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1、中國地質(zhì)大學（北京）電氣仿真結(jié)課報告姓名：朱超學號：04208229學院：信息工程學院專業(yè)：電氣工程及其自動化任課老師：薛正升2010年12月7日電氣仿真結(jié)課報告隨著計算機的普及和應(yīng)用，借助EDA工具進行仿真實驗已經(jīng)成為在校學生和工業(yè)設(shè)計人員的首選方案。而Mulstism就是其中應(yīng)用較為普遍的一種仿真工具。借助Mulstism仿真軟件，用戶可以在電腦上進行模擬實驗，設(shè)計和驗證集成電路，這樣可以減少不必要的開銷，從而降低成本。下面我主要從以下幾個方面闡述電氣仿真的原則：一．電氣仿真的主導(dǎo)思想：電氣仿真一般都遵循自上而下、劃分功能模塊的思想進行設(shè)計。所謂的自上而下
2、是指先總后分，先從總體上確定仿真要實現(xiàn)的功能，然后再按要求進行詳細設(shè)計。例如：先有概念設(shè)計，然后做布局草圖設(shè)計，再布局草圖、拆分零件做詳細設(shè)計。自上而下的設(shè)計具有三方面優(yōu)點：1、整體設(shè)計分塊細化；2、整體出錯機率小；3、設(shè)計變得更自動化。劃分模塊就是將整個的項目按照功能進行拆分，分成的多個子模塊，各子模塊有不同的功能并且相互獨立。劃分時候，要符合高內(nèi)聚低耦合的原則，高內(nèi)聚就是每個模塊內(nèi)部要聯(lián)系緊密。低耦合則是相對于模塊與模塊而言的，是指模塊之間相互獨立，互不影響。這樣，整個項目在功能實現(xiàn)、故障檢測、硬件實現(xiàn)等環(huán)節(jié)都會方便可行。二．仿真步驟及其具體要求：1.設(shè)計
3、任務(wù)：要設(shè)計一個電子電路系統(tǒng)，首先要了解設(shè)計任務(wù)，并且深入了解系統(tǒng)的功能、技術(shù)指標和使用條件等。只有這樣才能確定設(shè)計的具體方法和步驟，并且明確各個設(shè)計階段的詳細任務(wù)。2.確定設(shè)計的總體方案：在認真分析，了解項目具體要求的基礎(chǔ)上，利用已有的知識提出最合理的方案。總體方案通常是用功能框圖的形式表示的，只考慮硬件電路用什么功能電路，但不考慮具體的元器件和程序細節(jié)，因此總體方案只是全局性的方案。例如用JK觸發(fā)器構(gòu)成T觸發(fā)器電路的試驗中，在此階段，我們只知道要使用JK觸發(fā)器構(gòu)成T觸發(fā)器，但具體怎么實現(xiàn)還不知道。3.制定電路的硬件設(shè)計：電路的硬件設(shè)計又稱為硬件實現(xiàn)，主要是
4、設(shè)計者結(jié)合現(xiàn)有的條件將系統(tǒng)的原理方案框圖進行具體化。在此時，要確定具體用什么器件(通用集成電路、PLC單片機等）和電路各部分的具體功能。硬件設(shè)計主要包括單元電路設(shè)計和總體電路原理圖設(shè)計兩個部分。單元電路設(shè)計是指根據(jù)方案，將任務(wù)要求和技術(shù)指標進行分解和分配，明確各單元電路的功能。而總體電路原理圖設(shè)計則是指將各個單元電路進行組裝和連接，此時，應(yīng)該注意要讓各單元電路的布局合理、排列清晰、連線清晰等。4.對電路進行仿真分析：仿真分析是指在印制PCB電路板前，對電路進行計算機模擬實驗，以確定電路是否正確和修改電路結(jié)構(gòu)和元器件，使其更加合理。仿真時，要先進行單元電路仿真，
5、再進行整體仿真分析，正確無誤后，即可進行電路板的印刷了。三．圍繞交通燈設(shè)計：前面說了電氣仿真的主導(dǎo)思想以及一般步驟，下面我就結(jié)合交通燈的設(shè)計來具體闡述：1.設(shè)計思想：采用自上而下和劃分模塊的思想，仿真的目標是設(shè)計出實用、簡單、性能穩(wěn)定、便于操作的交通燈管理系統(tǒng)。根據(jù)要求，將該交通燈管理系統(tǒng)劃分為：時鐘信號產(chǎn)生模塊、輸入輸出設(shè)定模塊、計數(shù)譯碼模塊、自動/手動選擇模塊。這樣，在設(shè)計時，先設(shè)計各個子模塊，然后組裝即可。2.仿真具體步驟：2—1.了解設(shè)計任務(wù)：2—1.1.紅綠燈管理：（1）東西方向綠燈，則南北方向紅燈，反之亦然。（2）設(shè)有“自動/手動”選擇控制開關(guān)，在
6、“自動”時，東西和南北方向信號燈交替出現(xiàn)。在交替前5秒時，黃燈亮。在“手動”時，人工控制各方向紅綠燈。（3）在自動選擇時，交替周期可調(diào)，分別為20S、30S、40S、50S、60S。2—1.2.時間牌管理：（1）當由手動轉(zhuǎn)換為自動時，時間牌應(yīng)該從設(shè)定值開始，按秒顯示，直至為“0”交替，然后如此反復(fù)。（2）當轉(zhuǎn)換為手動時，時間牌應(yīng)該熄滅。2—2.確定設(shè)計的總體方案：根據(jù)系統(tǒng)所實現(xiàn)的功能，設(shè)計系統(tǒng)控制的方案組成框圖，如下：紅黃綠信號燈時間顯示（數(shù)碼管）控制器信號燈控制器數(shù)碼管驅(qū)動器脈沖產(chǎn)生與分頻手動/自動選擇時間初值設(shè)定2—3.制定電路的硬件設(shè)計：根據(jù)要求，各個模
7、塊的硬件設(shè)計如截圖所示：555產(chǎn)生的時鐘脈沖模塊：輸入設(shè)定模塊：計數(shù)譯碼模塊：手動自動選擇模塊：2—4.對電路進行仿真分析：先進行各個子模塊的仿真，在已經(jīng)確認無誤的情況下，將上述的各個子模塊按照規(guī)格組合起來，得到整體電路圖，然后進行整體仿真。下面就給出總體仿真效果：（1）選擇自動仿真時效果（5秒以內(nèi)，黃燈閃爍）：選擇手動時的效果（通過切換開關(guān)J1來實現(xiàn)兩組紅綠燈的切換）：3.本案例仿真時出現(xiàn)問題、解決方案：（1）問題一：仿真時，數(shù)碼管顯示設(shè)定的初值，但是不變化。由于劃分模塊，我們可以輕而易舉的知道問題出現(xiàn)在555脈沖產(chǎn)生模塊。通過分析知道：本案例中，使用555
8、產(chǎn)生時鐘脈沖。當輸入信號出現(xiàn)上升沿后，
