PROTEUS在電工與電子技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用

1、PROTEUS在電工與電子技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用    2012-1-5 4:08:40   論文代寫   作者：尤新芳       【摘要】Proteus軟件元件庫中包含的元器件非常豐富,應(yīng)用涵蓋了軟件部分的匯編、C語言的調(diào)試,可以輔助電子類如單片機、數(shù)字電路、電子電路等多種科目教學(xué)。本文研究并舉例說明了該軟件在電工電子實驗教學(xué)中的應(yīng)用,闡述了使用該軟件進(jìn)行實驗教學(xué)具有系統(tǒng)資源豐富、硬件投入少、工程實踐最為接近和學(xué)生綜合能力得到提

2、高等優(yōu)點。實踐證明,該軟件廣泛加以應(yīng)用,可以提高實驗質(zhì)量,通過理論與仿真驗證相結(jié)合,可以克服傳統(tǒng)教學(xué)中的不足?！娟P(guān)鍵詞】Proteus軟件 傳統(tǒng)教學(xué) 電工電子實驗 仿真【中圖分類號】F407.6 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】1673-8209(2009)12-00-02職業(yè)學(xué)校在電子專業(yè)各科目的教學(xué)過程中,理論知識和動手操作的課程量各占一半,甚至在一些課程上實踐時間比理論學(xué)習(xí)時間還要多。學(xué)生的實踐動手能力是培養(yǎng)的最重要的方向,電子專業(yè)的教學(xué)更是重視學(xué)生動手能力的培養(yǎng),否則很難將此專業(yè)學(xué)精。為更好的培養(yǎng)學(xué)生的技能,我們學(xué)校會在每學(xué)期計劃申購下學(xué)期各科目實操所用元器件和相應(yīng)的工具,以備學(xué)生下學(xué)期

3、實操動手做出實物,這是一筆不小的經(jīng)費負(fù)擔(dān),往往一部分學(xué)生不能一次制作成功,造成很大的浪費。而且在現(xiàn)實教學(xué)中,某些教學(xué)實驗儀器設(shè)備購買時比較昂貴,購買后使用過程中需要實驗員老師花費大量的時間和精力去維護(hù)以供教學(xué)正常進(jìn)行,工作量非常大,效果也不是很理想,通常是壞的比修好的快。另外根據(jù)多年實驗教學(xué)的經(jīng)驗來看,學(xué)生在實驗室做實驗,大都只是簡單的重復(fù)教師介紹的實驗步驟,驗證預(yù)知的實驗結(jié)果,對于理論原理理解不透,另有些學(xué)生在實驗前根本沒好好理解實驗內(nèi)容,做實驗時手忙腳亂,很難達(dá)到實驗的目的。Proteus 所提供的儀表, 種類繁多性能可靠,可以避免有些真實實驗的危險性問題,調(diào)動學(xué)生實驗的主觀能動性和積極創(chuàng)

4、造性,使得整個教學(xué)很靈活,同時可以在模擬實驗后結(jié)合進(jìn)行真實實驗的方法,即先模擬調(diào)試選擇各元件參數(shù),再實際操作,來減少真實實驗過程對儀器設(shè)備造成損壞,對元器件減少浪費。Proteus軟件提供豐富的測試信號用于電路的測試,這些測試信號包括模擬信號和數(shù)字信號,可以貫穿于電工電子技術(shù)教學(xué)的各個環(huán)節(jié),借以進(jìn)行仿真能夠取得很好的教學(xué)效果,應(yīng)用于教學(xué)實驗中,優(yōu)勢明顯可見。1 Proteus軟件簡介Proteus是英國Labcenter electronics公司研發(fā)的電子電路與實物仿真軟件,應(yīng)用范圍十分廣泛,涉及PCB 制版、Spice電路仿真、單片機仿真以及對ARM7/LPC21XX 的仿真。Proteu

5、s主要由ARES和ISIS兩大模塊構(gòu)成,ARES主要用于印刷電(PCB)的設(shè)計及其電路仿真,ISIS主要用于原理圖的設(shè)計并仿真:包含有模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真、單片機仿真。Proteus軟件所提供了30多個元件庫,數(shù)千種元件,元件涉及到數(shù)字和模擬、交流和直流等。2 基于Proteus仿真平臺的電工電子實驗教學(xué)教育技術(shù)的現(xiàn)代化和信息化給教育帶來了機遇與挑戰(zhàn),特別是對教師的專業(yè)知識、能力結(jié)構(gòu)和所采取的教學(xué)手段提出了新的要求。在教學(xué)上虛擬實驗采用局域網(wǎng)多媒體教學(xué),通過局域網(wǎng)實現(xiàn)教師機對學(xué)生機同步演示電路圖并講解其原理,學(xué)生根據(jù)電路原理圖在虛擬實驗系統(tǒng)提供的元件庫中找到相應(yīng)的虛擬元件完成整個實驗教學(xué)

6、。我們在電工與電子技術(shù)的教學(xué)中經(jīng)常會假設(shè)某個元器件發(fā)生短路、斷路等故障,而這些假設(shè)由于各種原因不太好做實驗,教師只有通過純理論分析來講授。如使用Proteus軟件,這個難題就非常好解決,我們可以利用Proteus中提供的元器件故障設(shè)置功能將元器件設(shè)置好故障,再連接相關(guān)的儀器,進(jìn)行電路仿真后就可以看到元器件發(fā)生故障時的現(xiàn)象,還可以從儀器上讀出所需要的各個參數(shù)。電工電子教學(xué)中的大部分實驗均可用Proteus仿真。如基爾霍夫定律的驗證、疊加原理等等?，F(xiàn)以電工與電子技術(shù)教學(xué)過程幾個基本內(nèi)容對Proteus的應(yīng)用進(jìn)行具體分析。2.1 基爾霍夫定律的驗證a):KCL:即基爾霍夫第一定律,也叫節(jié)點電流定律。

7、i. 基爾霍夫第一定律內(nèi)容:指流入一個節(jié)點的電流之和恒等于流出這個節(jié)點的電流之和。即:I入=I出ii.根據(jù)具體教學(xué)內(nèi)容,以理論為依據(jù)結(jié)合實際電路,將電路原理圖組織成仿真虛擬實驗電路圖,調(diào)整各元件的參數(shù),連接必要的實驗儀器。iii.分析數(shù)據(jù)圖1中,對于節(jié)點d來講I1,I3是流入的電流,I2是流出的電流。I1=2.05A;I2=3.86A;I3=1.82AI入= I1+I3=2.05A+1.82AI出= I2=3.86A驗證了基爾霍夫第一定律。b):KVL:即基爾霍夫第二定律,也叫回路電壓定律。(1)基爾霍夫第二定律內(nèi)容:指對任一閉合回路,各段電壓的代數(shù)和為零。即:U=0(2)分析數(shù)據(jù)圖1中,對于

8、回路adba來講,U=UR1-UR3-U1=12.3V-7.27V-5V0V;對于回路dcbd來講,U=UR2-U2+UR3=7.73V-15.0V+7.27V=0V,驗證了基爾霍夫第二定律。2.2 單相半波整流電路仿真測試通過Proteus軟件仿真,用其中的示波器器件觀察波形可以看出,單相半波整流電路輸入電壓ui是雙極性,而輸出電壓ud是單極性,且是半波波形,輸出電壓幅度與輸入電壓的幅值基本相等,仿真了單相半波整流電路的工作特性。2.3 放大電路中靜態(tài)工作點設(shè)置意義的研究減小基極電阻時,通過Proteus軟件中的示波器器件觀察波形,集電極電流波形出現(xiàn)正向削波,說明晶體管出現(xiàn)了飽和失真;增大基

9、極電阻時,集電極電流波形出現(xiàn)反向削波,說明晶體管出現(xiàn)了截止失真;調(diào)節(jié)基極電阻到合適大小時,集電極電流波形無失真輸出,說明此時晶體管靜態(tài)工作點設(shè)置合適。3 Proteus仿真在電工與電子技術(shù)教學(xué)中的優(yōu)勢與不足分析通過本文實例分析可以看出,Proteus直觀的電路圖和仿真分析結(jié)果的顯示形式非常適合于實驗教學(xué)環(huán)節(jié),是電工與電子技術(shù)教學(xué)的輔助手段,恰當(dāng)?shù)膽?yīng)用,可以培養(yǎng)學(xué)生對知識的廣泛興趣,激發(fā)他們的創(chuàng)造性。幫助學(xué)生掌握電工與電子技術(shù)教學(xué)的基礎(chǔ)知識、基本理論、基本分析和設(shè)計方法,為學(xué)習(xí)后續(xù)課程提供必要的理論基礎(chǔ)知識和實踐技能。與傳統(tǒng)實驗方式相比,更能突出實驗教學(xué)中以學(xué)生為中心的開放式實驗教學(xué)模式。Proteus對電工與電子電路的仿真屬于理想狀況,并不能完全代替電工與電子的實驗室實驗。作者簡介尤新芳,女,(1982),籍貫:河南省駐馬店,武漢大學(xué)軟件工程碩士學(xué)位,現(xiàn)任中山市高級技工學(xué)校電子專業(yè)教師,助理講師。    相關(guān)論文    · 淺談電工