学性,使抽象的理论形象化、复杂的电路实际化。不仅能提高理解分析能力,而且能提高设计能力。通过设计和模拟仿真可以快速地反映出所设计电路的性能,使设计更加生动、直观、实时、高效,更好地为人类造福。

参考文献

[1]梁光胜.电子技术系列课程教学改革的研究与实践[A].中国光学学会光电技术专业委员会,教育部高等学校电子信息科学与工程类专业教学指导分委员会,全国高等学校光学教育研究会.全国光学、光电和电子类专业教学经验交流、研讨会专集[C].中国光学学会光电技术专业委员会,教育部高等学校电子信息科学与工程类专业教学指导分委员会,全国高等学校光学教育研究会,2012.

[2]黄品高,叶懋,景新幸.电子电路基础实验教学中培养学生创新能力的基本素质的探索[A].教育部中南地区高等学校电子电气基础课教学研究会.教育部中南地区高等学校电子电气基础课教学研究会第二十届学术年会会议论文集（上册）[C].教育部中南地区高等学校电子电气基础课教学研究会,2010.

[3]宋菲.电子电路设计的创新路径分析[J].数字技术与应用,2015(6):17.