基于Proteus《數字電路》仿真實驗建設

朱曉茜

摘要：在《數字電路》實驗教學中采用采用protues軟件，進行數字電路電路設計與仿真，改善傳統《數字電路》實驗課程，培養學生的實驗分析和探究，來調高了電工電子專業課程中的教學質量。

關鍵詞：protues仿真；數字電路

在技工院校電學專業教學中，《數字電路》是一門必不可少的專業基礎課，但是由于教學內容比較抽象，需要采用配套的數字電路實驗來輔助學生更好地理解數字電路的相關知識點。同時學生也可以通過對數字電路實驗的學習，既鍛煉了自己的動手能力，又能提高邏輯分析判斷能力。

目前的數字電路實驗中，一般采用在數字電路實驗箱上現成電路通過接線完成，一般多為驗證性的簡單實驗，靈活性不高，此外由于在實驗課程中需要學生到實驗室，使用專用數字電路實驗箱，進行數字電路實驗。會涉及到各種儀器設備的使用和大量電子元器件的消耗。可以需要學生分組，2-3個學生為一組，一起動手操作。會涉及到部分同學在實驗課程中不能夠充分鍛煉自己的分析能力。

數電實驗教學應該與時俱進，可采用采Protues仿真軟件來實現數字電路實驗。實驗者可以在機房中采用Protues仿真軟件實現的各種虛擬實驗環境，學生和教師可以像在真實的環境中一樣，完成各種預定的數字電路實驗項目。增強學生對《數字電路》課程相關知識技能點的理解與認識，可調高教師的課堂教學效果。同時可以改善學生的學習習慣，有助于學生形成良好的自主學習能力和習慣，由“學會”轉變為“會學”。

一、Protues 仿真軟件介紹

Proteus是由英國Labcenter electronics公司開發的EDA工具軟件，其軟件界面直觀，使用方便，其電路仿真的交互化和可視化。Protues在在仿真中的應用，它的特點是：

（1）僅僅只需一臺電腦安裝Protues軟件，而實驗構建的電路中沒有實際消耗元器件，降低了實驗的成本。

（2）能在不變換電路元件的條件下，僅僅通過改變電路參數來改變電路的性能，實驗結果非常直觀。

（3）Protues提供了幾乎所有電子儀器――示波器、信號源等。學生直接可以獲得各種實驗結果，如輸入輸出波形、頻率特性曲線、動態變化曲線等。

Proteus虛擬仿真實驗，突破了實驗教學對客觀條件的依賴性（如設實驗室設備損耗等問題），滿足實際的課堂教學需要，是老師得力的教學助手工具，也是學生自主性和探索式學習平臺。在實際教學中，有助于及時調整和改進教學， 促使學生提高學習學習積極性， 完成學習任務。

二、Protues 仿真軟件在數字電路實驗中的應用

接下來以構建3位異步二進制加法計數器為例，講解proutes在數字電路中的應用。

異步二進制計數器是計數器中最基本最簡單的電路，它一般由觸發器連接而成，計數脈沖加到最低位觸發器的脈沖計數CP端，低位觸發器的輸出Q作為相鄰高位觸發器的時鐘脈沖

1.電路構建

打開Protues軟件，選擇JK觸發器74LS112來構建3位異步二進制加法計數器，并完成電路的連線，如圖1。

2.仿真分析

按下，protues仿真按鈕，進行3位二進制計數器的仿真。并進行觀察。3位異步二進制加法計數器預置輸出初始狀態是000。U1在計數脈沖CP下降沿時發生翻轉，如圖2，輸出結構變成001。

3.分析得到結論

通過實驗，可以由學生小結，教師點評，共同分析得到異步二進制加法計數器特點。

（1）二進制加法原則：逢二進一（1+1=10，即Q由1→0時有進位。）

（2）當低位觸發器由1變為0時，會輸出一個進位信號加到相鄰高位觸發器的計數輸入端

（3）每輸入一個計數脈沖，觸發器應當翻轉一次（即JK觸發器組成T′觸發器）

三、總結

Protues數字電路虛擬仿真實驗棄傳統的灌輸式教學方式，讓學生自主參與到教學中來，可以充分發揮學生的主動性和創造性。學生自主探索的學習活動，可使學生的創造能力得到提高，提高學生的學習興趣，來調高了電工電子專業課程中的教學質量，從而促進了課程資源開發與教學改革的實踐創新。

參考文獻：

[1]馬洪華，丁巖巖，《虛擬仿真在電子類實驗教學中的應用探討，課程教育研究：新教師教學，2016.09

[2]侯剛，《“模擬與數字電路”Proteus虛擬實驗教學設計》，實驗室科學，2016.8

[3]王祖析，《淺析高職實訓教學中虛擬仿真技術的應用》，電子世界， 2013.5