Proteus simülasyon yazılımının elektrik mesleği derslerinde uygulanması üzerine araştırma
Zhu Rongtao 1, Xu Aijun 2
(1. Mühendislik ve Teknoloji Okulu, Yangtze Üniversitesi, Jingzhou, Hubei 434020; 2. Telekomünikasyon Okulu, Yangtze Üniversitesi, Jingzhou, Hubei 434023)
: Proteus simülasyon yazılımının elektrik mesleği derslerinde uygulanmasının mevcut tek durumu ve sorunları göz önüne alındığında, öğrencilerin ilgili ders bilgisini anlamasını ve karşılıklı anlayışını geliştirmek için Proteus simülasyon yazılımının elektrik mesleği derslerinde karşılıklı entegrasyonunun ve tanıtımının vurgulanması önerilmektedir. Artık belirli bir kursla sınırlı değil. Kombine teorik analiz temelinde, önce analog elektronik teknolojisinde DC voltaj dengeleyici devresini simüle etmek için Proteus'u kullanın, ardından dijital elektronik teknolojisinde analogdan dijitale dönüştürme devresinin donanım simülasyonunu gerçekleştirmek için Proteus'u kullanın ve son olarak DC voltaj dengeleyici devresini ve analogdan dijitale dönüştürme devresini birleştirin Tek çipli bilgisayar sistemine uygulayın, eklem simülasyon testini sürdürmek için Proteus yazılımını kullanın. Pratik öğretim sonuçları, bu yöntemin öğrencilerin öğrendikleri elektrik mesleği derslerini daha iyi anlamalarına ve tanımalarına yardımcı olabileceğini ve büyük ölçüde öğrencilerin elektrik mesleği derslerine olan ilgisini ve coşkusunu artırabileceğini göstermektedir.
: Simülasyon; DC voltaj regülatör devresi; analogdan dijitale dönüştürme; tek çipli mikrobilgisayar
TP368.1; TN79; TN710-4 Belge tanımlama kodu: ADII: 10.19358 / j.issn.1674-7720.2017.08.028
Alıntı biçimi : Zhu Rongtao, Xu Aijun.Proteus simülasyon yazılımının elektriksel mesleki kurslarda uygulanması üzerine araştırma J. Mikrobilgisayar ve Uygulama, 2017,36 (8): 88-91.
0 Önsöz
* Finanse Edilen Proje: Yangtze Üniversitesi Mühendislik ve Teknoloji Fakültesi Öğretim Araştırma Fonu Projesi (2016JY07) Proteus, şematik çizimden, kod hata ayıklamasından tek çipli ve çevresel devrelerin birlikte simülasyonuna, tek tıklamayla PCB tasarımına geçişe kadar dünyaca ünlü bir EDA aracıdır (simülasyon yazılımı). Konseptten ürüne kadar eksiksiz tasarımı gerçekleştirin. Öğretim alanında Proteus, aşağıdakilere uygulanabilecek devasa bir öğretim kaynağıdır: (1) analog devrelerin ve dijital devrelerin öğretilmesi ve deneysel simülasyonu; (2) tek çipli ve gömülü sistem yazılımının öğretilmesi ve deneysel simülasyonu; (3) mikro denetleyiciler Sistem kapsamlı deney simülasyonu; (4) Yenilik deneyi ve mezuniyet tasarım simülasyonu. İletişim mühendisliği, elektronik bilgi mühendisliği, otomasyon ve ölçüm ve kontrol teknolojisi ve enstrümantasyon olmak üzere 4 ana akım elektrik ana dalı vardır. Dört ders: Devre Analizinin Temelleri, Analog Elektronik Teknolojisi, Dijital Elektronik Teknolojisi ve Tek Çipli Mikrobilgisayarların İlkeleri ve Uygulamaları, dört ana elektrik için genel derslerdir ve dört dersin tamamı Proteus kullanılarak simülasyonda öğretilebilir. Bu nedenle, bu projenin araştırması Güçlü uygulama değeri ve promosyon değeri.
Geçtiğimiz beş yıl içinde, Proteus [14] ile ilgili referanslar, Proteus yazılımının yalnızca belirli bir elektrik mesleği kursundaki uygulamasını inceledi ve Proteus yazılımını elektrik profesyonel kurslarında sistematik olarak uygulamadı. çalışma. Bu nedenle, bu makale, elektrik derslerinin nispeten bağımsız olgusunu çözmek için yararlıdır, bu da onu belirli bir kurstan ziyade birbirini tamamlayan ve destekleyen organik bir bütün haline getirir, böylece öğrenciler daha yüksek bir seviyeden elektrik derslerini öğrenebilirler. Mesleki dersler, öğrencilerin neden bu dersleri iyi öğrenmeleri gerektiğini ve bu derslerin kullanımlarını anlamalarını sağlayabilir.
1 DC güç kaynağı simülasyonu
DC stabilize güç kaynağı, analog elektronik teknoloji kursunun çok önemli bir parçasıdır.Analogdan dijitale dönüştürme yongaları, dijitalden analoğa dönüştürme yongaları ve tek yongalı mikrobilgisayarlar gibi birçok dijital yonga, normal çalışma sırasında kararlı bir ± 5 V DC voltaj kaynağı gerektirir.
DC güç kaynağı temel olarak dört bölümden oluşur: güç transformatörü, doğrultucu devresi, filtre devresi ve voltaj dengeleyici devresi. Güç transformatörü, 220 V, 50 Hz'lik AC voltajını gerekli voltaj sinyaline dönüştürür ve ardından AC gücünü, redresör devresi aracılığıyla titreşimli bir DC voltajına dönüştürür ve ardından daha büyük dalgalı voltajı filtre devresinden filtreler ve sonunda 7805 ve 7905'i geçer. Voltaj regülatörü çipinden oluşan voltaj regülatör devresi, gerekli ± 5V kararlı voltajı elde eder [5].
DC voltaj dengeleme devresinin simülasyon testi şematik diyagramı Şekil 1'de gösterilmektedir. Testten sonra: 220 V ve 50 Hz AC voltajı girildiğinde, çıkış terminalinde elde edilen voltaj +5,01 V ve -5,02 V olup, 5 V teorik değeriyle karşılaştırılır. Hatalar% 0,2 ve% 0,4'tür ve bu da yaygın olarak kullanılan dijital yongaların güç kaynağı gereksinimlerini daha iyi karşılayabilir.
2.1 ADC0808'e Giriş
Şekil 2 ADC0808 iç yapı diyagramı ADC0809, 8 analog giriş kanalı, dönüşüm başlatma-durdurma kontrolü, analog giriş voltaj aralığı 0 ~ + 5 V, dönüşüm süresi 100 s olan dijital devrede klasik bir A / D dönüştürücüdür, İç yapı Şekil 2'de gösterilmektedir. ADC0808'in pin fonksiyonları aşağıdaki şekilde açıklanmıştır: IN0 ~ IN7 analog edinim kanallarıdır; ADDA, ADDB ve ADDC, 8 analog örnekleme kanalından birini seçmek için kullanılır; ALE, örnekleme kanallarını kilitlemek için kullanılan giriş sinyalidir, yüksek seviye geçerlidir; BAŞLAT Giriş sinyali analogdan dijitale dönüşümü başlatmak için kullanılır, yüksek seviye etkilidir; EOC A / D dönüşüm bitiş sinyalidir, yüksek seviye analogdan dijitale dönüşümün sonunu gösterir ve düşük seviye analogdan dijitale dönüşümün devam ettiğini gösterir; OE, dönüşüm bittiğinde giriş sinyalidir , OE yüksekse, dönüştürme verilerinin D0 ~ D7'den çıkmasına izin verilir; CLK, saat darbesi giriş terminalidir ve saat frekansının 640 kHz'den yüksek olmaması gerekir; VREF +, VREF- referans voltaj giriş terminalleridir ve tipik değerler sırasıyla +5 V'tur. Ve 0 V; VCC +5 V güç kaynağına bağlanır ve GND topraklanır [6].
2.2 ADC0808 zamanlama diyagramı ve işlem adımları
ADC0808'in çalışma akış şeması Şekil 3'te gösterilmektedir. Bu nedenle, ADC0808'in çalışması aşağıdaki 4 adıma bölünmüştür:
(1) 3 bitlik bir adres girin ve ALE = 1 yapın, adresi adres mandalında saklayın ve adres kod çözücü tarafından kod çözüldükten sonra 8 analog kanaldan karşılaştırıcıya bir analog miktar seçin;
(2) BAŞLAT'a yüksek bir darbe gönderin, BAŞLAT'ın yükselen kenarı ardışık yaklaşma kaydını sıfırlar, düşen kenar A / D dönüşümünü başlatır ve EOC sinyalini düşük yapar;
(3) Dönüşüm bittiğinde, dönüşümün sonucu çıktı üç durumlu mandalına gönderilir ve EOC sinyali, CPU'ya dönüşümün tamamlandığını bildirmek için yüksek bir seviyeye geri döner;
(4) CPU, OE'yi yüksek bir seviye yapmak için bir veri okuma talimatını yürüttüğünde, D0 ~ D1 çıkış terminallerinden verileri okur.
2.3 ADC0808'in donanım testi
ADC0808'in donanım simülasyon testi şematik diyagramı Şekil 4'te gösterilmektedir. ADDA, ADDB ve ADDC'nin tümü, analog örnekleme kanalı 0'ın seçildiğini göstermek için topraklanmıştır.Özel test adımları aşağıdaki gibidir: (1) ALE pinini yüksek seviyeli bir kilit yapmak için önce ALE düğmesini serbest bırakın Analog kanal 0'ı kaydedin, ardından START düğmesini bırakın, ardından START düğmesini ve START düğmesini kapatın, böylece START, A / D dönüşümünü başlatmak için yüksek bir darbe üretir; (2) EOC pininin düşükten yükseğe değiştiğini gördüğünüzde , Bu, A / D dönüşümünün bittiği anlamına gelir, ancak şu anda karşılık gelen bir LED ışığı yanmaz, çünkü OE henüz yüksek değildir; (3) OE pinini yüksek yapmak için OE düğmesini bırakın, göreceksiniz 0 kanalının voltaj değerine karşılık gelen ledler yanacaktır. Teorik olarak, A / D örneklemesinin voltaj değeri ile çıkış pini arasındaki ilişki şöyledir: analog örnekleme voltaj değeri = 5 * A / D dönüştürme sonucu / 255.
Önce kayan reostayı voltaj gösterim numarasının 0 V olduğu konuma ayarlayın ve ardından donanım testinin adımlarını izleyin, Tablo 1'de kaydedilen 0 V voltaj değerine karşılık gelen A / D dönüştürme sonucunu alacaksınız. Sırasıyla yukarıdaki adımları tekrarlayın. Ölçülen voltaj gösterimleri, Tablo 1'de kaydedilen A / D dönüştürme sonuçlarına karşılık gelen 1,25 V, 2,5 V, 3,75 V ve 5 V'dir. Simülasyon test sonuçları, teorik analiz sonuçlarıyla tutarlıdır ve donanım test yöntemlerinin ve adımlarının doğru olduğunu gösterir.
3 veri toplama sistemi simülasyonu
Çok kanallı veri toplama sistemi üç bölümden oluşur: DC stabilize güç kaynağı, tek çipli minimum sistem ve ADC0808 analogdan dijitale dönüştürme. DC stabilize güç kaynağı, analog elektronik teknolojisindeki dersin içeriğidir, tek çipli mikrobilgisayarın minimum sistemi, tek çipli mikrobilgisayar kursu ilkesinin ve uygulamasının içeriğidir ve ADC0808 analogdan dijitale dönüştürme modülü, dijital elektronik teknoloji dersinin içeriğidir. Bu küçük yönden, elektrik ana dallarındaki birçok dersin entegre, karşılıklı olarak pekiştirici ve organik olarak koordine edildiği görülebilir, ancak farklı derslerin vurgusu farklıdır. ADC0808 donanım testi, düşük seviyeyi belirtmek için düğmeye basma ve yüksek seviyeyi belirtmek için düğmeyi bırakma gibi düğmelerin iki durumunu anladığınız sürece MCU programlama hizmetleri içindir. Mikrodenetleyicinin I / O pinleri tam olarak iki duruma sahiptir, yani yüksek seviye ve düşük seviye, ardından mikrodenetleyicinin I / O pinleri düğmeleri değiştirmek için kullanılabilir ve ilgili pinler yüksek seviyelerde çıktı verecek şekilde programlanabilir. Veya düşük seviye.
Veri toplama sisteminin simülasyon devresinin şematik diyagramı Şekil 5'te gösterilmektedir. DC güç kaynağı, mikro denetleyicinin ve ADC0808'in normal çalışması için kararlı bir DC voltajı sağlar.
Veri toplamanın ana programı aşağıdaki gibidir [7]:
geçersiz ana
{uint reklamı;
süre (1)
{
ADDC = 0; ADDB = 0; ADDA = 0; // Kanal 0'ı seçin
ALE = 1; START = 1; // Pimi yükseğe koy
Delay20us; // Gecikme örnekleme kanalını kilitlemek için kullanılır
ALE = 0; START = 0; // Pimi yüksek seviyeye ayarla
while (! EOC); // EOC pini yüksek, dönüşümün sonunu gösterir
OE = 1; // OE pinini yüksek seviyeye ayarla
ad = P1;
P0 = reklam;
OE = 0; // Veri çıkışını devre dışı bırakmak için OE'yi düşük olarak ayarlayın
}
}
Simülasyon testinden sonra, veri toplama sistemi simülasyonunun test sonuçları Tablo 1'dekilerle aynıdır ve bu da dijital çipin ilk olarak donanım testinin MCU programının yazılmasına faydalı olduğunu ve öğrencilerin dijital çip anlayışını derinleştirdiğini göstermektedir. Tek çipli bir bilgisayar programını nasıl yazacağınızı bilmediğinizde veya yazılı program beklenen sonuçları göstermediğinde, problemi bulmak için dijital çip donanım testi ile başlayabilirsiniz.
4. Sonuç
Elektrik ana dallarında birçok dersin öğretiminde, öğretmenler genellikle öğrencilerin öğrendiklerini daha iyi anlamalarına yardımcı olan Proteus simülasyon yazılımını kullanacaklardır, ancak daha önemli olan nokta, öğrenilen bilgilerin diğer elektrik dallarında olduğunu vurgulamaktır. Derste kullanılacak ve Proteus simülasyon yazılımı ortak simülasyon testleri için de kullanılabilir, böylece öğrenciler Proteus simülasyon yazılımının sadece öğrendikleri dersleri anlamalarına değil, aynı zamanda elektrik ana dallarındaki diğer dersleri öğrenmelerine de yardımcı olabileceğini anlayacaklardır.
Uygulama, bu projenin araştırmasının yalnızca öğrencilerin öğrenmeye olan ilgisini ve derslerin öğretme kalitesini artırmakla kalmayıp, aynı zamanda öğrencilerin elektrik mesleği dersleri hakkında daha yüksek bir anlayışa sahip olmalarını sağladığını ve aynı zamanda nispeten bağımsız elektrik mesleği dersleri fenomenini çözdüğünü kanıtlamıştır. , Organik ve verimli bir bütün haline getirin.
Referanslar
[1] Wang Haiyan, Yang Yanhua, Proteus ve Keil yazılımının tek çipli deney öğretiminde uygulanması J. Laboratuvar Araştırma ve Keşif, 2012, 31 (5): 88-91.
2 Hou Xiangfeng, Zhou Zhaofeng Proteus'un analog elektronik teknoloji öğretiminde uygulanması J. Journal of Hubei Normal University (Natural Science Edition), 2012, 32 (4): 114-118.
[3] Wang Ershen, Pang Tao, Li Peng, ve diğerleri Dijital devre derslerinin öğretiminde Multisim ve Proteus simülasyonunun uygulanması J. Laboratuvar Teknolojisi ve Yönetimi, 2013, 30 (3): 78-81.
4 Hu Zhongyu, Yue Qiang, Ren Jie, vb. Proteus simülasyonuna dayalı elektrik ve elektronik derslerde yeniliklerin öğretilmesi J. Laboratuvar Teknolojisi ve Yönetimi, 2016, 33 (4): 128-130.
[5] Kang Huaguang. Electronic Technology Basic Simulation Part (Sixth Edition) [M]. Beijing: Higher Education Press, 2013.
6 Bi Manqing. Electronic Technology Experiment and Curriculum Design (Third Edition) M. Beijing: Mechanical Industry Press, 2011.
[7] Xu Aijun, Xu Yang Tek-çipli Mikrobilgisayar İlkesi ve Uygulaması Proteus Sanal Simülasyon Teknolojisine Dayalı M Beijing: Mechanical Industry Press, 2013.
