roeus实验室综合性开放性先进性创新性实验平台清华

Proteus实验室

—综合性、开放性、先进性及创新性实验平台报告人匡载华1/18/2023大纲PROTEUS实验室产生的背景传统电子类学科专业实验室存在的问题PROTEUS实验室建设的必要性PROTEUS实验室架构PROTEUS实验室的实验实例PROTEUS实验室优越性PROTEUS实验室使用效果分析1/18/20232Proteus实验室的建设PROTEUS实验室产生的背景电子技术的飞速发展，导致现有的电子类实验教学系统及实验教学内容不再能满足实验教学的要求，人们急需变革现有的实验教学系统及实验教学内容.在这种情况下，Proteus实验室应运而生．1/18/20233Proteus实验室的建设PROTEUS实验室产生的背景传统电子类学科专业实验室存在的问题1/18/20234Proteus实验室的建设PROTEUS实验室产生的背景传统电子类学科专业实验室存在的问题不利于管理及维护１实验室门类多：如电路实验室、电子线路实验室、数字电路实验室、嵌入式系统实验室（单片机、ARM实验室）、微机原理实验室、信号系统实验室等２设备种类多、数量大：各类信号源设备、各类测试仪器仪表、各种实验箱３分批进行的学生实验1/18/20235Proteus实验室的建设PROTEUS实验室产生的背景传统电子类学科专业实验室存在的问题不利于管理及维护不利于保持实验室的先进性，也不利于保护前期的投资

各种新设备、新器件层出不穷，导致一种现状：某一种实验设备可能刚到用户的手中就面临落后；2-3年后被淘汰是非常正常的现象1/18/20236Proteus实验室的建设PROTEUS实验室产生的背景传统电子类学科专业实验室存在的问题不利于管理及维护不利于保持实验室的先进性，也不利于保护前期的投资不利于提高实验效果

封闭式的实验教学模式：１规定的时间内２规定的场地内３规定的实验内容。导致没有充够的时间深入了解及研究实验的内容，实验的兴趣也被这些限制所扼杀。实验效果差，背离了现代实验教学改革中提出的“优化课内，强化课外”的实验教学意识1/18/20237Proteus实验室的建设PROTEUS实验室产生的背景传统电子类学科专业实验室存在的问题不利于管理及维护不利于保持实验室的先进性，也不利于保护前期的投资不利于提高实验效果实验内容彼此孤立，不利于培养学生“从概念到产品“认识的形成内容固定的验证式实验实验所用的元器件，线路板已选好，学生所做的工作仅是对实验箱连连线，使用一下测试仪器、仪表，建立学生的相应概念而已。很难满足现代实验教学改革提出的三个实验层次即“基础性实验、综合性实验、创新性实验”的目标1/18/20238Proteus实验室的建设PROTEUS实验室产生的背景传统电子类学科专业实验室存在的问题不利于管理及维护不利于保持实验室的先进性，也不利于保护前期的投资不利于提高实验效果实验内容彼此孤立，不利于培养学生“从概念到产品“认识的形成不利于开展创新性研究

创新性研究的前提：实验环境的丰富资源及其灵活可变性。但是，目前基于硬件的实验平台，资源非常有限，教师只能在有限的几种器件或线路实验板之上进行实验内容的设定或研究，学生也同样如此。1/18/20239Proteus实验室的建设PROTEUS实验室产生的背景传统电子类学科专业实验室存在的问题不利于管理及维护不利于保持实验室的先进性，也不利于保护前期的投资不利于提高实验效果实验内容彼此孤立，不利于培养学生“从概念到产品“认识的形成不利于开展创新性研究不利于培养学生的实验兴趣及创新思维能力场地不能随时、随地对学生开放，并且开放的时间也非常有限，这就不能激发学生的实验兴趣，另外，实验资源的有限性也限制了其创新思维能力的培养1/18/202310Proteus实验验室的建设设PROTEUS实验验室产生的的背景传统电子类类学科专业业实验室存存在的问题题PROTEUS实验验室建设的的必要性1/4/202311Proteus实验验室的建设设PROTEUS实验验室产生的的背景传统电子类类学科专业业实验室存存在的问题题PROTEUS实验验室建设的的必要性PROTEUS实验验室概念利用计算机机仿真技术术，在计算算机网络平平台上，学学习电路分分析、模电电、数电、、嵌入式系系统（单片片机应用系系统、ARM应用系系统）、微微机原理与与接口技术术等课程，，并进行电电路设计、、仿真、调调试等通常常在相应实实验室完成成的实验。。一个计算算机网络硬硬件平台（（或一台计计算机）、、一套电子子仿真软件件，再加上上一本虚拟拟实验教程程，就可相相当于一个个设备先进进的实验室室。以虚代代实、以软软代硬，即即为虚拟实实验室的本本质。Proteus实验验室采用Proteus仿真真软件和相相应的硬件件平台构成成一个从虚虚拟到实际际，从软件件到硬件，，从概念到到产品的全全过程设计计的多功能能实验平台台。它主要要用于电路路分析、模模拟电路、、数字电路路、嵌入式式系统（单单片机应用用系统、ARM应用用系统）等等课程的实实验、研究究等。1/4/202312Proteus实实验验室室的的建建设设PROTEUS实实验验室室产产生生的的背背景景传统统电电子子类类学学科科专专业业实实验验室室存存在在的的问问题题PROTEUS实实验验室室建建设设的的必必要要性性PROTEUS实实验验室室概概念念PROTEUS仿仿真真软软件件简简介介一款款功功能能强强大大的的电电子子设设计计自自动动化化软软件件：：提供供智智能能原原理理图图设设计计系系统统；；混合合仿仿真真系系统统：：（（SPICE模模拟拟电电路路仿仿真真器器＋＋数数字字电电路路仿仿真真器器＋＋及及MCU器器件件仿仿真真器器））PCB设计系系统；其不仅可以仿仿真传统的电电路分析实验验、模拟电子子线路实验、、数字电路实实验等，而且且可以仿真嵌嵌入式系统的的实验（单片片机应用系统统、ARM应应用系统））最大特色：嵌嵌入式系统仿仿真，这也是是其它任何仿仿真软件无力力所及的。例例如，其支持持MCU和周周边设备，可可以仿真51系列、AVR、PIC、Motorola的的68系列、、ARM7等常用的MCU，并提提供周边设备备的仿真，例例如示波器、、信号源等。。Proteus提供了了大量的元件件库，有RAM、ROM、键盘、马马达、LED、LCD、、AD/DA、部分SPI器件、部部分IIC器器件等。在编编译方面，它它也支持Keil和MPLAB等多多种编译器1/4/202313Proteus实验验室的的建设设PROTEUS实验验室产产生的的背景景传统电电子类类学科科专业业实验验室存存在的的问题题PROTEUS实验验室建建设的的必要要性PROTEUS实验验室概概念PROTEUS仿真真软件件简介介PROTEUS实验验室的的优点点1/4/202314Proteus实验验室的的建设设PROTEUS实验验室产产生的的背景景传统电电子类类学科科专业业实验验室存存在的的问题题PROTEUS实验验室建建设的的必要要性PROTEUS实验验室概概念PROTEUS仿真真软件件简介介PROTEUS实验验室的的优点点综合型型实验验室仿真：：电路路分析析实验验、模模拟电电子线线路实实验、、数字字电路路实验验，而而且可可以仿仿真嵌嵌入式式系统统的实实验，，其最最大的的特色色在于于可以以提供供嵌入入式系系统（（单片片机应应用系系统、、ARM应应用系系统））的仿仿真实实验可称之为为：多功能的的实验平平台。1/4/202315Proteus实验室室的建设设PROTEUS实验室室产生的的背景传统电子子类学科科专业实实验室存存在的问问题PROTEUS实验室室建设的的必要性性PROTEUS实验室室概念PROTEUS仿真软软件简介介PROTEUS实验室室的优点点综合型实实验室开放型实实验室基于网络络平台的的，如一一个单位位内的局局域网、、或企业业网、或或校园网网（或单单机板，，基于一一台PC）。实实验用户户不受传传统实验验室的时时间、空空间、及及实验内内容的限限制。用用户可以以跨越时时间、空空间及实实验内容容的约束束，尽情情释放自自己的实实验兴趣趣及创新新思维；；这也使使得设备备的利用用率得到到最大的的发挥。。1/4/202316Proteus实验室室的建设设PROTEUS实验室室产生的的背景传统电子子类学科科专业实实验室存存在的问问题PROTEUS实验验室建设的的必要性PROTEUS实验验室概念PROTEUS仿真真软件简介介PROTEUS实验验室的优点点综合型实验验室开放型实验验室先进型实验验室万种以上的的元器件（（数字的、、模拟的、、交流的和和直流的））及多达30多个元元件库；多种现实存存在的虚拟拟仪器仪表表，如示波波器、频谱谱分析仪，，电压表、、电流表、、图表分析析、逻辑分分析仪、虚虚拟终端等等。这些虚虚拟仪器仪仪表具有理理想的参数数指标，例例如极高的的输入阻抗抗、极低的的输出阻抗抗，可尽可可能减少仪仪器对测量量结果的影影响。丰富的测试试信号源用用于电路的的测试，这这些测试信信号包括模模拟信号和和数字信号号。先进的混合合仿真系统统（SPICE电路路仿真器+数字仿真真器+MCU仿真器器）。这是是一个组合合了SPICE3F5模拟仿仿真器核、、基于快速速事件驱动动的数字仿仿真器及MCU仿真真器的混合合仿真系统统，SPICE的使使用使得您您能够采用用数目众多多的制造商商提供的SPICE模型，目目前该软件件包含了6000多多个模型。。软件还许可可用户自己己定制器件件模型，英英国Labcenter公司司也能够为为用户制作作，除此之之外，软件件的不断升升级也可保保证其器件件模型同当当今世界的的电子技术术发展同步步，以上所所有这些均均极大地保保证了实验验室的先进进性，并可可在相当长长的时间内内保持其先先进性。。。1/4/202317Proteus实验验室的建设设PROTEUS实验验室产生的的背景传统电子类类学科专业业实验室存存在的问题题PROTEUS实验验室建设的的必要性PROTEUS实验验室概念PROTEUS仿真真软件简介介PROTEUS实验验室的优点点综合型实验验室开放型实验验室先进型实验验室创新型实验验室Proteus仿真真软件内置置的丰富资资源为进行行创新型实实验研究奠奠定了基础础。其仪器器仪表、信信号源、元元器件、器器件模型一一应俱全，，教师可以以在此开展展创新实验验内容的研研究，设计计创新实验验内容，学学生也可以以在这里开开展除规定定实验内容容之外的个个性化实验验研究、创创新开发研研究。在这这里没有时时间、空间间的限制、、也没有元元器件及线线路板的限限制。1/4/202318Proteus实验验室的建设设PROTEUS实验验室产生的的背景传统电子类类学科专业业实验室存存在的问题题PROTEUS实验验室建设的的必要性PROTEUS实验验室概念PROTEUS仿真真软件简介介PROTEUS实验验室的优点点综合型实验验室开放型实验验室先进型实验验室创新型实验验室易管理、维维护型实验验室核心为Proteus仿真软软件，因此此，其实验验是无损耗耗的，其管管理、维护护也就是用用户帐户的的管理、软软件的安装装及更新而而已，这极极大地降低低了教师的的设备管理理工作量，，使得教师师可以有更更多的精力力投入到实实验内容的的创新研究究之中出。。1/4/202319Proteus实验验室的建设设PROTEUS实验验室产生的的背景传统电子类类学科专业业实验室存存在的问题题PROTEUS实验验室建设的的必要性PROTEUS实验验室概念PROTEUS仿真真软件简介介PROTEUS实验验室的优点点综合型实验验室开放型实验验室先进型实验验室创新型实验验室易管理、维维护型实验验室低投入、高高回报型实实验室实验室的维维护费用几几乎为零，，同时，建建立这样的的实验室一一个却可以以同时起到到多个实验验室的功效效（如电路路分析实验验室、模拟拟电路实验验室、数字字电路实验验室、嵌入入式系统实实验室（单单片机应用用系统、ARM应用用系统）、、微机原理理与接口技技术实验室室等）。1/4/202320Proteus实验验室的建设设PROTEUS实验验室产生的的背景传统电子类类学科专业业实验室存存在的问题题PROTEUS实验验室建设的的必要性PROTEUS实验验室架构1/4/202321Proteus实验室室的建设设PROTEUS实验室室产生的的背景传统电子子类学科科专业实实验室存存在的问问题PROTEUS实验室室建设的的必要性性PROTEUS实验室室架构PROTEUS实验平平台架构构1/4/2023221/4/202323Proteus实验室室的建设设PROTEUS实验室室产生的的背景传统电子子类学科科专业实实验室存存在的问问题PROTEUS实验室室建设的的必要性性PROTEUS实验室室架构PROTEUS实验平平台架构构PROTEUS实验资资源架构构1/4/2023241/4/202325Proteus实验室的的建设PROTEUS实验室产产生的背景传统电子类学学科专业实验验室存在的问问题PROTEUS实验室建建设的必要性性PROTEUS实验室架架构PROTEUS实验平台台架构PROTEUS实验资源源架构PROTEUS实验内容容架构1/4/202326Proteus实验室结结构图计算机与网络平台ProteusISIS（智能原理图输入系统）、ProteusProspice（电路仿真器）高级图形仿真（ASF）处理器模型（（VSM）PCB设计（ARES）电路实验单片机实验系统ARM实验系统8086实验系统PCB布线实验综合设计与创新平台数、模电实验信号与系统实验Proteus软件平台Proteus实验系统1/4/2023271/4/202328Proteus实验验室的的建设设PROTEUS实验验室产产生的的背景景传统电电子类类学科科专业业实验验室存存在的的问题题PROTEUS实验验室建建设的的必要要性PROTEUS实验验室架架构PROTEUS实验验方法法1/4/202329基于Proteus的实实验流流程1/4/202330配套的的Proteus实实验系系统硬硬件有有：数模电综合实实验系统8/16位单单片机实验系系统8086微机机原理与接口口教学实验系系统ARM实验系系统32位微控制制器系统实验验平台PIC综合实实验平台DSP实验系系统信号与系统教教学实验系统统传感检测教学学实验系统楼宇控制实验验与实训系统统微控制器仿真真实验实训台台现代电工电子子仿真实验实实训台1/4/202331Proteus实验室的的建设PROTEUS实验室产产生的背景传统电子类学学科专业实验验室存在的问问题PROTEUS实验室建建设的必要性性PROTEUS实验室架架构PROTEUS实验室的的实验方法电路分析课程程实验实例1/4/2023321/4/202333Proteus实验验室的建设设PROTEUS实验验室产生的的背景传统电子类类学科专业业实验室存存在的问题题PROTEUS实验验室建设的的必要性PROTEUS实验验室架构PROTEUS实验验方法电路分析课课程实验实实例模电课程实实验实例1/4/2023341/4/202335Proteus实实验验室室的的建建设设PROTEUS实实验验室室产产生生的的背背景景传统统电电子子类类学学科科专专业业实实验验室室存存在在的的问问题题PROTEUS实实验验室室建建设设的的必必要要性性PROTEUS实实验验室室架架构构PROTEUS实实验验方方法法电路路分分析析课课程程实实验验实实例例模电电课课程程实实验验实实例例数电电课课程程实实验验实实例例1/4/2023361/4/202337Proteus实实验验室室的的建建设设PROTEUS实实验验室室产产生生的的背背景景传统统电电子子类类学学科科专专业业实实验验室室存存在在的的问问题题PROTEUS实实验验室室建建设设的的必必要要性性PROTEUS实实验验室室架架构构PROTEUS实实验验方方法法电路路分分析析课课程程实实验验实实例例模电电课课程程实实验验实实例例数电电课课程程实实验验实实例例嵌入入式式系系统统课课程程实实验验实实例例1/4/2023381/4/202339Proteus实验验室的的建设设PROTEUS实验验室产产生的的背景景传统电电子类类学科科专业业实验验室存存在的的问题题PROTEUS实验验室建建设的的必要要性PROTEUS实验验室架架构PROTEUS实验验方法法PROTEUS实验验平台台的优优越性性1/4/202340Proteus实验验室的的建设设PROTEUS实验验室产产生的的背景景传统电电子类类学科科专业业实验验室存存在的的问题题PROTEUS实验验室建建设的的必要要性PROTEUS实验验室架架构PROTEUS实验验方法法PROTEUS实验验平台台的优优越性性实现实实验教教学系系统改改革的的目标标综合型型实验验室目目标开放型型实验验室目目标先进型型实验验室目目标创新型型实验验室目目标易管理理维护护型实实验室目标标1/4/202341Proteus实验验室的的建设设PROTEUS实验验室产产生的的背景景传统电电子类类学科科专业业实验验室存存在的的问题题PROTEUS实验验室建建设的的必要要性PROTEUS实验验室架架构PROTEUS实验验方法法PROTEUS实验验平台台的优优越性性实现实实验教教学系系统改改革的的目标标实现实实验教教学内内容改改革的的目标标实现实实验教教学内内容改改革制定新新实验验教学学大纲纲编写新新实验验教材材和实实验指指导书书更新传传统的的基础础型实实验开设综综合型型实验验开设创创新型型实验验实现个个性化化培养养目标标培养操操作能能力院院校，，可侧侧重于于基础础性实实验；；培养综综合性性能力力院校校，可可侧重重综合合性实实验；；培养学学生创创新性性能力力的院院校，，侧重重创新新性实实验。。1/4/202342Proteus实验验室的的建设设PROTEUS实验验室产产生的的背景景传统电电子类类学科科专业业实验验室存存在的的问题题PROTEUS实验验室建建设的的必要要性PROTEUS实验验室架架构PROTEUS实验验方法法PROTEUS实验验平台台的优优越性性实现实实验教教学系系统改改革的的目标标实现实实验教教学内内容改改革的的目标标减少产产品开开发时时间及及降低低开发发成本本1/4/2023431/4/202344Proteus实验室室的建设设PROTEUS实验室室产生的的背景传统电子子类学科科专业实实验室存存在的问问题PROTEUS实验室室建设的的必要性性PROTEUS实验室室架构PROTEUS实验方方法