吳瑋瑋

(陜西國(guó)防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院,710030)

1 電子產(chǎn)品的仿真技術(shù)

仿真技術(shù)的操作和應(yīng)用主要是通過(guò)模型理論以及相關(guān)的信息基礎(chǔ)以計(jì)算機(jī)為工具實(shí)現(xiàn)模擬仿真的一種現(xiàn)代化技術(shù)。隨著仿真技術(shù)的不斷提高，目前已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用的各行各業(yè)的科研工作當(dāng)中，而且這已經(jīng)成為一個(gè)國(guó)家在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域?qū)I(yè)性的評(píng)價(jià)指標(biāo)，在一定程度上已經(jīng)發(fā)展成為與國(guó)家安全息息相關(guān)的核心技術(shù)。人們通過(guò)仿真技術(shù)能夠更加客觀的認(rèn)識(shí)事物，這是一種不再受制于理論研究和探索性實(shí)驗(yàn)的束縛，而是進(jìn)行模擬性高度仿真的事物展示。利用仿真技術(shù)能夠幫助人們更好地去認(rèn)識(shí)一些未知的事物。隨著仿真技術(shù)在我國(guó)電子產(chǎn)品科研領(lǐng)域應(yīng)用的不斷加強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)了電子產(chǎn)品更新?lián)Q代快、研發(fā)成本低的多重作用，而且能夠更加有效的保證電子產(chǎn)品質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)了電子科技產(chǎn)業(yè)發(fā)展的可持續(xù)性。

電子產(chǎn)品仿真技術(shù)常見(jiàn)的主要有Multisim、Protel和Proteu，尤其是Proteu的應(yīng)用，已經(jīng)于電子產(chǎn)品的研發(fā)息息相關(guān)。

Proteus主要應(yīng)用于電子產(chǎn)品的研發(fā)領(lǐng)域，由于其強(qiáng)大的電子產(chǎn)品仿真性能而使其廣泛的應(yīng)用于電子產(chǎn)品研發(fā)市場(chǎng)。利用Proteu不但能夠進(jìn)行傳統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)，而且能夠?qū)崿F(xiàn)模擬電路和數(shù)字電路的仿真，現(xiàn)今社會(huì)中使用最為廣泛、功能最為強(qiáng)大的單片機(jī)MCU就是利用此軟件設(shè)計(jì)研發(fā)而成的。利用Proteu能夠方便我們?cè)谟?jì)算機(jī)中進(jìn)行電路設(shè)計(jì)，并且能夠?qū)υO(shè)計(jì)電路進(jìn)行仿真運(yùn)行，還能夠完成PCB的電子設(shè)計(jì)等一系列電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)工作。在Proteu中已經(jīng)經(jīng)過(guò)不斷的完善儲(chǔ)備了上萬(wàn)種電子線路模型，例如8051、AVR等軟件的圖例模型在Proteu的數(shù)據(jù)庫(kù)中都有存儲(chǔ)。Proteu還能夠?qū)崿F(xiàn)虛擬示波器以及虛擬信號(hào)源等的仿真，而這些軟件在電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)中通常都是電子線路的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，利用Proteu還能夠較為便捷的構(gòu)建設(shè)計(jì)各種電子元器件，為電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)提供了更為廣闊的思路。

2 在電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)中Proteu的應(yīng)用

隨著Proteu的功能日益強(qiáng)大，Proteu已經(jīng)越來(lái)越多的應(yīng)用到各類(lèi)電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)工作中，深受電子產(chǎn)品開(kāi)發(fā)機(jī)構(gòu)的信賴(lài)和喜愛(ài)。目前很多知名電子產(chǎn)品公司都在使用Proteu軟件設(shè)計(jì)電子產(chǎn)品，利用Proteu開(kāi)發(fā)研制而成的應(yīng)用比較廣泛的電子產(chǎn)品主要由“微電腦防盜報(bào)警器”、“自動(dòng)開(kāi)蓋垃圾桶”、“LED漢字顯示器”等，已經(jīng)廣泛的應(yīng)用到人們的生產(chǎn)及生活當(dāng)中。根據(jù)電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)實(shí)踐證明，利用Proteu這種電子產(chǎn)品開(kāi)發(fā)軟件能夠快速的完成電子線路的設(shè)計(jì)，而且能夠利用設(shè)計(jì)的電子線路完成電子產(chǎn)品使用的模擬仿真，極大地提高了電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)效率。由于電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)程序復(fù)雜，要求內(nèi)容精細(xì)，一個(gè)不小心可能會(huì)導(dǎo)致整個(gè)設(shè)計(jì)線路必須從新開(kāi)始，但是利用Proteu則大大的縮短了研發(fā)周期，有效的降低了電子產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)成本。隨著信息化進(jìn)程的不斷加快，在未來(lái)的人類(lèi)社會(huì)中對(duì)于電子產(chǎn)品的應(yīng)用將會(huì)變得越來(lái)越廣泛，而且電子產(chǎn)品也會(huì)變得越來(lái)越智能化。很多智能化的電子產(chǎn)品的核心機(jī)構(gòu)和部件就是MUC，智能化電子產(chǎn)品近些年發(fā)展迅猛，正在逐步的走進(jìn)人們的生活當(dāng)中。筆者將主要根據(jù)Proteu在智能化電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)研發(fā)中的應(yīng)用為例，對(duì)仿真技術(shù)下電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)提供更加廣闊的思路。

在智能化電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過(guò)程中，傳統(tǒng)方式主要將該設(shè)計(jì)工作氛圍以下幾個(gè)方面：首先就是電子產(chǎn)品的硬件設(shè)計(jì)，硬件設(shè)計(jì)中主要包含電子產(chǎn)品的原理圖設(shè)計(jì)以及電路板的制作，這是構(gòu)成電子產(chǎn)品的基礎(chǔ)部分；其次就是電子產(chǎn)品的軟件設(shè)計(jì)部分，主要包括電子線路的調(diào)試以及語(yǔ)言匯編及其調(diào)試；最后就是電子產(chǎn)品的整機(jī)調(diào)試，通過(guò)軟硬件結(jié)合調(diào)試的方式對(duì)所設(shè)計(jì)的硬件及軟件部分結(jié)合的效果進(jìn)行測(cè)試。

傳統(tǒng)電子產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是以下幾個(gè)步驟：

首先要完成原理圖設(shè)計(jì)，之后設(shè)計(jì)PCB電路板，之后就是PCB制板，然后制作實(shí)物的物理樣本，完成電子產(chǎn)品的軟件設(shè)計(jì)之后在對(duì)整機(jī)進(jìn)行調(diào)試，如果調(diào)試合格則研制成功，調(diào)試不合格的將從原理圖從新開(kāi)始設(shè)計(jì)工作。

根據(jù)電子產(chǎn)品的智能化程度其設(shè)計(jì)時(shí)間也是各不相同的，比較簡(jiǎn)單的通常需要一天的時(shí)間就能夠完成電路的設(shè)計(jì)部分；但是PCB制板的時(shí)間比較長(zhǎng)，大概需要半個(gè)月的時(shí)間才能夠完成制板工作；之后就是進(jìn)行物理制板，這個(gè)部分時(shí)間大約需要兩天；軟件設(shè)計(jì)工作也需要大概一天的時(shí)間；電子產(chǎn)品的系統(tǒng)測(cè)試大概需要一天的時(shí)間。由此可見(jiàn)完成一個(gè)較為簡(jiǎn)單的電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)大概需要3周的時(shí)間。而且在電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)工作中，電路設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)與軟件設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)要求都比較嚴(yán)格，在設(shè)計(jì)階段不能夠及時(shí)的發(fā)現(xiàn)其中所存在的問(wèn)題，這就需要重復(fù)幾次上述設(shè)計(jì)過(guò)程之后才能夠達(dá)到最初的設(shè)計(jì)目的，因此傳統(tǒng)方式下電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)周期很長(zhǎng)，無(wú)形中也增加了電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)成本。

通過(guò)Proteu能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程的仿真，利用Proteu進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟主要分為以下幾個(gè)步驟：原理圖設(shè)計(jì)與軟件設(shè)計(jì)同時(shí)展開(kāi)，完成之后進(jìn)行電子產(chǎn)品整體的系統(tǒng)仿真，之后就是完成PCB電路板的設(shè)計(jì)，然后在制作物理樣本。

利用Proteu軟件進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)主要是在軟件中進(jìn)行電路設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)完成之后就能夠進(jìn)行實(shí)體運(yùn)行仿真，不符合設(shè)計(jì)要求或不能夠達(dá)到預(yù)期目的則對(duì)原理圖進(jìn)行修改。在Proteu軟件中龐大的數(shù)據(jù)庫(kù)極大地簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)過(guò)程，有效的降低了電子產(chǎn)品的生產(chǎn)周期，極大地節(jié)約了生產(chǎn)升本。

利用Proteu軟件進(jìn)行電路板的設(shè)計(jì)工作主要是完成電子產(chǎn)品中的布線，也就是我們通常所說(shuō)的RAES。

實(shí)際產(chǎn)品的制作是在原理圖設(shè)計(jì)完成之后進(jìn)行的，由于在實(shí)物制作之前已經(jīng)完成了軟件調(diào)試工作，所以說(shuō)在裝配階段工作精細(xì)的話必然能夠有效的保證電子產(chǎn)品的可用性。由此可見(jiàn)利用Proteu是多么的高效、高質(zhì)。

3 Proteu在實(shí)際應(yīng)用中的作用

Proteu軟件的功能強(qiáng)大，在電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用非常廣泛，以下筆者將以純水機(jī)的整個(gè)設(shè)計(jì)研發(fā)過(guò)程為例，就Proteu在電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用問(wèn)題進(jìn)行分析，希望能夠?qū)﹄娮赢a(chǎn)品設(shè)計(jì)人員的工作能夠有所幫助，進(jìn)一步提升我國(guó)電子產(chǎn)品研制行業(yè)的水平。

3.1 原理圖設(shè)計(jì)操作簡(jiǎn)便

Proteu軟件的操作時(shí)極為便捷的，利用Proteu能夠在同一窗口中完成電子線路的設(shè)計(jì)和仿真工作。通過(guò)Proteu軟件中的編輯區(qū)完成對(duì)所設(shè)計(jì)的電子產(chǎn)品的線路設(shè)計(jì)，還能通過(guò)預(yù)覽模式對(duì)所設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行預(yù)覽和仿真。整個(gè)設(shè)計(jì)工作只要通過(guò)鼠標(biāo)就能夠完成，極大地簡(jiǎn)化了電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過(guò)程。

3.2 電子產(chǎn)品程序設(shè)計(jì)

利用Proteu中的ISIS編輯區(qū)完成軟件程序的編輯工作，并且能夠?qū)⒕庉嬐瓿傻膬?nèi)容進(jìn)行匯編形成目標(biāo)代碼，這一整套的操作在Proteu軟件中都有特定按鈕來(lái)完成操作。對(duì)于存在問(wèn)題的編程Proteu軟件還能夠自動(dòng)生成錯(cuò)誤報(bào)告，錯(cuò)誤報(bào)告中也能夠?qū)﹀e(cuò)誤源給出查找范圍。

3.3 Proteu的仿真以及調(diào)試

在上述步驟完成之后，對(duì)所要調(diào)試的內(nèi)容進(jìn)行加載，首先要在Proteu軟件中調(diào)出“Edit component”對(duì)話框，然后在對(duì)話框中輸入本次調(diào)試工作所要調(diào)試的目標(biāo)文件，并在Proteu軟件中設(shè)置好晶振頻率，之后點(diǎn)擊仿真按鈕便開(kāi)始進(jìn)行仿真。

利用Proteu軟件中的仿真功能不但能夠完成交互式的實(shí)驗(yàn)，而且能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)仿真的功能。而且在仿真過(guò)程中能夠根據(jù)現(xiàn)實(shí)中可能出現(xiàn)的情況對(duì)其進(jìn)行調(diào)試，例如純水機(jī)的仿真操作中，可以在滿水或者強(qiáng)沖等多種模式下對(duì)純水機(jī)的操作進(jìn)行模擬，仿真效果極為真實(shí)。

3.4 利用Proteu完成電路板的設(shè)計(jì)

在Proteu軟件中具有高級(jí)布線的功能，通過(guò)ARES能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電路板的布線擺放及軟件更改等多種功能。Proteu電路板設(shè)計(jì)功能十分人性化，不但能夠簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)撤銷(xiāo)及自動(dòng)布置的功能，還能夠根據(jù)設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)思路有設(shè)計(jì)者手動(dòng)操作完成電路板中線路的布射。在電路板設(shè)計(jì)完成之后能夠通過(guò)3D視圖的效果對(duì)所設(shè)計(jì)的電路板進(jìn)行全方位的觀察，更加優(yōu)化的電路板設(shè)計(jì)的過(guò)程及電路板設(shè)計(jì)的作用。

3.5 制板過(guò)程

在完成上述的前期設(shè)計(jì)及仿真工作之后，就要進(jìn)行電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)的第五項(xiàng)工作，就是完成PCB的制板。

3.6 物理樣品的制作完成

物理樣品的制作完成是電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)工作完成的最后一步，安裝并且將樣本調(diào)試成功之后樣本就能夠應(yīng)用在電子產(chǎn)品當(dāng)中。通過(guò)物理樣本制作完成之后的樣式與Proteus的3D模擬效果進(jìn)行比對(duì)我們可以發(fā)現(xiàn)Proteus的3D展示與設(shè)備完全一致。只要樣本的制作過(guò)程中能夠根據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行正確的安裝，將焊接點(diǎn)牢固的焊接就能夠順利的完成制作過(guò)程。

4 結(jié)束語(yǔ)

根據(jù)筆者的上述內(nèi)容我們可以看出，Proteus軟件在電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)用非常靈活，而且能夠快速的完成前期的設(shè)計(jì)和調(diào)試仿真工作；在科技不斷進(jìn)步的當(dāng)今社會(huì)中Proteus已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了高校、快速完成電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)工作；Proteus軟件豐富的功能及高精度的數(shù)據(jù)處理使得電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)工作變得更加精細(xì)。

電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)仿真對(duì)于電子產(chǎn)品研發(fā)行業(yè)的發(fā)展有著十分重要的作用和意義，在未來(lái)的電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)中更多的使用軟件也會(huì)研發(fā)出來(lái)，希望電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)工作者能夠時(shí)時(shí)強(qiáng)化自身業(yè)務(wù)素質(zhì)，為我國(guó)電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展貢獻(xiàn)自己的力量。

[1]周靈彬,張靖武.創(chuàng)建Proteus原理圖仿真模型的制作技術(shù)[J].現(xiàn)代電子技術(shù).2008(08)

[2]周靈彬,張靖武.PROTEUS的單片機(jī)教學(xué)與應(yīng)用仿真[J].單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用.2008(01)

[3]李伯虎.重視現(xiàn)代建模與仿真技術(shù)、產(chǎn)業(yè)與應(yīng)用的持續(xù)發(fā)展[J].科技導(dǎo)報(bào).2007(12)

[4]王子才.仿真科學(xué)的發(fā)展及形成[J].系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào).2005(06)