Proteus仿真软件在电子技术课程教学中的应用实践.doc

Proteus仿真软件在电子技术课程教学中的应用实践
摘要：proteus仿真软件是目前功能最全、最先进的eda工具，本文在实际教学基础上介绍了proteus在模拟、数字电子技术课程的课堂教学、实验、课程设计等各教学环节中的应用实例及体会。
关键词：proteus；电子技术；仿真

一、引言
将eda（electronicdesignautomatic，电路设计自动化）软件应用于电子电路的辅助教学，可以使课堂讲解和实验演示更生动、形象，使学生更快、更好地掌握课堂教学的内容，加深对概念、原理的理解。目前常用于电路设计、分析的eda软件有pspice、protel、multisim（ewb）和proteus等，其中proteus除了可以仿真、分析各种模拟和数字电路以外，其最大的特点是可以支持许多型号的微处理器仿真，所以非常适合电子信息专业基础课，如电路、模拟电子技术、数字电子技术、高频电路、通信原理和单片机等课程的辅助教学。
二、proteus仿真软件
proteus仿真开发平台是由英国labcenter公司开发的，是目前世界上最先进、最完整的嵌入式系统设计与仿真平台，是一个完整的硬件、软件设计仿真平台，包括原理图输入系统isis、带扩展的prospice混合模型仿真器、动态器件库、高级图形分析模块和处理器虚拟系统仿真模型vsm，主要特点有以下几点。
1.可以仿真数千种模拟、数字器件和集成电路，并且提供了大量的动态仿真器件，使仿真运行效果更逼真；支持多种型号的微处理器、微控制器芯片的仿真，如51系列、pic系列、avr系列单片机、摩托罗拉的68mh1l系列，以及philips的lpc系列arm芯片等。
2.proteus的仿真是基于spice3f5的，因此它也能像其他的eda软件那样对各种分立与集成的模拟、数字进行电路分析，如模拟分析、数字分析、混合信号分析、频率分析等。
3.提供了虚拟示波器、逻辑分析仪、信号发生器、计数器、电表、虚拟终端（virtualterminal使用电脑的键盘和显示器通过串口与外部的单片机系统通讯）等虚拟仪器仪表供选用。
4.由isis及ares两大功能模块构成，既能够进行sch（原理图）的设计，也能够进行pcb（印制板）的设计，并且在isis环境中能够对设计的电路进行交互式实时仿真。
5.能和keil、matlab等软件整合使用，使得用户可以在设计中直接编辑修改源代码，并即时观察运行效果。
鉴于proteus软件的特点，我们将proteus的应用融合进了教学的多个环节，进行了较为深入的实践应用。
三、proteus在电子技术课程教学中的应用
模拟电子技术、数字电子技术是电子技术课程的两个分支，模拟电子技术一般设置在数字电子技术之前，这两门课程是电类相关专业的专业基础课，是后续专业课程的基石，具有实践性、系统性较强的特点，并且课程内容较多，相对学时较少。为了加强课程的学习，对于电子信息专业的学生我们在培养计划中设置了理论教学、实验、课程设计等环节，结合各个教学环节的特点，我们辅助应用proteus仿真软件加强教学效果，有效地提高了学生电子线路系统性设计及创新性的能力。
1.在模拟电子技术课堂教学中，将proteus的交互式仿真运行融于基于多媒体的课堂理论教学之中，具有即时、直观、生动的特点，有利于学生快速理解电路工作原理，了解相关器件的作用、掌握参数的调整、电量的测量方法等。模拟电子技术的主要教学内容是采用工程近似法对非线性器件二极管和三极管构成的单级、多级放大电路及集成放大电路的工作原理和性能指标的分析计算。我们利用proteus的isis编辑环境功能结合教材上的电路，搭建了各个章节中的主要基本单元电路的仿真原理电路，在相关教学内容中尽量充分利用仿真电路增强课堂教学的效果。例如在讲解固定偏流共射组态放大电路时，结合图1，分析了电路的静态、动态工作原理，利用交互式仿真功能，在断开vi时，调整相关器件参数，在虚拟电压表、电流表上观察q点相关电量的值的变化。在加入vi时，利用示波器或通过添加探针，利用模拟图表观察输入输出波形放大情况和相位关系，同时还可以通过改变输入信号幅度或元件参数大小分析输出动态范围，观察饱和、截止失真，使学生在理论学习的同时，能够感受实验操作的生动性，提高学生的学习兴趣，并加快知识的掌握，为实验课程做好铺垫，避免学生在用实验箱进行实验时，不明就里，只按照指导书盲目接线测量。
在数字电子技术的教学中，proteus的仿真作用更加有效和形象直观。在基本逻辑门电路、门电路或集成电路构成的组合电路、时序电路、波形产生及电源电路的教学过程中，都融入了仿真电路运行演示，增强课堂教学效果，并且设计了有关单元电路的综合应用电路。例如，在讲完编码器、显示译码器后，仿真演示了