Proteus仿真技术在《数字电子技术》课程教学的应用

彭斐 吴敦辉 贾宁

1传统教学方式存在的问题

数字电子技术是高职高专电类专业入门性质的基础课，电路分析往往建立在逻辑推导基础上，通过真值表、卡诺图、状态图或波形图进行数字系统的分析与设计，缺乏直观性和形象性。

传统的数字电路实践教学主要通过在实验箱上搭接各种中、小规模数字集成电路来完成某种功能电路，往往实验室提供的元器件种类有限，因此电路方案不够灵活。由于元器件重复使用，连线的可靠性较差，容易产生接触不良和元器件、线之间相互干扰而难以调试等问题。同时，受实验室的规模和开放時间的限制，如果学生没有完成实验也无法利用课后时间继续进行，不利于提高学生的学习积极性。

2 Proteus融入数字电子技术教学

Proteus是由Labcenter Electronics公司开发的EDA软件，能实现数字电路、模拟电路、微控制器系统与外设的混合电路系统的电路仿真、软件仿真、系统协同仿真和PCB设计等功能 。

2.1引入Proteus的教学内容更形象直观

数字电子技术的理论知识较为抽象，对于一些难以用语言和板书描述的过程，可利用Proteus仿真演示动态过程，例如利用Proteus软件很方便地按模块进行功能的演示、原理讲解、电路调试、故障分析和判断、方案比较等，教学内容以具体化、形象化的方式呈现。

2.2Proteus为实施实践教学提供了便利

相对于传统实验室，用Proteus仿真软件构建的虚拟实验室，不受实验设备、检测仪器、元器件材料等传统实验条件的制约，更便于实践教学的组织与管理。

使用Proteus ISIS模块可完成数字电路中原理图的设计与仿真，模拟真实电路板在通电后工作情况，也可加入虚拟仪器检测信号并输出波形图。Proteus仿真元件库种类齐全，常用的数字电路元件库有CMOS4000系列、TTL74系列、数据转换器、可编程逻辑器件、显示器件等，同时，Proteus还提供各种虚拟仪器，例如各种测量仪表、示波器、逻辑分析仪、信号发生器等。

2.3Proteus数字电路仿真促使设计性实验比重增加

传统的实验受到实验室设备配置、元器件准备、实验时间等因素制约，所有学生只能做相同的验证性实验。有了用Proteus仿真软件构建的虚拟实验室，学生可以做更多的设计性实验，针对同一个项目可以采用更多的实现方法，为培养学生学习力、创造力提供了条件。

3 Proteus仿真技术融入《数字电子技术》课程应用举例

以教学项目“八路流水灯电路的设计与仿真”为例。

3.1电路模型分析

该教学项目的任务要求是设计八路流水灯电路，使LED灯朝着一个方向轮流点亮。电路主要由脉冲信号发生器、计数器、显示驱动及显示电路等部分构成。用到的元器件主要有NE555、74LS161、74LS138及LED。

3.2元件的选取

在Proteus仿真软件环境窗口中直接单击左侧模型选择工具栏中的图标“ComponentMode”，再单击器件工具列表窗口中的“P”按钮，打开相应的“Pick Devices”对话框，筛选出所需器件，双击将其放入元件列表中。

3.3绘制原理图

在元件列表中左键选取某元件，在原理图编辑窗口中单击左键，该元件就到原理图编辑窗中，同样放置其它各元件。然后，采用直接连线或者网络标记的方式完成元器件之间的连线。原理图如图1所示。

图1 八路流水灯电路原理图

3.4电路仿真与调试

启动仿真运行按钮，观察电路各个部分的信号以及电路功能，器件端口红色表示高电平，蓝色表示低电平。改变变阻器RV1，可修改计数器的时钟频率，从而使八路流水灯的运行速度发生变化。

4 小结

作为一种辅助教学手段，Proteus仿真技术融入《数字电子技术》教学过程，使得教学内容以具体化、形象化的方式呈现，为学生更好地完成数字电路的设计与分析创造了条件，有助于培养学生的创新思维和应用能力。

参考文献：

[1]杨志忠.数字电子技术[M].第3版.高等教育出版社，2008.

[2]曾飞、郭汉清.基于EDA技术的数字电子技术教学实践新思路[J].湘潭师范学院学报，2008，30（3）：164-166.

[3]李雪梅、何光谱、张建平等.改革“电子技术课程设计”教学，培养“3CE”应用型创新人才[J].实验技术与管理，2011，28（3）：148-150.

作者简介：

彭斐（1979～），女，浙江杭州人，讲师，硕士，研究方向：应用电子技术。

基金项目：杭州职业技术学院教育教学改革研究项目（JG201326）：EDA技术融入数字电路教学探索及实践。