電氣仿真結(jié)課論文.doc

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1、中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）電氣仿真結(jié)課報(bào)告姓名：朱超學(xué)號(hào)：04208229學(xué)院：信息工程學(xué)院專(zhuān)業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化任課老師：薛正升2010年12月7日電氣仿真結(jié)課報(bào)告隨著計(jì)算機(jī)的普及和應(yīng)用，借助EDA工具進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)已經(jīng)成為在校學(xué)生和工業(yè)設(shè)計(jì)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(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)和驗(yàn)證集成電路，這樣可以減少不必要的開(kāi)銷(xiāo)，從而降低成本。下面我主要從以下幾個(gè)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(jìn)行設(shè)計(jì)。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(shí)現(xiàn)的功能，然后再按要求進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)。例如：先有概念設(shè)計(jì)，然后做布局草圖設(shè)計(jì)，再布局草圖、拆分零件做詳細(xì)設(shè)計(jì)。自上而下的設(shè)計(jì)具有三方面優(yōu)點(diǎn)：1、整體設(shè)計(jì)分塊細(xì)化；2、整體出錯(cuò)機(jī)率?。?、設(shè)計(jì)變得更自動(dòng)化。劃分模塊就是將整個(gè)的項(xiàng)目按照功能進(jìn)行拆分，分成的多個(gè)子模塊，各子模塊有不同的功能并且相互獨(dú)立。劃分時(shí)候，要符合高內(nèi)聚低耦合的原則，高內(nèi)聚就是每個(gè)模塊內(nèi)部要聯(lián)系緊密。低耦合則是相對(duì)于模塊與模塊而言的，是指模塊之間相互獨(dú)立，互不影響。這樣，整個(gè)項(xiàng)目在功能實(shí)現(xiàn)、故障檢測(cè)、硬件實(shí)現(xiàn)等環(huán)節(jié)都會(huì)方便可行。二．仿真步驟及其具體要求：1.設(shè)計(jì)

3、任務(wù)：要設(shè)計(jì)一個(gè)電子電路系統(tǒng)，首先要了解設(shè)計(jì)任務(wù)，并且深入了解系統(tǒng)的功能、技術(shù)指標(biāo)和使用條件等。只有這樣才能確定設(shè)計(jì)的具體方法和步驟，并且明確各個(gè)設(shè)計(jì)階段的詳細(xì)任務(wù)。2.確定設(shè)計(jì)的總體方案：在認(rèn)真分析，了解項(xiàng)目具體要求的基礎(chǔ)上，利用已有的知識(shí)提出最合理的方案?？傮w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(xì)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(yàn)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(shí)現(xiàn)還不知道。3.制定電路的硬件設(shè)計(jì)：電路的硬件設(shè)計(jì)又稱(chēng)為硬件實(shí)現(xiàn)，主要是

4、設(shè)計(jì)者結(jié)合現(xiàn)有的條件將系統(tǒng)的原理方案框圖進(jìn)行具體化。在此時(shí)，要確定具體用什么器件(通用集成電路、PLC單片機(jī)等）和電路各部分的具體功能。硬件設(shè)計(jì)主要包括單元電路設(shè)計(jì)和總體電路原理圖設(shè)計(jì)兩個(gè)部分。單元電路設(shè)計(jì)是指根據(jù)方案，將任務(wù)要求和技術(shù)指標(biāo)進(jìn)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(jì)則是指將各個(gè)單元電路進(jìn)行組裝和連接，此時(shí)，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(duì)電路進(jìn)行仿真分析：仿真分析是指在印制PCB電路板前，對(duì)電路進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬實(shí)驗(yàn)，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(shí)，要先進(jìn)行單元電路仿真，

5、再進(jìn)行整體仿真分析，正確無(wú)誤后，即可進(jìn)行電路板的印刷了。三．圍繞交通燈設(shè)計(jì)：前面說(shuō)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(jì)來(lái)具體闡述：1.設(shè)計(jì)思想：采用自上而下和劃分模塊的思想，仿真的目標(biāo)是設(shè)計(jì)出實(shí)用、簡(jiǎn)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(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生模塊、輸入輸出設(shè)定模塊、計(jì)數(shù)譯碼模塊、自動(dòng)/手動(dòng)選擇模塊。這樣，在設(shè)計(jì)時(shí)，先設(shè)計(jì)各個(gè)子模塊，然后組裝即可。2.仿真具體步驟：2—1.了解設(shè)計(jì)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(dòng)/手動(dòng)”選擇控制開(kāi)關(guān)，在

6、“自動(dòng)”時(shí)，東西和南北方向信號(hào)燈交替出現(xiàn)。在交替前5秒時(shí)，黃燈亮。在“手動(dòng)”時(shí)，人工控制各方向紅綠燈。（3）在自動(dòng)選擇時(shí)，交替周期可調(diào)，分別為20S、30S、40S、50S、60S。2—1.2.時(shí)間牌管理：（1）當(dāng)由手動(dòng)轉(zhuǎn)換為自動(dòng)時(shí)，時(shí)間牌應(yīng)該從設(shè)定值開(kāi)始，按秒顯示，直至為“0”交替，然后如此反復(fù)。（2）當(dāng)轉(zhuǎn)換為手動(dòng)時(shí)，時(shí)間牌應(yīng)該熄滅。2—2.確定設(shè)計(jì)的總體方案：根據(jù)系統(tǒng)所實(shí)現(xiàn)的功能，設(shè)計(jì)系統(tǒng)控制的方案組成框圖，如下：紅黃綠信號(hào)燈時(shí)間顯示（數(shù)碼管）控制器信號(hào)燈控制器數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)器脈沖產(chǎn)生與分頻手動(dòng)/自動(dòng)選擇時(shí)間初值設(shè)定2—3.制定電路的硬件設(shè)計(jì)：根據(jù)要求，各個(gè)模

7、塊的硬件設(shè)計(jì)如截圖所示：555產(chǎn)生的時(shí)鐘脈沖模塊：輸入設(shè)定模塊：計(jì)數(shù)譯碼模塊：手動(dòng)自動(dòng)選擇模塊：2—4.對(duì)電路進(jìn)行仿真分析：先進(jìn)行各個(gè)子模塊的仿真，在已經(jīng)確認(rèn)無(wú)誤的情況下，將上述的各個(gè)子模塊按照規(guī)格組合起來(lái)，得到整體電路圖，然后進(jìn)行整體仿真。下面就給出總體仿真效果：（1）選擇自動(dòng)仿真時(shí)效果（5秒以內(nèi)，黃燈閃爍）：選擇手動(dòng)時(shí)的效果（通過(guò)切換開(kāi)關(guān)J1來(lái)實(shí)現(xiàn)兩組紅綠燈的切換）：3.本案例仿真時(shí)出現(xiàn)問(wèn)題、解決方案：（1）問(wèn)題一：仿真時(shí)，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(wèn)題出現(xiàn)在555脈沖產(chǎn)生模塊。通過(guò)分析知道：本案例中，使用555

8、產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖。當(dāng)輸入信號(hào)出現(xiàn)上升沿后，