基于Proteus《数字电路》仿真实验建设

朱晓茜

摘要：在《数字电路》实验教学中采用采用protues软件，进行数字电路电路设计与仿真，改善传统《数字电路》实验课程，培养学生的实验分析和探究，来调高了电工电子专业课程中的教学质量。

关键词：protues仿真；数字电路

在技工院校电学专业教学中，《数字电路》是一门必不可少的专业基础课，但是由于教学内容比较抽象，需要采用配套的数字电路实验来辅助学生更好地理解数字电路的相关知识点。同时学生也可以通过对数字电路实验的学习，既锻炼了自己的动手能力，又能提高逻辑分析判断能力。

目前的数字电路实验中，一般采用在数字电路实验箱上现成电路通过接线完成，一般多为验证性的简单实验，灵活性不高，此外由于在实验课程中需要学生到实验室，使用专用数字电路实验箱，进行数字电路实验。会涉及到各种仪器设备的使用和大量电子元器件的消耗。可以需要学生分组，2-3个学生为一组，一起动手操作。会涉及到部分同学在实验课程中不能够充分锻炼自己的分析能力。

数电实验教学应该与时俱进，可采用采Protues仿真软件来实现数字电路实验。实验者可以在机房中采用Protues仿真软件实现的各种虚拟实验环境，学生和教师可以像在真实的环境中一样，完成各种预定的数字电路实验项目。增强学生对《数字电路》课程相关知识技能点的理解与认识，可调高教师的课堂教学效果。同时可以改善学生的学习习惯，有助于学生形成良好的自主学习能力和习惯，由“学会”转变为“会学”。

一、Protues 仿真软件介绍

Proteus是由英国Labcenter electronics公司开发的EDA工具软件，其软件界面直观，使用方便，其电路仿真的交互化和可视化。Protues在在仿真中的应用，它的特点是：

（1）仅仅只需一台电脑安装Protues软件，而实验构建的电路中没有实际消耗元器件，降低了实验的成本。

（2）能在不变换电路元件的条件下，仅仅通过改变电路参数来改变电路的性能，实验结果非常直观。

（3）Protues提供了几乎所有电子仪器――示波器、信号源等。学生直接可以获得各种实验结果，如输入输出波形、频率特性曲线、动态变化曲线等。

Proteus虚拟仿真实验，突破了实验教学对客观条件的依赖性（如设实验室设备损耗等问题），满足实际的课堂教学需要，是老师得力的教学助手工具，也是学生自主性和探索式学习平台。在实际教学中，有助于及时调整和改进教学， 促使学生提高学习学习积极性， 完成学习任务。

二、Protues 仿真软件在数字电路实验中的应用

接下来以构建3位异步二进制加法计数器为例，讲解proutes在数字电路中的应用。

异步二进制计数器是计数器中最基本最简单的电路，它一般由触发器连接而成，计数脉冲加到最低位触发器的脉冲计数CP端，低位触发器的输出Q作为相邻高位触发器的时钟脉冲

1.电路构建

打开Protues软件，选择JK触发器74LS112来构建3位异步二进制加法计数器，并完成电路的连线，如图1。

2.仿真分析

按下，protues仿真按钮，进行3位二进制计数器的仿真。并进行观察。3位异步二进制加法计数器预置输出初始状态是000。U1在计数脉冲CP下降沿时发生翻转，如图2，输出结构变成001。

3.分析得到结论

通过实验，可以由学生小结，教师点评，共同分析得到异步二进制加法计数器特点。

（1）二进制加法原则：逢二进一（1+1=10，即Q由1→0时有进位。）

（2）当低位触发器由1变为0时，会输出一个进位信号加到相邻高位触发器的计数输入端

（3）每输入一个计数脉冲，触发器应当翻转一次（即JK触发器组成T′触发器）

三、总结

Protues数字电路虚拟仿真实验弃传统的灌输式教学方式，让学生自主参与到教学中来，可以充分发挥学生的主动性和创造性。学生自主探索的学习活动，可使学生的创造能力得到提高，提高学生的学习兴趣，来调高了电工电子专业课程中的教学质量，从而促进了课程资源开发与教学改革的实践创新。

参考文献：

[1]马洪华，丁岩岩，《虚拟仿真在电子类实验教学中的应用探讨，课程教育研究：新教师教学，2016.09

[2]侯刚，《“模拟与数字电路”Proteus虚拟实验教学设计》，实验室科学，2016.8

[3]王祖析，《浅析高職实训教学中虚拟仿真技术的应用》，电子世界， 2013.5