Proteus用于電氣信息類實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的實(shí)踐探究

楊曉輝

摘要：虛擬仿真技術(shù)是一項(xiàng)比較先進(jìn)的技術(shù)，它是建立計(jì)算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)之上來實(shí)現(xiàn)的，通過該項(xiàng)技術(shù)，我們僅僅需要計(jì)算機(jī)以及Proteus軟件就能進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，通過虛擬的技術(shù)來實(shí)現(xiàn)一些實(shí)驗(yàn)過程。本文利用Proteus軟件來電氣自動(dòng)化專業(yè)的相關(guān)課程中進(jìn)行使用，利用虛擬軟件來完成教學(xué)任務(wù)，通過這種措施來對教學(xué)進(jìn)行改革，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)學(xué)生的目的。

關(guān)鍵詞：Proteus 虛擬仿真 數(shù)字電子技術(shù)

中圖分類號(hào)： TP391.9文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）05（a）-0000-00

Proteus軟件是一套對電路進(jìn)行分析的仿真軟件，由英國一家公司開發(fā)研究成果，該系統(tǒng)主要是包括電路原理仿真設(shè)計(jì)、印刷電路板設(shè)計(jì)等程序。Proteus軟件可以利用Windows系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)，然后對各種電路以及元器件進(jìn)行模擬仿真。Proteus軟件能夠?qū)⑻摂M電路要單片機(jī)等有效的結(jié)合，并且利用該軟件還可以進(jìn)行調(diào)試，同時(shí)能夠?qū)﹄娐吩韴D進(jìn)行繪制。

電氣自動(dòng)化專業(yè)的課程包括、電子技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)以及信息處理等等內(nèi)容，屬于技術(shù)型人才，利用Proteus軟件可以對電子信息類的教學(xué)產(chǎn)生較大影響，極大的改善教學(xué)質(zhì)量，同時(shí)利用該軟件也能有效改善學(xué)生的創(chuàng)新能力以及動(dòng)手能力。

1、虛擬仿真概述

虛擬仿真軟件的應(yīng)用能夠以虛擬的形式將所模擬的實(shí)體形象的表達(dá)出來，通過將模擬的對象在仿真軟件中整合到一起，為我們提供虛擬的實(shí)際效果來。虛擬仿真主要的影響因素為操作人員、系統(tǒng)以及虛擬的環(huán)境等三方面內(nèi)容。虛擬仿真主要是為了能夠形成一個(gè)能使人感受其環(huán)境的系統(tǒng)，利用虛擬仿真軟件模擬的環(huán)境可以從視覺、聽覺等多方面來為用戶提供服務(wù)，并且利用該軟件制造的環(huán)境可以實(shí)現(xiàn)以假弄真的作用。需要注意的是，虛擬仿真軟件實(shí)現(xiàn)的環(huán)境需要借助真實(shí)環(huán)境中的一些實(shí)際特征，虛擬環(huán)境中的聲音、圖像等必須與真實(shí)存在向協(xié)調(diào)，并且行為特征等等方面的內(nèi)容需要同真實(shí)環(huán)境具有一致性的特點(diǎn)。

虛擬仿真是建立在計(jì)算機(jī)、多媒體以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等實(shí)現(xiàn)的仿真技術(shù)，仿真系統(tǒng)的運(yùn)行必須要有完善的系統(tǒng)模型。仿真系統(tǒng)一般是利用數(shù)學(xué)模型來實(shí)現(xiàn)的。虛擬實(shí)驗(yàn)的開展能夠幫助學(xué)生獲得一定的學(xué)習(xí)能力，但是虛擬實(shí)驗(yàn)仍然不能代替真實(shí)環(huán)境的效果，學(xué)生許多的學(xué)習(xí)技能仍然需要真實(shí)環(huán)境來實(shí)現(xiàn)。通過虛擬實(shí)驗(yàn)的開展，可以幫助學(xué)生感受各種問題的環(huán)境，進(jìn)而尋找解決問題的方式，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，這種模擬的方式不能與真實(shí)環(huán)境還是存在一定的差距，必須要靠學(xué)生專業(yè)技能來解決。為此，虛擬實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用必須要選擇合理的范圍，它適用于原理及概念等方面的實(shí)驗(yàn)，對于實(shí)際的操作還是存在一定差距，并且學(xué)生實(shí)際操作能力的培養(yǎng)需要在真實(shí)環(huán)境中來進(jìn)行鍛煉。

虛擬實(shí)驗(yàn)是利用經(jīng)驗(yàn)來為學(xué)生提供一個(gè)探索的學(xué)習(xí)環(huán)境，學(xué)生對電路原理等進(jìn)行檢驗(yàn)時(shí)，通過該仿真軟件即可獲得驗(yàn)證結(jié)果，在實(shí)驗(yàn)中學(xué)生可以通過觀察來對課本知識(shí)進(jìn)行理解，通過試驗(yàn)的過程、實(shí)驗(yàn)方法以及實(shí)驗(yàn)結(jié)果來對知識(shí)獲得基本的掌握。仿真軟件在實(shí)際的應(yīng)用中，學(xué)生可以對知識(shí)的形成有初步的了解，并且學(xué)生可以發(fā)揮自己的想象能力，通過實(shí)驗(yàn)過程來培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力。虛擬實(shí)驗(yàn)在教學(xué)中可以部分的替代真實(shí)環(huán)境，同時(shí)也能為真實(shí)的實(shí)驗(yàn)提供準(zhǔn)備工作。

虛擬實(shí)驗(yàn)在電氣信息類的教學(xué)過程中需要注意以下幾點(diǎn)：（1）培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立操作能力；（2）利用課題來進(jìn)行探索；學(xué)校的知識(shí)一般都是按照主題來進(jìn)行設(shè)置，我們按照一定的課題來進(jìn)行探索培養(yǎng)學(xué)生的邏輯能力，進(jìn)而幫助學(xué)生培養(yǎng)綜合能力的運(yùn)用，幫助他們解決問題。（3）提高學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，通過學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作學(xué)習(xí)的過程來增強(qiáng)學(xué)生的互動(dòng)能力，進(jìn)而加強(qiáng)相互交流的能力，使得實(shí)驗(yàn)過程能夠順利的進(jìn)行。在具體的教學(xué)過程中，教師必須要幫助學(xué)生正確使用仿真軟件，利用虛擬同真實(shí)環(huán)境的共同點(diǎn)，正確處理虛實(shí)之間的關(guān)系。

2、Proteus軟件在電氣信息類實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用分析

2.1、電子技術(shù)中的仿真應(yīng)用

電子技術(shù)是一門重要的基礎(chǔ)課程，在該課程學(xué)習(xí)中，電路模擬是一項(xiàng)重要的課程。在該課程中，電路放大是電路模擬中的一項(xiàng)基礎(chǔ)。同時(shí)，該電路理解起來是非常困難的，尤其是靜態(tài)分析。Proteus 軟件在電路放大中的應(yīng)用主要包括這些內(nèi)容，將電流表、示波器以及電壓指針等設(shè)備標(biāo)識(shí)到電路放大圖中，然后將仿真的最終結(jié)構(gòu)與理論值進(jìn)行對比分析。

電路放大的靜態(tài)分析主要如下，晶體管的輸出以及輸入對應(yīng)工作點(diǎn)為靜態(tài)工作點(diǎn)。同時(shí)，該靜態(tài)工作點(diǎn)的選擇對電路的最終放大質(zhì)量能否造成一定的影響。在實(shí)驗(yàn)過程中，我們必須要保證信號(hào)在輸入的過程中晶體管一直保持放大的狀態(tài)，避免出現(xiàn)飽和失真的現(xiàn)象。我們利用Proteus 軟件在電路放大中的實(shí)驗(yàn)，可以為學(xué)生提供需要的波形，并且在實(shí)驗(yàn)過程中電路中的信號(hào)、電阻等參數(shù)都能進(jìn)行調(diào)整，并且在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后還可以再次仿真幫助學(xué)生掌握理論知識(shí)，該實(shí)驗(yàn)對場地沒有太高的要求。

2.2、數(shù)字電子技術(shù)的應(yīng)用

數(shù)字電子技術(shù)涉及的內(nèi)容包括集成元器件、邏輯門電路、觸發(fā)器等內(nèi)容。在數(shù)字電子技術(shù)當(dāng)中，目前應(yīng)用比較廣泛時(shí)序電路一般是計(jì)數(shù)器，它可以為時(shí)鐘的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，并且還可以進(jìn)行定時(shí)以及數(shù)字運(yùn)算等等。計(jì)數(shù)器不同芯片之間的連接方式有很多種，常見的有串行進(jìn)位方式、并行進(jìn)位方式、整體置零方式和整體置數(shù)方式。本文對并行進(jìn)位的連接方式進(jìn)行簡單介紹，該連接是通過低位片的輸出信號(hào)來控制高位片的信號(hào)。

Proteus 軟件在數(shù)字電子技術(shù)中的仿真應(yīng)用具體如下。先下安裝元器件，包括芯片、信號(hào)發(fā)生器、數(shù)碼管以及LOGICTOGGLE 等等。時(shí)鐘的頻率我們可以選擇為1Hz，計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)頻率為每秒一次。在具體的仿真實(shí)驗(yàn)當(dāng)中，啟動(dòng)Proteus 軟件后，數(shù)碼管開始計(jì)數(shù)，并且到一定程度后數(shù)碼管可以循環(huán)技術(shù)。這也需要對數(shù)碼管進(jìn)行設(shè)置，如果要設(shè)置多位數(shù)的計(jì)數(shù)，我們需要添加主芯片以及數(shù)碼管等元器件。通過實(shí)際教學(xué)我們也能發(fā)現(xiàn)，Proteus 軟件在數(shù)字電子技術(shù)中的應(yīng)用，它可以靈活的為學(xué)生提供幫助，并且在具體的使用中受各種芯片的影響比較小。學(xué)生可以利用仿真軟件靈活的設(shè)計(jì)各種電路，并且各種元器件的使用也多呈現(xiàn)出多樣化，實(shí)驗(yàn)的結(jié)果同實(shí)際電路產(chǎn)生的效果相同，并且通過試驗(yàn)過程也能加深學(xué)生的理解，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣也比較高。

此外，Proteus 軟件還可以應(yīng)用到單片機(jī)的教學(xué)當(dāng)中，單片機(jī)的實(shí)踐教學(xué)對學(xué)生來說是非常重要的。傳統(tǒng)的實(shí)踐課程，學(xué)校需要配備設(shè)備以及實(shí)驗(yàn)儀器，并且需要專門的場地來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。利用仿真軟件則僅僅需要較低的資金即可實(shí)現(xiàn)，通過該軟件能夠模仿單片機(jī)的各項(xiàng)功能，為學(xué)生提供學(xué)習(xí)的場地。

總結(jié)：

Proteus 軟件在電氣信息類教學(xué)的應(yīng)用具有較好的優(yōu)勢，學(xué)校投入的資金比較少，并且學(xué)生可以自己進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)的過程以及結(jié)果均與實(shí)際發(fā)生的環(huán)境相類似。此外，該軟件的應(yīng)用能夠提高學(xué)生的創(chuàng)造能力，極大的改善的教學(xué)質(zhì)量，對學(xué)生的專業(yè)素質(zhì)提高來說有很大的幫助。

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