PROTEUS在电工与电子技术教学中的应用

1、PROTEUS在电工与电子技术教学中的应用    2012-1-5 4:08:40   论文代写   作者：尤新芳       【摘要】Proteus软件元件库中包含的元器件非常丰富,应用涵盖了软件部分的汇编、C语言的调试,可以辅助电子类如单片机、数字电路、电子电路等多种科目教学。本文研究并举例说明了该软件在电工电子实验教学中的应用,阐述了使用该软件进行实验教学具有系统资源丰富、硬件投入少、工程实践最为接近和学生综合能力得到提

2、高等优点。实践证明,该软件广泛加以应用,可以提高实验质量,通过理论与仿真验证相结合,可以克服传统教学中的不足。【关键词】Proteus软件 传统教学 电工电子实验 仿真【中图分类号】F407.6 【文献标识码】A 【文章编号】1673-8209(2009)12-00-02职业学校在电子专业各科目的教学过程中,理论知识和动手操作的课程量各占一半,甚至在一些课程上实践时间比理论学习时间还要多。学生的实践动手能力是培养的最重要的方向,电子专业的教学更是重视学生动手能力的培养,否则很难将此专业学精。为更好的培养学生的技能,我们学校会在每学期计划申购下学期各科目实操所用元器件和相应的工具,以备学生下学期

3、实操动手做出实物,这是一笔不小的经费负担,往往一部分学生不能一次制作成功,造成很大的浪费。而且在现实教学中,某些教学实验仪器设备购买时比较昂贵,购买后使用过程中需要实验员老师花费大量的时间和精力去维护以供教学正常进行,工作量非常大,效果也不是很理想,通常是坏的比修好的快。另外根据多年实验教学的经验来看,学生在实验室做实验,大都只是简单的重复教师介绍的实验步骤,验证预知的实验结果,对于理论原理理解不透,另有些学生在实验前根本没好好理解实验内容,做实验时手忙脚乱,很难达到实验的目的。Proteus 所提供的仪表, 种类繁多性能可靠,可以避免有些真实实验的危险性问题,调动学生实验的主观能动性和积极创

4、造性,使得整个教学很灵活,同时可以在模拟实验后结合进行真实实验的方法,即先模拟调试选择各元件参数,再实际操作,来减少真实实验过程对仪器设备造成损坏,对元器件减少浪费。Proteus软件提供丰富的测试信号用于电路的测试,这些测试信号包括模拟信号和数字信号,可以贯穿于电工电子技术教学的各个环节,借以进行仿真能够取得很好的教学效果,应用于教学实验中,优势明显可见。1 Proteus软件简介Proteus是英国Labcenter electronics公司研发的电子电路与实物仿真软件,应用范围十分广泛,涉及PCB 制版、Spice电路仿真、单片机仿真以及对ARM7/LPC21XX 的仿真。Proteu

5、s主要由ARES和ISIS两大模块构成,ARES主要用于印刷电(PCB)的设计及其电路仿真,ISIS主要用于原理图的设计并仿真:包含有模拟电路仿真、数字电路仿真、单片机仿真。Proteus软件所提供了30多个元件库,数千种元件,元件涉及到数字和模拟、交流和直流等。2 基于Proteus仿真平台的电工电子实验教学教育技术的现代化和信息化给教育带来了机遇与挑战,特别是对教师的专业知识、能力结构和所采取的教学手段提出了新的要求。在教学上虚拟实验采用局域网多媒体教学,通过局域网实现教师机对学生机同步演示电路图并讲解其原理,学生根据电路原理图在虚拟实验系统提供的元件库中找到相应的虚拟元件完成整个实验教学

6、。我们在电工与电子技术的教学中经常会假设某个元器件发生短路、断路等故障,而这些假设由于各种原因不太好做实验,教师只有通过纯理论分析来讲授。如使用Proteus软件,这个难题就非常好解决,我们可以利用Proteus中提供的元器件故障设置功能将元器件设置好故障,再连接相关的仪器,进行电路仿真后就可以看到元器件发生故障时的现象,还可以从仪器上读出所需要的各个参数。电工电子教学中的大部分实验均可用Proteus仿真。如基尔霍夫定律的验证、叠加原理等等。现以电工与电子技术教学过程几个基本内容对Proteus的应用进行具体分析。2.1 基尔霍夫定律的验证a):KCL:即基尔霍夫第一定律,也叫节点电流定律。

7、i. 基尔霍夫第一定律内容:指流入一个节点的电流之和恒等于流出这个节点的电流之和。即:I入=I出ii.根据具体教学内容,以理论为依据结合实际电路,将电路原理图组织成仿真虚拟实验电路图,调整各元件的参数,连接必要的实验仪器。iii.分析数据图1中,对于节点d来讲I1,I3是流入的电流,I2是流出的电流。I1=2.05A;I2=3.86A;I3=1.82AI入= I1+I3=2.05A+1.82AI出= I2=3.86A验证了基尔霍夫第一定律。b):KVL:即基尔霍夫第二定律,也叫回路电压定律。(1)基尔霍夫第二定律内容:指对任一闭合回路,各段电压的代数和为零。即:U=0(2)分析数据图1中,对于

8、回路adba来讲,U=UR1-UR3-U1=12.3V-7.27V-5V0V;对于回路dcbd来讲,U=UR2-U2+UR3=7.73V-15.0V+7.27V=0V,验证了基尔霍夫第二定律。2.2 单相半波整流电路仿真测试通过Proteus软件仿真,用其中的示波器器件观察波形可以看出,单相半波整流电路输入电压ui是双极性,而输出电压ud是单极性,且是半波波形,输出电压幅度与输入电压的幅值基本相等,仿真了单相半波整流电路的工作特性。2.3 放大电路中静态工作点设置意义的研究减小基极电阻时,通过Proteus软件中的示波器器件观察波形,集电极电流波形出现正向削波,说明晶体管出现了饱和失真;增大基

9、极电阻时,集电极电流波形出现反向削波,说明晶体管出现了截止失真;调节基极电阻到合适大小时,集电极电流波形无失真输出,说明此时晶体管静态工作点设置合适。3 Proteus仿真在电工与电子技术教学中的优势与不足分析通过本文实例分析可以看出,Proteus直观的电路图和仿真分析结果的显示形式非常适合于实验教学环节,是电工与电子技术教学的辅助手段,恰当的应用,可以培养学生对知识的广泛兴趣,激发他们的创造性。帮助学生掌握电工与电子技术教学的基础知识、基本理论、基本分析和设计方法,为学习后续课程提供必要的理论基础知识和实践技能。与传统实验方式相比,更能突出实验教学中以学生为中心的开放式实验教学模式。Proteus对电工与电子电路的仿真属于理想状况,并不能完全代替电工与电子的实验室实验。作者简介尤新芳,女,(1982),籍贯:河南省驻马店,武汉大学软件工程硕士学位,现任中山市高级技工学校电子专业教师,助理讲师。    相关论文    · 浅谈电工