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标题 Proteus仿真软件在数字逻辑实验中的应用
范文 余红珍 于斌

摘 要:以基本逻辑门实验为例,介绍仿真实验设计步骤及仿真过程。将Proteus 仿真软件应用到数字与逻辑课程实验教学中,可丰富实践教学资源,方便学生课后实验,有利于学生实践能力和创新能力的培养。
关键词:数字逻辑;Proteus仿真软件;虚拟仪器
DOIDOI:10.11907/rjdk.151314
中图分类号:TP301 文献标识码:A 文章编号:1672-7800(2015)007-0052-02
0 引言
数字与逻辑是一门计算机专业实践性较强的专业基础课,是学习后续专业课程的基础。实践中,由于该课程教学知识点多,课堂教学缺乏实验演示,学生理解吃力,导致课程学习效果较差。“计算机仿真技术”是课堂教学和实践教学的重要内容,在数字与逻辑课程教学和实验中引入仿真软件很有必要。
1 Proteus介绍
Proteus是一款常见的EDA工具(仿真软件),从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真,一键切换到PCB设计,真正实现了从概念到产品的完整设计。它是目前唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台。Proteus 软件提供了30多个元件库,数千种涉及数字和模拟、交流和直流的元件,Proteus还提供了不同种类虚拟仪器和仪表,如示波器、逻辑分析仪、信号发生器、直流电压/电流表等,其丰富的测试信号可用于电路测试。这些测试信号包括模拟信号和数字信号,如它提供的图形显示功能,可以将线路上信号的变化以图形的方式实时显示出来,其作用与示波器相似,但功能更多。
2 应用举例
在“数字与逻辑”课堂理论教学中,根据具体教学内容,穿插进行仿真技术教学,可使理论知识形象化、生动化,采用PROTEUS演示来讲解繁琐而抽象的电路实例原理,可增强教学生动性和直观性。例如,在讲述任意进制计数器时,可以用集成计数器芯片如74LS161(74LS192)制作不同进制的计数器进行演示,使书本文字和电路立体化,促进和加强学生对知识的理解和记忆。
本文以基本TTL逻辑门的逻辑功能为例,详细介绍通过Proteu提供的各种分立元件和集成电路等元器件,以及丰富的调试测量工具进行实验的步骤。
2.1 元件设计
(1)首先启动Proteus ISIS仿真软件 ,选择Component Mode模式,按Pick From Library 键,从Category栏中选择74LS Series 模块。
(2)从Results表中选择74LS08 Quadruple 2-input Positive-AND Gates,并放置到绘图窗口。
(3)在Keywords编辑框中输入LOGICSTATE,在Results表中双击LOGICSTATE,选择该逻辑信号作为逻辑门电路的输入,放在两个与门的输入端一侧。
(4)在Keywords编辑框中输入LOGICPROBE,在Results表中双击LOGICPROBE,选择该逻辑测试作为逻辑门的输出检测,放置在与门的输出端一侧。
(5)将逻辑门的两个输入端分别连接到两个LOGICSTATE上,将其输出连接到LOGICPROBE,在Wire Label Mode模式下分别将两个输入端命名为“A”和“B”,输出端命名为“F”,还可以通过2D Graphics Test Mode模式为设计图命名。逻辑功能测试如图1所示。
(6)按仿真按钮进入仿真状态,分别单击A和B两个输入端的LOGICSTATE,设置其值为00,01,10,11,观察输出端FLOGICPROGE的变化。
根据不同输入对应的输出填写逻辑功能表。根据表中逻辑关系即可验证与门的逻辑功能,F=AB。
(8) 退出仿真状态。删除两个输入端的LOGICSTATE和输出端的LOGICPROBE。
2.2 虚拟仪器设计
(1) 在Generate Mode模式下选择DCLOCK,并放置与门的两个输入端。双击A输入端的DCLOCK图标,进入其属性设置窗口,将频率由1Hz改为100Hz。双击B输入端的DCLOCK图标,进入其属性设置窗口,将频率由1Hz改为200Hz.
(2)在Virtual Instruments Mode模式下选用示波器并放置到绘图窗口,分别将A、B、F引入示波器的A、B、C三个通道,如图2所示。
图2 与门的波形测试电路
2.3 仿真结果
按仿真按钮,可见示波器波形,如图3所示。从波形可见,只有当A和B两个输入通道的波形是高电平时,C通道的输出才是高电平。从而验证了正逻辑与门的逻辑关系F=AB。
用74LS32的或门替代绘图窗口中的74LS08,或用74LS136的异或门替代绘图窗口中的74LS32,用74LS00的与非门替代绘图窗口中的74LS32,重做以上实验可以分别验证其它逻辑门的功能。
3 结语
将Proteus 仿真软件应用到《数字与逻辑》课程实验教学中,帮助学生更好地理解和掌握理论知识,改变理论课堂难以进行硬件演示的不足,提高学生的学习兴趣,扩展学生的思路,也为学生提供了课外实验平台,有利于学生实践能力和创新能力的培养。
参考文献:
[1] 邵平凡.浅谈Proteus VSM在数字逻辑课程教学中的应用[J].2011(9):99-100.
[2] 余红珍,于斌,秦宗锋.基于Proteus的单片机实验系统设计[J]. 实验科学与技术,2012(12):175-177.
[3] 余红珍,于斌,秦宗锋.虚拟仿真技术在单片机实验中的应用[J].技术与应用,2012(12):121-122.
[4] 张文涛.PROTEUS仿真软件应用[M].武汉:华中科技大学出版社,2010.
[5] 薛守强 .Proteus在《高频电子线路》课程教学中的应用[J]. 软件导刊, 2015 ,14 (2): 121-123.
(责任编辑:陈福时)
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更新时间:2025/3/21 20:15:32