roeus實驗室綜合性開放性先進性創(chuàng)新性實驗平臺清華

Proteus實驗室

—綜合性、開放性、先進性及創(chuàng)新性實驗平臺報告人匡載華1/18/2023大綱PROTEUS實驗室產生的背景傳統(tǒng)電子類學科專業(yè)實驗室存在的問題PROTEUS實驗室建設的必要性PROTEUS實驗室架構PROTEUS實驗室的實驗實例PROTEUS實驗室優(yōu)越性PROTEUS實驗室使用效果分析1/18/20232Proteus實驗室的建設PROTEUS實驗室產生的背景電子技術的飛速發(fā)展，導致現(xiàn)有的電子類實驗教學系統(tǒng)及實驗教學內容不再能滿足實驗教學的要求，人們急需變革現(xiàn)有的實驗教學系統(tǒng)及實驗教學內容.在這種情況下，Proteus實驗室應運而生．1/18/20233Proteus實驗室的建設PROTEUS實驗室產生的背景傳統(tǒng)電子類學科專業(yè)實驗室存在的問題1/18/20234Proteus實驗室的建設PROTEUS實驗室產生的背景傳統(tǒng)電子類學科專業(yè)實驗室存在的問題不利于管理及維護１實驗室門類多：如電路實驗室、電子線路實驗室、數(shù)字電路實驗室、嵌入式系統(tǒng)實驗室（單片機、ARM實驗室）、微機原理實驗室、信號系統(tǒng)實驗室等２設備種類多、數(shù)量大：各類信號源設備、各類測試儀器儀表、各種實驗箱３分批進行的學生實驗1/18/20235Proteus實驗室的建設PROTEUS實驗室產生的背景傳統(tǒng)電子類學科專業(yè)實驗室存在的問題不利于管理及維護不利于保持實驗室的先進性，也不利于保護前期的投資

各種新設備、新器件層出不窮，導致一種現(xiàn)狀：某一種實驗設備可能剛到用戶的手中就面臨落后；2-3年后被淘汰是非常正常的現(xiàn)象1/18/20236Proteus實驗室的建設PROTEUS實驗室產生的背景傳統(tǒng)電子類學科專業(yè)實驗室存在的問題不利于管理及維護不利于保持實驗室的先進性，也不利于保護前期的投資不利于提高實驗效果

封閉式的實驗教學模式：１規(guī)定的時間內２規(guī)定的場地內３規(guī)定的實驗內容。導致沒有充夠的時間深入了解及研究實驗的內容，實驗的興趣也被這些限制所扼殺。實驗效果差，背離了現(xiàn)代實驗教學改革中提出的“優(yōu)化課內，強化課外”的實驗教學意識1/18/20237Proteus實驗室的建設PROTEUS實驗室產生的背景傳統(tǒng)電子類學科專業(yè)實驗室存在的問題不利于管理及維護不利于保持實驗室的先進性，也不利于保護前期的投資不利于提高實驗效果實驗內容彼此孤立，不利于培養(yǎng)學生“從概念到產品“認識的形成內容固定的驗證式實驗實驗所用的元器件，線路板已選好，學生所做的工作僅是對實驗箱連連線，使用一下測試儀器、儀表，建立學生的相應概念而已。很難滿足現(xiàn)代實驗教學改革提出的三個實驗層次即“基礎性實驗、綜合性實驗、創(chuàng)新性實驗”的目標1/18/20238Proteus實驗室的建設PROTEUS實驗室產生的背景傳統(tǒng)電子類學科專業(yè)實驗室存在的問題不利于管理及維護不利于保持實驗室的先進性，也不利于保護前期的投資不利于提高實驗效果實驗內容彼此孤立，不利于培養(yǎng)學生“從概念到產品“認識的形成不利于開展創(chuàng)新性研究

創(chuàng)新性研究的前提：實驗環(huán)境的豐富資源及其靈活可變性。但是，目前基于硬件的實驗平臺，資源非常有限，教師只能在有限的幾種器件或線路實驗板之上進行實驗內容的設定或研究，學生也同樣如此。1/18/20239Proteus實驗室的建設PROTEUS實驗室產生的背景傳統(tǒng)電子類學科專業(yè)實驗室存在的問題不利于管理及維護不利于保持實驗室的先進性，也不利于保護前期的投資不利于提高實驗效果實驗內容彼此孤立，不利于培養(yǎng)學生“從概念到產品“認識的形成不利于開展創(chuàng)新性研究不利于培養(yǎng)學生的實驗興趣及創(chuàng)新思維能力場地不能隨時、隨地對學生開放，并且開放的時間也非常有限，這就不能激發(fā)學生的實驗興趣，另外，實驗資源的有限性也限制了其創(chuàng)新思維能力的培養(yǎng)1/18/202310Proteus實驗驗室的建設設PROTEUS實驗驗室產生的的背景傳統(tǒng)電子類類學科專業(yè)業(yè)實驗室存存在的問題題PROTEUS實驗驗室建設的的必要性1/4/202311Proteus實驗驗室的建設設PROTEUS實驗驗室產生的的背景傳統(tǒng)電子類類學科專業(yè)業(yè)實驗室存存在的問題題PROTEUS實驗驗室建設的的必要性PROTEUS實驗驗室概念利用計算機機仿真技術術，在計算算機網絡平平臺上，學學習電路分分析、模電電、數(shù)電、、嵌入式系系統(tǒng)（單片片機應用系系統(tǒng)、ARM應用系系統(tǒng)）、微微機原理與與接口技術術等課程，，并進行電電路設計、、仿真、調調試等通常常在相應實實驗室完成成的實驗。。一個計算算機網絡硬硬件平臺（（或一臺計計算機）、、一套電子子仿真軟件件，再加上上一本虛擬擬實驗教程程，就可相相當于一個個設備先進進的實驗室室。以虛代代實、以軟軟代硬，即即為虛擬實實驗室的本本質。Proteus實驗驗室采用Proteus仿真真軟件和相相應的硬件件平臺構成成一個從虛虛擬到實際際，從軟件件到硬件，，從概念到到產品的全全過程設計計的多功能能實驗平臺臺。它主要要用于電路路分析、模模擬電路、、數(shù)字電路路、嵌入式式系統(tǒng)（單單片機應用用系統(tǒng)、ARM應用用系統(tǒng)）等等課程的實實驗、研究究等。1/4/202312Proteus實實驗驗室室的的建建設設PROTEUS實實驗驗室室產產生生的的背背景景傳統(tǒng)統(tǒng)電電子子類類學學科科專專業(yè)業(yè)實實驗驗室室存存在在的的問問題題PROTEUS實實驗驗室室建建設設的的必必要要性性PROTEUS實實驗驗室室概概念念PROTEUS仿仿真真軟軟件件簡簡介介一款款功功能能強強大大的的電電子子設設計計自自動動化化軟軟件件：：提供供智智能能原原理理圖圖設設計計系系統(tǒng)統(tǒng)；；混合合仿仿真真系系統(tǒng)統(tǒng)：：（（SPICE模模擬擬電電路路仿仿真真器器＋＋數(shù)數(shù)字字電電路路仿仿真真器器＋＋及及MCU器器件件仿仿真真器器））PCB設計系系統(tǒng)；其不僅可以仿仿真?zhèn)鹘y(tǒng)的電電路分析實驗驗、模擬電子子線路實驗、、數(shù)字電路實實驗等，而且且可以仿真嵌嵌入式系統(tǒng)的的實驗（單片片機應用系統(tǒng)統(tǒng)、ARM應應用系統(tǒng)））最大特色：嵌嵌入式系統(tǒng)仿仿真，這也是是其它任何仿仿真軟件無力力所及的。例例如，其支持持MCU和周周邊設備，可可以仿真51系列、AVR、PIC、Motorola的的68系列、、ARM7等常用的MCU，并提提供周邊設備備的仿真，例例如示波器、、信號源等。。Proteus提供了了大量的元件件庫，有RAM、ROM、鍵盤、馬馬達、LED、LCD、、AD/DA、部分SPI器件、部部分IIC器器件等。在編編譯方面，它它也支持Keil和MPLAB等多多種編譯器1/4/202313Proteus實驗驗室的的建設設PROTEUS實驗驗室產產生的的背景景傳統(tǒng)電電子類類學科科專業(yè)業(yè)實驗驗室存存在的的問題題PROTEUS實驗驗室建建設的的必要要性PROTEUS實驗驗室概概念PROTEUS仿真真軟件件簡介介PROTEUS實驗驗室的的優(yōu)點點1/4/202314Proteus實驗驗室的的建設設PROTEUS實驗驗室產產生的的背景景傳統(tǒng)電電子類類學科科專業(yè)業(yè)實驗驗室存存在的的問題題PROTEUS實驗驗室建建設的的必要要性PROTEUS實驗驗室概概念PROTEUS仿真真軟件件簡介介PROTEUS實驗驗室的的優(yōu)點點綜合型型實驗驗室仿真：：電路路分析析實驗驗、模模擬電電子線線路實實驗、、數(shù)字字電路路實驗驗，而而且可可以仿仿真嵌嵌入式式系統(tǒng)統(tǒng)的實實驗，，其最最大的的特色色在于于可以以提供供嵌入入式系系統(tǒng)（（單片片機應應用系系統(tǒng)、、ARM應應用系系統(tǒng)））的仿仿真實實驗可稱之為為：多功能的的實驗平平臺。1/4/202315Proteus實驗室室的建設設PROTEUS實驗室室產生的的背景傳統(tǒng)電子子類學科科專業(yè)實實驗室存存在的問問題PROTEUS實驗室室建設的的必要性性PROTEUS實驗室室概念PROTEUS仿真軟軟件簡介介PROTEUS實驗室室的優(yōu)點點綜合型實實驗室開放型實實驗室基于網絡絡平臺的的，如一一個單位位內的局局域網、、或企業(yè)業(yè)網、或或校園網網（或單單機板，，基于一一臺PC）。實實驗用戶戶不受傳傳統(tǒng)實驗驗室的時時間、空空間、及及實驗內內容的限限制。用用戶可以以跨越時時間、空空間及實實驗內容容的約束束，盡情情釋放自自己的實實驗興趣趣及創(chuàng)新新思維；；這也使使得設備備的利用用率得到到最大的的發(fā)揮。。1/4/202316Proteus實驗室室的建設設PROTEUS實驗室室產生的的背景傳統(tǒng)電子子類學科科專業(yè)實實驗室存存在的問問題PROTEUS實驗驗室建設的的必要性PROTEUS實驗驗室概念PROTEUS仿真真軟件簡介介PROTEUS實驗驗室的優(yōu)點點綜合型實驗驗室開放型實驗驗室先進型實驗驗室萬種以上的的元器件（（數(shù)字的、、模擬的、、交流的和和直流的））及多達30多個元元件庫；多種現(xiàn)實存存在的虛擬擬儀器儀表表，如示波波器、頻譜譜分析儀，，電壓表、、電流表、、圖表分析析、邏輯分分析儀、虛虛擬終端等等。這些虛虛擬儀器儀儀表具有理理想的參數(shù)數(shù)指標，例例如極高的的輸入阻抗抗、極低的的輸出阻抗抗，可盡可可能減少儀儀器對測量量結果的影影響。豐富的測試試信號源用用于電路的的測試，這這些測試信信號包括模模擬信號和和數(shù)字信號號。先進的混合合仿真系統(tǒng)統(tǒng)（SPICE電路路仿真器+數(shù)字仿真真器+MCU仿真器器）。這是是一個組合合了SPICE3F5模擬仿仿真器核、、基于快速速事件驅動動的數(shù)字仿仿真器及MCU仿真真器的混合合仿真系統(tǒng)統(tǒng)，SPICE的使使用使得您您能夠采用用數(shù)目眾多多的制造商商提供的SPICE模型，目目前該軟件件包含了6000多多個模型。。軟件還許可可用戶自己己定制器件件模型，英英國Labcenter公司司也能夠為為用戶制作作，除此之之外，軟件件的不斷升升級也可保保證其器件件模型同當當今世界的的電子技術術發(fā)展同步步，以上所所有這些均均極大地保保證了實驗驗室的先進進性，并可可在相當長長的時間內內保持其先先進性。。。1/4/202317Proteus實驗驗室的建設設PROTEUS實驗驗室產生的的背景傳統(tǒng)電子類類學科專業(yè)業(yè)實驗室存存在的問題題PROTEUS實驗驗室建設的的必要性PROTEUS實驗驗室概念PROTEUS仿真真軟件簡介介PROTEUS實驗驗室的優(yōu)點點綜合型實驗驗室開放型實驗驗室先進型實驗驗室創(chuàng)新型實驗驗室Proteus仿真真軟件內置置的豐富資資源為進行行創(chuàng)新型實實驗研究奠奠定了基礎礎。其儀器器儀表、信信號源、元元器件、器器件模型一一應俱全，，教師可以以在此開展展創(chuàng)新實驗驗內容的研研究，設計計創(chuàng)新實驗驗內容，學學生也可以以在這里開開展除規(guī)定定實驗內容容之外的個個性化實驗驗研究、創(chuàng)創(chuàng)新開發(fā)研研究。在這這里沒有時時間、空間間的限制、、也沒有元元器件及線線路板的限限制。1/4/202318Proteus實驗驗室的建設設PROTEUS實驗驗室產生的的背景傳統(tǒng)電子類類學科專業(yè)業(yè)實驗室存存在的問題題PROTEUS實驗驗室建設的的必要性PROTEUS實驗驗室概念PROTEUS仿真真軟件簡介介PROTEUS實驗驗室的優(yōu)點點綜合型實驗驗室開放型實驗驗室先進型實驗驗室創(chuàng)新型實驗驗室易管理、維維護型實驗驗室核心為Proteus仿真軟軟件，因此此，其實驗驗是無損耗耗的，其管管理、維護護也就是用用戶帳戶的的管理、軟軟件的安裝裝及更新而而已，這極極大地降低低了教師的的設備管理理工作量，，使得教師師可以有更更多的精力力投入到實實驗內容的的創(chuàng)新研究究之中出。。1/4/202319Proteus實驗驗室的建設設PROTEUS實驗驗室產生的的背景傳統(tǒng)電子類類學科專業(yè)業(yè)實驗室存存在的問題題PROTEUS實驗驗室建設的的必要性PROTEUS實驗驗室概念PROTEUS仿真真軟件簡介介PROTEUS實驗驗室的優(yōu)點點綜合型實驗驗室開放型實驗驗室先進型實驗驗室創(chuàng)新型實驗驗室易管理、維維護型實驗驗室低投入、高高回報型實實驗室實驗室的維維護費用幾幾乎為零，，同時，建建立這樣的的實驗室一一個卻可以以同時起到到多個實驗驗室的功效效（如電路路分析實驗驗室、模擬擬電路實驗驗室、數(shù)字字電路實驗驗室、嵌入入式系統(tǒng)實實驗室（單單片機應用用系統(tǒng)、ARM應用用系統(tǒng)）、、微機原理理與接口技技術實驗室室等）。1/4/202320Proteus實驗驗室的建設設PROTEUS實驗驗室產生的的背景傳統(tǒng)電子類類學科專業(yè)業(yè)實驗室存存在的問題題PROTEUS實驗驗室建設的的必要性PROTEUS實驗驗室架構1/4/202321Proteus實驗室室的建設設PROTEUS實驗室室產生的的背景傳統(tǒng)電子子類學科科專業(yè)實實驗室存存在的問問題PROTEUS實驗室室建設的的必要性性PROTEUS實驗室室架構PROTEUS實驗平平臺架構構1/4/2023221/4/202323Proteus實驗室室的建設設PROTEUS實驗室室產生的的背景傳統(tǒng)電子子類學科科專業(yè)實實驗室存存在的問問題PROTEUS實驗室室建設的的必要性性PROTEUS實驗室室架構PROTEUS實驗平平臺架構構PROTEUS實驗資資源架構構1/4/2023241/4/202325Proteus實驗室的的建設PROTEUS實驗室產產生的背景傳統(tǒng)電子類學學科專業(yè)實驗驗室存在的問問題PROTEUS實驗室建建設的必要性性PROTEUS實驗室架架構PROTEUS實驗平臺臺架構PROTEUS實驗資源源架構PROTEUS實驗內容容架構1/4/202326Proteus實驗室結結構圖計算機與網絡平臺ProteusISIS（智能原理圖輸入系統(tǒng)）、ProteusProspice（電路仿真器）高級圖形仿真（ASF）處理器模型（（VSM）PCB設計（ARES）電路實驗單片機實驗系統(tǒng)ARM實驗系統(tǒng)8086實驗系統(tǒng)PCB布線實驗綜合設計與創(chuàng)新平臺數(shù)、模電實驗信號與系統(tǒng)實驗Proteus軟件平臺Proteus實驗系統(tǒng)1/4/2023271/4/202328Proteus實驗驗室的的建設設PROTEUS實驗驗室產產生的的背景景傳統(tǒng)電電子類類學科科專業(yè)業(yè)實驗驗室存存在的的問題題PROTEUS實驗驗室建建設的的必要要性PROTEUS實驗驗室架架構PROTEUS實驗驗方法法1/4/202329基于Proteus的實實驗流流程1/4/202330配套的的Proteus實實驗系系統(tǒng)硬硬件有有：數(shù)模電綜合實實驗系統(tǒng)8/16位單單片機實驗系系統(tǒng)8086微機機原理與接口口教學實驗系系統(tǒng)ARM實驗系系統(tǒng)32位微控制制器系統(tǒng)實驗驗平臺PIC綜合實實驗平臺DSP實驗系系統(tǒng)信號與系統(tǒng)教教學實驗系統(tǒng)統(tǒng)傳感檢測教學學實驗系統(tǒng)樓宇控制實驗驗與實訓系統(tǒng)統(tǒng)微控制器仿真真實驗實訓臺臺現(xiàn)代電工電子子仿真實驗實實訓臺1/4/202331Proteus實驗室的的建設PROTEUS實驗室產產生的背景傳統(tǒng)電子類學學科專業(yè)實驗驗室存在的問問題PROTEUS實驗室建建設的必要性性PROTEUS實驗室架架構PROTEUS實驗室的的實驗方法電路分析課程程實驗實例1/4/2023321/4/202333Proteus實驗驗室的建設設PROTEUS實驗驗室產生的的背景傳統(tǒng)電子類類學科專業(yè)業(yè)實驗室存存在的問題題PROTEUS實驗驗室建設的的必要性PROTEUS實驗驗室架構PROTEUS實驗驗方法電路分析課課程實驗實實例模電課程實實驗實例1/4/2023341/4/202335Proteus實實驗驗室室的的建建設設PROTEUS實實驗驗室室產產生生的的背背景景傳統(tǒng)統(tǒng)電電子子類類學學科科專專業(yè)業(yè)實實驗驗室室存存在在的的問問題題PROTEUS實實驗驗室室建建設設的的必必要要性性PROTEUS實實驗驗室室架架構構PROTEUS實實驗驗方方法法電路路分分析析課課程程實實驗驗實實例例模電電課課程程實實驗驗實實例例數(shù)電電課課程程實實驗驗實實例例1/4/2023361/4/202337Proteus實實驗驗室室的的建建設設PROTEUS實實驗驗室室產產生生的的背背景景傳統(tǒng)統(tǒng)電電子子類類學學科科專專業(yè)業(yè)實實驗驗室室存存在在的的問問題題PROTEUS實實驗驗室室建建設設的的必必要要性性PROTEUS實實驗驗室室架架構構PROTEUS實實驗驗方方法法電路路分分析析課課程程實實驗驗實實例例模電電課課程程實實驗驗實實例例數(shù)電電課課程程實實驗驗實實例例嵌入入式式系系統(tǒng)統(tǒng)課課程程實實驗驗實實例例1/4/2023381/4/202339Proteus實驗驗室的的建設設PROTEUS實驗驗室產產生的的背景景傳統(tǒng)電電子類類學科科專業(yè)業(yè)實驗驗室存存在的的問題題PROTEUS實驗驗室建建設的的必要要性PROTEUS實驗驗室架架構PROTEUS實驗驗方法法PROTEUS實驗驗平臺臺的優(yōu)優(yōu)越性性1/4/202340Proteus實驗驗室的的建設設PROTEUS實驗驗室產產生的的背景景傳統(tǒng)電電子類類學科科專業(yè)業(yè)實驗驗室存存在的的問題題PROTEUS實驗驗室建建設的的必要要性PROTEUS實驗驗室架架構PROTEUS實驗驗方法法PROTEUS實驗驗平臺臺的優(yōu)優(yōu)越性性實現(xiàn)實實驗教教學系系統(tǒng)改改革的的目標標綜合型型實驗驗室目目標開放型型實驗驗室目目標先進型型實驗驗室目目標創(chuàng)新型型實驗驗室目目標易管理理維護護型實實驗室目標標1/4/202341Proteus實驗驗室的的建設設PROTEUS實驗驗室產產生的的背景景傳統(tǒng)電電子類類學科科專業(yè)業(yè)實驗驗室存存在的的問題題PROTEUS實驗驗室建建設的的必要要性PROTEUS實驗驗室架架構PROTEUS實驗驗方法法PROTEUS實驗驗平臺臺的優(yōu)優(yōu)越性性實現(xiàn)實實驗教教學系系統(tǒng)改改革的的目標標實現(xiàn)實實驗教教學內內容改改革的的目標標實現(xiàn)實實驗教教學內內容改改革制定新新實驗驗教學學大綱綱編寫新新實驗驗教材材和實實驗指指導書書更新傳傳統(tǒng)的的基礎礎型實實驗開設綜綜合型型實驗驗開設創(chuàng)創(chuàng)新型型實驗驗實現(xiàn)個個性化化培養(yǎng)養(yǎng)目標標培養(yǎng)操操作能能力院院校，，可側側重于于基礎礎性實實驗；；培養(yǎng)綜綜合性性能力力院校校，可可側重重綜合合性實實驗；；培養(yǎng)學學生創(chuàng)創(chuàng)新性性能力力的院院校，，側重重創(chuàng)新新性實實驗。。1/4/202342Proteus實驗驗室的的建設設PROTEUS實驗驗室產產生的的背景景傳統(tǒng)電電子類類學科科專業(yè)業(yè)實驗驗室存存在的的問題題PROTEUS實驗驗室建建設的的必要要性PROTEUS實驗驗室架架構PROTEUS實驗驗方法法PROTEUS實驗驗平臺臺的優(yōu)優(yōu)越性性實現(xiàn)實實驗教教學系系統(tǒng)改改革的的目標標實現(xiàn)實實驗教教學內內容改改革的的目標標減少產產品開開發(fā)時時間及及降低低開發(fā)發(fā)成本本1/4/2023431/4/202344Proteus實驗室室的建設設PROTEUS實驗室室產生的的背景傳統(tǒng)電子子類學科科專業(yè)實實驗室存存在的問問題PROTEUS實驗室室建設的的必要性性PROTEUS實驗室室架構PROTEUS實驗方方法