高職電類專業虛擬仿真技術探究

王海波

摘要：本文結合高職機電類專業課程的實際特點，闡述了幾種常用仿真軟件在機電專業課程中的應用，實踐表明，機電專業引入虛擬仿真技術，可以克服傳統教學中的一些不足，使教學過程靈活、直觀，培養了學生的綜合實踐和創新能力。

關鍵詞：虛擬仿真；電類專業；實踐；創新能力

中圖分類號：TP391.9 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2019）01-0235-02

0 引言

高等職業院校應用型人才培養的特點是更強調應用型知識，強調理論和實踐相結合，強調技術在實際生產中的應用。因此，實踐教學模式和實踐教學體系對培養高職學生綜合能力和創新能力起著關鍵作用。近年來，越來越多的虛擬仿真技術被融入高職院校的實踐教學中。主要包括Multisim、Proteus和LabVIEW等幾種仿真軟件。本文以Proteus在單片機技術中的應用為例，說明仿真軟件在高職院校專業課程中的應用。

1 幾種常用的電類專業課程虛擬仿真軟件介紹

虛擬仿真技術在電類專業課程教學中的應用主要通過Multisim，Proteus，MATLAB，LabVIEW等專用仿真軟件實現。將這些虛擬仿真軟件集成到高職院校電類課程教學中，可以幫助學生更好地掌握抽象的專業理論知識。

1.1 Multisim仿真軟件的應用

Multisim仿真軟件包括頻譜分析儀，示波器，萬用表和其他復雜的電子設備，主要應用于電類專業基礎課程，如模擬電子技術，數字電子技術，電路分析等。合理的融入Multisim仿真軟件，可以使枯燥抽象的理論知識更加生動，直觀，為后續的專業課程打下堅實的基礎。

1.2 Proteus仿真軟件的應用

Proteus軟件是一款極好的單片機應用開發平臺，它以其特有的虛擬仿真技術很好地解決了單片機及其外圍電路的設計和協同仿真問題，可以在沒有單片機實際硬件的條件下，利用計算機進行虛擬仿真，實現單片機系統的軟、硬件協同設計[1]。因此，Proteus仿真軟件經常用于單片機技術的教學。

1.3 LabVIEW仿真軟件的應用

LabVIEW仿真軟件為虛擬儀器開發提供良好環境，即運用程序流程圖，幾乎不進行代碼編寫操作，便可實現虛擬儀器的搭建工作[2]。在以下與電氣工程相關的專業課程中，如信號和系統，數字信號處理和自動控制原理等，學生需要學習更多的數學公式，而且一些內容更抽象。特別是一些對信號的分析增加了學生學習和理解的難度，在這一類的課程中引入LabVIEW仿真軟件，可以在一定程度上提高教學效率。

2 虛擬仿真教學應用實例

由于電類行業涉及大量課程，比如電氣和電子技術、模擬與數字電路、微控制器技術、 PLC技術以及其他控制類等課程幾乎都可以利用仿真軟件平臺進行仿真演示。本文不可能一一列出所有課程的仿真示例，僅以在單片機技術中的應用為例加以說明。

在傳統單片機應用技術的教學中，主要闡述了單片機的硬件結構，編程語言，程序設計和片上片外接口電路。相對來說，該課程還是比較抽象和枯燥。這種教學模式最大的特點是側重單片機的內部結構和指令系統的講解，輕單片機在智能控制、儀器儀表、家用電器的實際應用。很難在課堂上真正反映MCU的實際運行過程，嚴重影響學生的學習積極性。這不利于工程應用技術人員的培養。如果你想在課堂上演示，你需要使用很多硬件設備。另外，由于單片機實驗設備器件體積小，學生很難看到示范現象，教學效果不佳。

下面以基于Proteus仿真軟件的數字電壓表的設計為例加以介紹，ADC0808的時鐘輸入采用Proteus提供的時鐘源，頻率設為100KHz。此時的可調電阻值為電阻值的50%，即剛好為模擬電壓的一半，所以電壓應該為2.50V，而實際顯示的是2.47V，說明有0.03V的誤差，如果采用分辨率更高的A/D轉換器則可以進一步降低誤差[3]。仿真效果如圖1所示。

3 結語

實踐證明，虛擬仿真技術在機電專業課程中的應用可以緩解教學資源的不足。它還為學生自由探索學習問題，培養學生自主創新能力提供了良好的平臺。不過，仿真技術在不斷地進步發展，電類專業課程課堂教學與仿真技術相結合，也會不斷推進仿真教學的發展與變革[4]。

參考文獻

[1] 徐陽，徐愛鈞.現代虛擬仿真技術在單片機教學中的應用[J].工業和信息化教育，2013（07）：28-30.

[2] 彭慧.論現代實驗教學中虛擬仿真技術的應用[J].赤峰學院學報（自然科學版），2016（04）：266-267.

[3] 蔣輝平，周國雄.基于Proteus的單片機系統設計與仿真實例[M].北京：機械工業出版社，2009：224-231.

[4] 宋珍偉.基于仿真技術的高職電類課程課堂教學研究[J].科教文匯，2016（10）：106-107.

Abstract：Combining with the practical characteristics of electromechanical courses in Higher Vocational colleges， this paper expounds the application of several commonly used simulation software in electromechanical courses. Practice shows that the introduction of virtual simulation technology in Electromechanical Specialty can overcome some shortcomings in traditional teaching， make the teaching process flexible and intuitive， and cultivate students comprehensive practice and innovation ability.

Key words：virtual simulation； electrical specialty；practice；innovation ability