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电子电路课程设计Proteus运用
电子电路课程设计Proteus运用 电子电路课程设计是电类专业的一门重要的专业技术实践课，它是实现专 业人才培养目标、培养学生职业能力、业务素质的课程之一。该课程的主要任务 是锻炼学生运用所学的电子电路技术知识进行设计的能力，培养学生的电路设计 能力、实践动手能力与创新能力。课程设计，顾名思义，应该是在老师的指导下 由学生亲自去设计。只有把设计这个环节交给学生，让学生成为设计的主体，才 能督促学生去复习有关的电子电路知识，并开动脑筋运用所学知识去设计，从而 巩固和提高已学知识，培养设计能力，提高他们的创新精神及创新能力。然而， 现有的实验室设计平台具有工作效率低、耗时、费力、可扩展性差、经济成本高 的缺点，致使一些学生对设计望而生畏。笔者认为，把Proteus软件运用于电子电 路课程设计的教学，可以大大节约设计时间和经济，提高学生的学习兴趣，从而 锻炼学生的设计能力，培养学生的创新精神。Proteus是英国LabcenterElectronics 公司研发的一款多功能EDA工具软件，它含有30多个元件库及万种以上的元器件、 多种现实存在的虚拟仪器仪表如示波器、丰富的测试信号源用于电路的测试以及 先进的混合仿真系统。它除了具有和其他EDA工具软件一样的原理图绘制、PCB 自动或人工布线及电路仿真外，其电路仿真还具有互动性，如有显示和输出，还 能看到运行后输入输出的效果。1方案 我们的方案是：利用Proteus构建虚拟实验室，教师给出设计任务书，学生 在PC机上根据任务书在Proteus上设计电路，并利用系统提供的功能完成电气检 查及仿真调试，当仿真结果满足任务书要求后，再在面包板上进行实物的安装调 试。下面以数字钟的设计为例加以说明。
1.1进行Proteus软件的讲授 Proteus软件与学生之前学过的Protel99se具有相似之处，其电路原理图的 设计流程是一致的，都包含新建设计文档、设置编辑环境、放置元器件、原理图 布线、建立网络表、电气检查、仿真、存盘输出的基本过程。在教学中应充分利 用知识的迁移作用，把Proteus与Protell99联系起来，使新旧知识建立联系，从而 降低学习的难度。在这里主要要求学生掌握Proteus的界面组成、菜单、工具栏的 使用方法以及电路原理图的设计流程。
1.2布置任务书数字钟的设计可以用多种元件来实现，但为了便于组织教学，在任务书中 可对元件进行统一规定。任务书如下：设计要求：1）用Proteus画出原理图并进 行仿真调试2）在面包板上用6只LED数码管输出显示时、分、秒3）写出详细的 设计报告所用元器件：1）集成电路：74LS1606片，CD45116片，与非门74LS005 片，CC7555定时器1片，2）电阻：10K电阻2个3）电容：47μF1个，0.01μF1个4） 其他：共阴极显示器6片 1.3原理图的设计与仿真 1）教师给出电路框图，并分析各单元电路的功能。电路框图是整个课程 设计的总体框架，教师直接给出电路框图，可以避免学生设计的盲目性，提高针 对性，数字钟的电路框图如图1所示2）电路原理图的设计这项工作是整个课程设 计的核心工作。第一步，教师可对学生学过的555定时器构成的多谐振荡器、计 数器、译码器及数码管的知识进行针对性的复习，指导学生查阅74LS160、CD4511、 74LS00及CC7555定时器的功能及引脚图。第二步，学生根据教师给定的元件在 Proteus平台上行各单元电路原理图的设计。可采用设计与仿真调试交叉进行的方 法。按照由易到难的原则，可采用如下的设计顺序：①振荡器的设计与仿真调试；
②显示器、译码器的设计与仿真调试；
③计数器的设计与仿真调试。设计的基本 操作步骤是：①选择、放置元件；
②设置元件的属性；
③连线。仿真调试的基本 操作步骤是：①单击仿真工具栏中的“开始”按钮，即可进行仿真；
②系统自动检 测电路，如有错误，会有出错提示。或者运行结果不符合任务书要求时，可单击 仿真工具栏上的停止按钮；
③修改电路；
④再仿真，直至运行结果符合要求为止。
3）总电路的设计把上述已设计好的各单元电路按照电路框图连接起来，即可得 到总电路原理图。4）总电路的仿真单击仿真工具栏中的“开始”按钮，即可进行 仿真，如有错误，则对电路进行修改，再进行仿真，直至6只数码管均能正常显 示时间为止。
1.4在面包板上完成搭建并调试 经过前期在Proteus上的设计及仿真成功，已经证明电路图的正确性。在面 包板上的搭建及调试，主要是锻炼学生的实践动手能力，培养认真细致的工作态 度，熟练掌握常用仪器的使用方法。
2注意事项单元电路的设计是整个课程设计的核心环节，教师应给予充分的重视。既 要避免越俎代庖，又要避免放任自流。教师的身份是主导者，在教学中应采用启 发式教学，鼓励学生开展积极讨论。引导学生积极利用互联网自学，例如在查找 元件时，可以上网搜索元件名称。充分利用Proteus的实时仿真功能，设计―仿真 ―再设计―再仿真，直至达到任务书的要求为止。当然，理论是实践的基础，首 先要帮助学生巩固相关的理论知识。
总之，把Proteus运用于电子电路课程设计教学可以大大节省实验时间成本 及经济成本，实验可扩展性强，最重要的是Proteus强大的实时仿真功能可以使学 生马上能看到运行过程及结果，原本单调乏味的设计变得生动有趣，可以大大提 高学生的学习兴趣。Proteus操作简便的特点使学生很快入门，对电路的修改也极 其方便，这有利于充分调动学生的学习积极性，提高他们的电路设计能力，培养 他们的创新精神及创新能力。
