1000000电子仿真技术的发展与应用文档格式.docx
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可以用仿真的方法验证原理和设计性能，实验极限条件下的特殊情况，从而达到以下目的：
1、减少设计、研究费用。
节约和避免浪费，高效，高利用率，减少损耗、运输和运行成本。
2、缩短设计、研究时间。
性能改善，提供观测评估分析能力，减少对抗，预防不确定和不利情况。
3、提高设计可靠性。
模拟偶然事件，紧急事件，提高安全性。
一、电子仿真软件介绍
EWB软件，全称为ELECTRONICSWORKBENCHEDA，是交互图像技术有限公司在九十年代初推出的EDA软件，用于模拟电路和数字电路的混合仿真，利用它可以直接从屏幕上看到各种电路的输出波形。
EWB是一款小巧，但是仿真功能十分强大的软件。
相对其它EDA软件而言，它是个较小巧的软件，只有16M，功能也比较单一，就是进行模拟电路和数字电路的混合仿真，但你绝对不可小瞧它，它的仿真功能十分强大，可以几乎100%地仿真出真实电路的结果，而且它在桌面上提供了万用表、示波器、信号发生器、扫频仪、逻辑分析仪、数字信号发生器、逻辑转换器等工具，它的器件库中则包含了许多大公司的晶体管元器件、集成电路和数字门电路芯片，器件库中没有的元器件，还可以由外部模块导入，在众多的电路仿真软件中，EWB是最容易上手的，它的工作界面非常直观，原理图和各种工具都在同一个窗口内，未接触过它的人稍加学习就可以很熟练地使用该软件，对于电子设计工作者来说，它是个极好的EDA工具，许多电路你无需动用烙铁就可得知它的结果，而且若想更换元器件或改变元器件参数，只需点点鼠标即可，它也可以作为电学知识的辅助教学软件使用。
EWB建立在SPICE基础上，它具有以下突出的特点：
（1）采用直观的图形界面创建电路：
在计算机屏幕上模仿真实实验室的工作台，绘制电路图需要的元器件、电路仿真需要的测试仪器均可直接从屏幕上选取；
（2）软件仪器的控制面板外形和操作方式都与实物相似，可以实时显示测量结果。
（3）EWB软件带有丰富的电路元件库，提供多种电路分析方法。
（4）作为设计工具，它可以同其它流行的电路分析、设计和制板软件交换数据。
（5）EWB还是一个优秀的电子技术训练工具，利用它提供的虚拟仪器可以用比实验室中更灵活的方式进行电路实验，仿真电路的实际运行情况，熟悉常用电子仪器测量方法。
Proteus软件是英国Labcenterelectronics公司出版的EDA工具软件（该软件中国总代理为广州风标电子技术有限公司）。
它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件。
它是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具。
虽然目前国内推广刚起步，但已受到单片机爱好者、从事单片机教学的教师、致力于单片机开发应用的科技工作者的青睐。
Proteus是世界上著名的EDA工具（仿真软件），从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到PCB设计，真正实现了从概念到产品的完整设计。
是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，其处理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年即将增加Cortex和DSP系列处理器，并持续增加其他系列处理器模型。
在编译方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多种编译器。
Proteus软件具有其它EDA工具软件（例：
multisim）的功能。
这些功能是：
1．原理布图
2．PCB自动或人工布线
3．SPICE电路仿真
革命性的特点
1．互动的电路仿真
用户甚至可以实时采用诸如RAM，ROM，键盘，马达，LED，LCD，AD/DA，部分SPI器件，部分IIC器件。
2．仿真处理器及其外围电路
可以仿真51系列、AVR、PIC、ARM、等常用主流单片机。
还可以直接在基于原理图的虚拟原型
上编程，再配合显示及输出，能看到运行后输入输出的效果。
配合系统配置的虚拟逻辑分析仪、示波器等，Proteus建立了完备的电子设计开发环境。
MATLAB是由美国mathworks公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。
它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案，并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言（如C、Fortran）的编辑模式，代表了当今国际科学计算软件的先进水平。
特点：
1）高效的数值计算及符号计算功能，能使用户从繁杂的数学运算分析中解脱出来；
2）具有完备的图形处理功能,实现计算结果和编程的可视化;
3）友好的用户界面及接近数学表达式的自然化语言，使学者易于学习和掌握；
4）功能丰富的应用工具箱（如信号处理工具箱、通信工具箱等）,为用户提供了大量方便实用的处理工具。
二、电子仿真软件的特点及作用
其一，一款优秀的电子仿真软件备有大量的电子元器件，供你选用；
其二，配备齐全和先进的虚拟仪器、仪表，供你调用测试；
其三，连接仿真电路简单快捷，不需焊接，使用仪器调试不用担心损坏；
其四，还可以利用电子仿真软件进行多种电路或系统分析，比如电路的直流工作点分析、温度影响分析等等；
其五，还可以将所设计的电子电路内容无缝链接到制版软件中，直接进行电路板制作。
用于科研生产，可降低开发成本，提高研发速度，抢占市场
用于教学，降低实验损耗，提高学生学习兴趣，直观观测实验结果
电子仿真软件应用实例，proteus介绍其使用方法
Proteus软件是LabcenterElectronics公司的一款电路设计与仿真软件，它包括ISIS、ARES等软件模块，ARES模块主要用来完成PCB的设计，而ISIS模块用来完成电路原理图的布图与仿真。
Proteus的软件仿真基于VSM技术，它与其他软件最大的不同也是最大的优势就在于它能仿真大量的单片机芯片，比如MCS-51系列、PIC系列等等，以及单片机外围电路，比如键盘、LED、LCD等等。
通过Proteus软件的使用我们能够轻易地获得一个功能齐全、实用方便的单片机实验室。
本文中由于我们主要使用Proteus软件在单片机方面的仿真功能，所以我们重点研究ISIS模块的用法，在下面的内容中，如不特别说明，我们所说的Proteus软件特指其ISIS模块。
在进行下面的操作前，我先说明一点：
我的Proteus版本是7.1，如果你使用的是6.9以前的版本，可能你发现在鼠标操作上会略有不同。
这主要表现在6.9以前的版本鼠标左右键的作用与一般软件刚好相反，而7.0以后已经完全改过。
下面我们首先来熟悉一下Proteus的界面。
Proteus是一个标准的Windows窗口程序，和大多数程序一样，没有太大区别，其启动界面如下图所示：
如图中所示，区域①为菜单及工具栏，区域②为预览区，区域③为元器件浏览区，区域④为编辑窗口，区域⑤为对象拾取区，区域⑥为元器件调整工具栏，区域⑦为运行工具条。
下面我们就以建立一个和我们在Keil简介中所讲的工程项目相配套的Proteus工程为例来详细讲述Proteus的操作方法以及注意事项。
首先点击启动界面区域③中的“P”按钮（PickDevices，拾取元器件）来打开“PickDevices”（拾取元器件）对话框从元件库中拾取所需的元器件。
对话框如下图所示：
在对话框中的“Keywords”里面输入我们要检索的元器件的关键词，比如我们要选择项目中使用的AT89C51，就可以直接输入。
输入以后我们能够在中间的“Results”结果栏里面看到我们搜索的元器件的结果。
在对话框的右侧，我们还能够看到我们选择的元器件的仿真模型、引脚以及PCB参数。
这里有一点需要注意，可能有时候我们选择的元器件并没有仿真模型，对话框将在仿真模型和引脚一栏中显示“NoSimulatorModel”（无仿真模型）。
那么我们就不能够用该元器件进行仿真了，或者我们只能做它的PCB板，或者我们选择其他的与其功能类似而且具有仿真模型的元器件。
搜索到所需的元器件以后，我们可以双击元器件名来将相应的元器件加入到我们的文档中，那么接着我们还可以用相同的方法来搜索并加入其他的元器件。
当我们已经将所需的元器件全部加入到文档中时，我们可以点击“OK”按钮来完成元器件的添加。
添加好元器件以后，下面我们所需要做的就是将元器件按照我们的需要连接成电路。
首先在元器件浏览区中点击我们需要添加到文档中的元器件，这时我们就可以在浏览区看到我们所选择的元器件的形状与方向，如果其方向不符合你的要求，你可以通过点击元器件调整工具栏中的工具来任意进行调整，调整完成之后在文档中单击并选定好需要放置的位置即可。
接着按相同的操作即可完成所有元器件的布置，接下来是连线。
事实上Proteus的自动布线功能是如此的完美以至于我们在做布线时从来都不会觉得这是一项任务，而通常像是在享受布线的乐趣。
布线时我们只需要单击选择起点，然后在需要转弯的地方单击一下，按照你所需走线的方向移动鼠标到线的终点单击即可。
本例我们布线的结果如下图所示（仿真我们在上面的Keil操作介绍中的简单例子）。
因为该工程十分简单，我们没有必要加上复位电路，所以这点在图中予以忽略，请大家注意。
除此以外，你可能还发现，单片机系统没有晶振，这一点你需注意。
事实上在Proteus中单片机的晶振可以省略，系统默认为12MHz，而且很多时候，当然也为了方便，我们只需要取默认值就可以了。
下面我们来添加电源。
先说明一点，Proteus中单片机芯片默认已经添加电源与地，所以我们可以省略。
然后在添加电源与地以前，我们先来看一下上面第一个图中区域⑤的对象拾取区，我们在这里只说明本文中可能会用得到的以及比较重要的工具。
l
：
（SelectionMode）。
选择模式，通常情况下我们都需要选中它，比如布局时和布线时。
l
（ComponentMode）。
组件模式，点击该按钮，能够显示出区域③中的元器件，以便我们选择。
l
：
（WireLabelMode）。
线路标签模式，选中它并单击文档区电路连线能够为连线添加标签。
经常与总线配合使用。
（TextScriptMode）。
文本模式，选中它能够为文档添加文本。
（BusesMode）。
总线模式，选中它能够在电路中画总线。
关于总线画法的详细步骤与注意事项我们在下面会进行专门讲解。
（TerminalsMode）。
终端模式，选中它能够为电路添加各种终端，比如输入、输出、电源、地等等。
（VirtualInstrumentsMode）。
虚拟仪器模式，选中它我们能够在区域③中看到很多虚拟仪器，比如示波器、电压表、电流表等等。
关于它们的用法我们会在后面的相应章节中详细讲述。
好了，下面我们就来添加电源。
首先点击
，选择终端模式，然后在元器件浏览区中点击POWER（电源）来选中电源，通过区域⑥中的元器件调整工具进行适当的调整，然后就可以在文档区中单击放置电源了。
放置并连接好线路的电路图一部分如下图：
连接好电路图以后我们还需要做一些修改。
由上图我们可以看出，图中的R1电阻值为10k，这个电阻作为限流电阻显然太大，将使发光二极管D1亮度很低或者根本就不亮，影响我们的仿真结果。
所以我们要进行修改。
修改方法如下：
首先我们双击电阻图标，这时软件将弹出“EditComponent”对话框（见下图所示的对话框），对话框中的“ComponentReferer”是组件标签之意，可以随便填写，也可以取默认，但要注意在同一文档中不能有两个组件标签相同；
“Resistance”就是电阻值了，我们可以在其后的框中根据需要填入相应的电阻值。
填写时需注意其格式，如果直接填写数字，则单位默认为Ω；
如果在数字后面加上K或者k，则表示kΩ之意。
这里我们填入270，表示270Ω。
修改好各组件属性以后就要将程序（HEX文件）载入单片机了。
首先双击单片机图标，系统同样会弹出“EditComponent”对话框，如下图。
在这个对话框中我们点击“Programfiles”框右侧的
，来打开选择程序代码窗口，选中相应的HEX文件后返回，这时，按钮左侧的框中就填入了相应的HEX文件，我们点击对话框的“OK”按钮，回到文档，程序文件就添加完毕了。
装载好程序，我们就可以进行仿真了。
首先来熟悉一下上面第一个图中区域⑦的运行工具条。
因为比较简单，我们只作一下介绍。
工具条从左到右依次是“Play”、“Step”、“Pause”、“Stop”按钮，即运行、步进、暂停、停止。
下面我们点击“Play”按钮来仿真运行，效果如下图所示，可以看到系统按照我们的程序在运行着，而且我们还能看到其高低电平的实时变化。
如果我们已经观察到了结果就可以点击“Stop”来停止运行。
四、电子仿真技术的发展前景
1、虚拟仪器技术
采用图形化的编程语言设计自己所需的仪器
2、3D技术
电路实物仿真，如Edison（爱迪生）软件
3、综合仿真技术
随着社会分工和学科的精细化，一项工作通常需要多种技术的配合，电子仿真软件也面临着和其他软件的综合和兼容问题，如导入设计和导出到其他开发软件等。
结束语
参考文献
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