學(xué)位論文-交通燈的設(shè)計(jì)論文與仿真

PAGEPAGEiiiPAGEi摘要隨著城市機(jī)動(dòng)車量的不斷增加，許多大城市如北京、上海、南京等出現(xiàn)了交通超負(fù)荷運(yùn)行的情況，如何采用合適的控制方法，最大限度利用好耗費(fèi)巨資修建的城市高速道路，緩解主干道與匝道、城區(qū)同周邊地區(qū)的交通擁堵?tīng)顩r，越來(lái)越成為交通運(yùn)輸管理和城市規(guī)劃部門亟待解決的主要問(wèn)題。本文主要介紹了以CT74163計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)的交通燈電路，并有EWB仿真軟件仿真，EWB仿真軟件對(duì)交通燈電路的仿真應(yīng)用。關(guān)鍵詞：EWB仿真軟件交通燈電路CT74163計(jì)數(shù)器AbstractAlongwiththecityvehiclequantityunceasingincrease,manybigcitylikeBeijing,Shanghai,Nanjingandsoonhadthetransportationexcessloadmovementsituation,howusestheappropriatecontrolmethod,maximumlimitusesthegoodconsumptionlargeamountofmoneyconstructionthecityspeed-way,alleviatesthehostyangormaleprincipleandthecircularroute,thecitysupportswiththeperipherallocalitytransportationstopsupthecondition,moreandmorebecomesthemainquestionwhichthetransportationmanagementandtheurbanplanningdepartmenturgentlyawaittobesolved.ThisarticlemainlyintroducedbytheCT74163timecounterdesigntrafficlightelectriccircuit,andhastheEWBsimulationsoftwaresimulation,theEWBsimulationsoftwaretothetrafficlightelectriccircuitsimulationapplication.Keyword:EWBsimulationsoftwaretrafficlightelectriccircuitCT74163timecounter目錄摘要 iAbstract ii第一章 交通燈在生活中的作用 1第一節(jié)交通燈的重要性 1第二節(jié)交通燈的的介紹 2第二章交通燈設(shè)計(jì)的方法 4第一節(jié)CPLD及EPGA控制 4一CPLD是什么 4二CPLF的特點(diǎn)及使用方法 5三EPGA是什么 6四EPGA與CPLD的區(qū)別 7第二節(jié)PLC控制系統(tǒng) 8一PLC是什么 8二PLC的特點(diǎn) 8三PLC應(yīng)用的領(lǐng)域 9第三節(jié)單片機(jī)控制系統(tǒng) 10一單片機(jī)是什么 10二單片機(jī)的特點(diǎn) 12第三章仿真軟件 14第一節(jié)Protel仿真軟件 14第二節(jié)ORCAD仿真軟件 14第三節(jié)Multisim仿真軟件 15第三節(jié) EWB仿真軟件 17一EWB簡(jiǎn)介 17二EWB軟件在電路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用 18第四章.EWB平臺(tái)的交通燈電路設(shè)計(jì) 26第一節(jié)、方法與內(nèi)容 26第二節(jié)、基于EWB平臺(tái)的交通燈電路設(shè)計(jì) 27一、設(shè)計(jì)任務(wù) 27二、分析任務(wù) 27三、課程設(shè)計(jì)的常規(guī)步驟 27四、電路設(shè)計(jì) 28五、電路的仿真實(shí)驗(yàn) 30第五章總結(jié) 31致謝 32陽(yáng)泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)PAGE32交通燈在生活中的作用第一節(jié)交通燈的重要性隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市交通問(wèn)題越來(lái)越引起人們的關(guān)注。人、車、路三者關(guān)系的協(xié)調(diào)，已成為交通管理部門需要解決的重要問(wèn)題之一。城市交通控制系統(tǒng)是用于城市交通數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、交通信號(hào)燈控制與交通疏導(dǎo)的計(jì)算機(jī)綜合管理系統(tǒng)，它是現(xiàn)代城市交通監(jiān)控指揮系統(tǒng)中最重要的組成部分。隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，城市街道車輛大幅度增長(zhǎng)，給城市交通帶來(lái)巨大壓力，交通擁堵已經(jīng)成為影響城市可持續(xù)發(fā)展的一個(gè)全局性問(wèn)題。而街道各十字路口，又是車輛通行的瓶頸所在。已有的許多建立在精確模型基礎(chǔ)上的交通系統(tǒng)控制方案都存在著一定的局限性。研究車輛通行規(guī)律，找出提高十字路口車輛通行效率的有效方法，對(duì)緩解交通阻塞，提高暢通率具有十分現(xiàn)實(shí)的意義。地面道路是一個(gè)龐大的網(wǎng)絡(luò)，交通狀況十分復(fù)雜，使目前交通燈控制器的單一時(shí)段控制已不能滿足現(xiàn)代交通流量的多變性，特別是在交通流量高峰時(shí)，往往會(huì)造成交通路口的通過(guò)率下降，甚至出現(xiàn)交通混亂現(xiàn)象，城市的交通擁擠問(wèn)題正逐漸引起人們的注意。道路平面交叉口(簡(jiǎn)稱交叉口)是交通網(wǎng)中通行能力的“隘口”和交通事故的“多發(fā)源”，國(guó)內(nèi)外城市的交通事故約有一半發(fā)生在交叉口。因此，交叉口這個(gè)事故多發(fā)源不能不引起人們的高度關(guān)注。隨著交通技術(shù)、電子技術(shù)的發(fā)展及微機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，人們?cè)O(shè)計(jì)出了適應(yīng)各種需要的交通檢測(cè)器、信號(hào)控制機(jī)和交通信號(hào)燈。

交通燈是交管部分管理城市交通的重要工具?，F(xiàn)在交通燈一般設(shè)在十字路口，在醒目位置用紅、綠、黃三種顏色的指示燈，加上一個(gè)倒計(jì)時(shí)的顯示計(jì)時(shí)器來(lái)控制行車，對(duì)于一般情況下的安全行車、車輛分流發(fā)揮著作用。目前絕大部分交通燈其時(shí)間都是設(shè)定好的，采用的是單段式定時(shí)控制或多段式定時(shí)控制，其最大的缺點(diǎn)是綠燈時(shí)間和綠信比是固定的或是分時(shí)段固定的，且最佳綠燈時(shí)間和最佳綠信比的整定較為困難，需要大量的實(shí)測(cè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),且很多情況下整定所得值并不是最優(yōu)的,甚至是不合理的。控制起來(lái)都不是很靈活，這使得城市車流的調(diào)節(jié)不能達(dá)到最優(yōu)。這次設(shè)計(jì)正是針對(duì)這一弊端進(jìn)行了改進(jìn)，較好地解決了這一問(wèn)題。根據(jù)實(shí)時(shí)車流量對(duì)各路口的綠燈時(shí)間進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，大大加強(qiáng)了其靈活性和實(shí)時(shí)性，本系統(tǒng)能自動(dòng)檢測(cè)當(dāng)前的車流量并計(jì)算出當(dāng)前的最佳綠燈時(shí)間和最佳綠信比，當(dāng)車流量變化時(shí),其最佳綠燈時(shí)間和最佳綠信比也隨之變化，實(shí)現(xiàn)了真正的動(dòng)態(tài)控制。本著“先到先服務(wù)”的原則，在保證交通安全性不降低的條件下提高了交通效率。與傳統(tǒng)的交通控制系統(tǒng)相比，該控制系統(tǒng)有一定的智能水平和很強(qiáng)的控制能力。第二節(jié)交通燈的的介紹19世紀(jì)初，在英國(guó)中部的約克城，紅、綠裝分別代表女性的不同身份。其中，著紅裝的女人表示我已結(jié)婚，而著綠裝的女人則是未婚者。后來(lái)，英國(guó)倫敦議會(huì)大廈前經(jīng)常發(fā)生馬車軋人的事故，于是人們受到紅綠裝啟發(fā)，1868年12月10日，信號(hào)燈家族的第一個(gè)成員就在倫敦議會(huì)大廈的廣場(chǎng)上誕生了，由當(dāng)時(shí)英國(guó)機(jī)械師德·哈特設(shè)計(jì)、制造的燈柱高7米，身上掛著一盞紅、綠兩色的提燈--煤氣交通信號(hào)燈，這是城市街道的第一盞信號(hào)燈。在燈的腳下，一名手持長(zhǎng)桿的警察隨心所欲地牽動(dòng)皮帶轉(zhuǎn)換提燈的顏色。后來(lái)在信號(hào)燈的中心裝上煤氣燈罩，它的前面有兩塊紅、綠玻璃交替遮擋。不幸的是只面世23天的煤氣燈突然爆炸自滅，使一位正在值勤的警察也因此斷送了性命。從此，城市的交通信號(hào)燈被取締了。直到1914隨著各種交通工具的發(fā)展和交通指揮的需要，第一盞名副其實(shí)的三色燈(紅、黃、綠三種標(biāo)志)于1918年誕生。它是三色圓形四面投影器，被安裝在紐約市五號(hào)街的一座高塔上，由于它的誕生，使城市交通大為改善。黃色信號(hào)燈的發(fā)明者是我國(guó)的胡汝鼎，他懷著“科學(xué)救國(guó)”的抱負(fù)到美國(guó)深造，在大發(fā)明家愛(ài)迪生為董事長(zhǎng)的美國(guó)通用電器公司任職員。一天，他站在繁華的十字路口等待綠燈信號(hào)，當(dāng)他看到紅燈而正要過(guò)去時(shí)，一輛轉(zhuǎn)彎的汽車呼地一聲擦身而過(guò)，嚇了他一身冷汗?；氐剿奚?，他反復(fù)琢磨，終于想到在紅、綠燈中間再加上一個(gè)黃色信號(hào)燈，提醒人們注意危險(xiǎn)。他的建議立即得到有關(guān)方面的肯定。于是紅、黃、綠三色信號(hào)燈即以一個(gè)完整的指揮信號(hào)家族，遍及全世界陸、海、空交通領(lǐng)域了。中國(guó)最早的馬路紅綠燈，是于1928年出現(xiàn)在上海的英租界。從最早的手牽皮帶到20世紀(jì)50年代的電氣控制，從采用計(jì)算機(jī)控制到現(xiàn)代化的電子定時(shí)監(jiān)控，交通信號(hào)燈在科學(xué)化、自動(dòng)化上不斷地更新、發(fā)展和完善。交通指揮燈是非裔美國(guó)人加萊特?摩根在1923年發(fā)明的。此前，鐵路交通已經(jīng)使用自動(dòng)轉(zhuǎn)換的燈光信號(hào)有一段時(shí)間了。但是由于火車是按固定的時(shí)刻表以單列方式運(yùn)行的，而且火車要停下來(lái)不是很容易，因此鐵路上使用的信號(hào)只有一種命令：通行。公路交通的紅綠燈則不一樣，它的職責(zé)在很大程度上是要告訴汽車司機(jī)把車輛停下來(lái)。開(kāi)車的人誰(shuí)也不愿意看到停車信號(hào)。美國(guó)夏威夷大學(xué)心理學(xué)家詹姆斯指出，人有一種將剎車和油門與自尊相互聯(lián)系的傾向。他說(shuō)：駕車者看到黃燈亮?xí)r，心里便暗暗作好加速的準(zhǔn)備。如果此時(shí)紅燈亮了，馬上就會(huì)產(chǎn)生一種失望的感覺(jué)。他把交叉路口稱作“心理動(dòng)力區(qū)”。如果他的理論成立的話，這個(gè)區(qū)域在佛羅伊德心理學(xué)理論中應(yīng)該是屬于超我（superego）而非本能（id）的范疇。新式的紅綠燈能將闖紅燈的人拍照下來(lái)。犯事的司機(jī)不久就會(huì)收到罰款單。有的紅綠燈還具備監(jiān)測(cè)車輛行駛速度的功能。最早的交通燈出現(xiàn)于一八六八年英國(guó)倫敦。那時(shí)的交通燈只有紅、綠兩色，經(jīng)改良后，再增加一盞黃色的燈，紅燈表示停止，黃燈表示準(zhǔn)備，綠燈則表示通行。其實(shí),用這三色來(lái)作交通訊號(hào)和人的視覺(jué)機(jī)能結(jié)構(gòu)和心理反應(yīng)有關(guān)。我們的視網(wǎng)膜含有桿狀和三種錐狀感光細(xì)胞，桿狀細(xì)胞對(duì)黃色的光特別敏感，三種錐狀細(xì)胞則分別對(duì)紅光、綠光及藍(lán)光最敏感。由于這種視覺(jué)結(jié)構(gòu)，人最容易分辨紅色與綠色。雖然黃色與藍(lán)色也容易分辨，但因?yàn)檠矍?，?duì)藍(lán)光敏感的感光細(xì)胞較少，所以分辨顏色，還是以紅、綠色為佳。所以，交通燈用什么顏色也是有大學(xué)問(wèn)的呀！顏色也有活動(dòng)(activity)的含意，要表達(dá)熱或劇烈的話，最強(qiáng)是紅色，其次是黃色。綠色則有較冷及平靜的含意。因此，人們常以紅色代表危險(xiǎn)，黃色代表警覺(jué)，綠色代表安全。而且，由于紅光的穿透力最強(qiáng)，其他顏色的光很容易被散射，在霧天里就不容易看見(jiàn)，而紅光最不容易被散射，即使空氣能見(jiàn)度比較低，也容易被看見(jiàn)，不會(huì)發(fā)生事故。所以我們用紅色表示禁止。第二章交通燈設(shè)計(jì)的方法隨著城市機(jī)動(dòng)車量的不斷增加，許多大城市如北京、上海、南京等出現(xiàn)了交通超負(fù)荷運(yùn)行的情況。為此，進(jìn)行了深入的研究，以下就城鄉(xiāng)交通燈控制系統(tǒng)的電路原理、設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)調(diào)試等問(wèn)題來(lái)進(jìn)行具體分析討論。目前設(shè)計(jì)交通燈的方案有很多，有應(yīng)用CPLD設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)交通信號(hào)燈控制器方法;有應(yīng)用PLC實(shí)現(xiàn)對(duì)交通燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；有應(yīng)用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)交通信號(hào)燈設(shè)計(jì)的方法。目前，國(guó)內(nèi)的交通燈一般設(shè)在十字路門，在醒目位置用紅、綠、黃三種顏色的指示燈。加上一個(gè)倒計(jì)時(shí)的顯示計(jì)時(shí)器來(lái)控制行車，屬于定時(shí)計(jì)數(shù)類交通燈控制。對(duì)于一般情況下的安全行車，車輛分流尚能發(fā)揮作用，但根據(jù)實(shí)際行車過(guò)程中出現(xiàn)的情況，還存在以下缺點(diǎn)：1．兩車道的車輛輪流放行時(shí)間相同，在十字路口，經(jīng)常一個(gè)車道為主干道，車輛較多，放行時(shí)間應(yīng)該長(zhǎng)些；另一車道為副干道，車輛較少，放行時(shí)間應(yīng)該短些。2．兩條干道的紅綠時(shí)間不能隨時(shí)間的改變而修改。第一節(jié)CPLD及EPGA控制一CPLD是什么CPLD(ComplexProgrammableLogicDevice)復(fù)雜可編程邏輯器件，是從PAL和GAL器件發(fā)展出來(lái)的器件，相對(duì)而言規(guī)模大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，屬于大規(guī)模集成電路范圍。是一種用戶根據(jù)各自需要而自行構(gòu)造邏輯功能的數(shù)字集成電路。其基本設(shè)計(jì)方法是借助集成開(kāi)發(fā)軟件平臺(tái)，用原理圖、硬件描述語(yǔ)言等方法，生成相應(yīng)的目標(biāo)文件，通過(guò)下載電纜（“在系統(tǒng)”編程）將代碼傳送到目標(biāo)芯片中，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的數(shù)字系統(tǒng)。CPLD主要是由可編程邏輯宏單元(MC，MacroCell)圍繞中心的可編程互連矩陣單元組成。其中MC結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，并具有復(fù)雜的I/O單元互連結(jié)構(gòu)，可由用戶根據(jù)需要生成特定的電路結(jié)構(gòu)，完成一定的功能。由于CPLD內(nèi)部采用固定長(zhǎng)度的金屬線進(jìn)行各邏輯塊的互連，所以設(shè)計(jì)的邏輯電路具有時(shí)間可預(yù)測(cè)性，避免了分段式互連結(jié)構(gòu)時(shí)序不完全預(yù)測(cè)的缺點(diǎn)。發(fā)展歷史及應(yīng)用領(lǐng)域：20世紀(jì)70年代，最早的可編程邏輯器件--PLD誕生了。其輸出結(jié)構(gòu)是可編程的邏輯宏單元，因?yàn)樗挠布Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可由軟件完成（相當(dāng)于房子蓋好后人工設(shè)計(jì)局部室內(nèi)結(jié)構(gòu)），因而它的設(shè)計(jì)比純硬件的數(shù)字電路具有很強(qiáng)的靈活性，但其過(guò)于簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)也使它們只能實(shí)現(xiàn)規(guī)模較小的電路。為彌補(bǔ)PLD只能設(shè)計(jì)小規(guī)模電路這一缺陷，20世紀(jì)80年代中期，推出了復(fù)雜可編程邏輯器件--CPLD。目前應(yīng)用已深入網(wǎng)絡(luò)、儀器儀表、汽車電子、數(shù)控機(jī)床、航天測(cè)控設(shè)備等方面。二CPLF的特點(diǎn)及使用方法器件特點(diǎn)：它具有編程靈活、集成度高、設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)周期短、適用范圍寬、開(kāi)發(fā)工具先進(jìn)、設(shè)計(jì)制造成本低、對(duì)設(shè)計(jì)者的硬件經(jīng)驗(yàn)要求低、標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品無(wú)需測(cè)試、保密性強(qiáng)、價(jià)格大眾化等特點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)較大規(guī)模的電路設(shè)計(jì)，因此被廣泛應(yīng)用于產(chǎn)品的原型設(shè)計(jì)和產(chǎn)品生產(chǎn)(一般在10,000件以下)之中。幾乎所有應(yīng)用中小規(guī)模通用數(shù)字集成電路的場(chǎng)合均可應(yīng)用CPLD器件。CPLD器件已成為電子產(chǎn)品不可缺少的組成部分，它的設(shè)計(jì)和應(yīng)用成為電子工程師必備的一種技能。CPID是一種復(fù)雜可編程邏輯器件，具有高集成度、高密度、高速度的特點(diǎn)。將原有采用中小規(guī)模集成電路(LSI)設(shè)計(jì)的電路改造為由CPLD實(shí)現(xiàn)，既可以提高系統(tǒng)的集成度，又可以提高系統(tǒng)的可靠性。另外，由于CPLD具有在系統(tǒng)編程的功能，可在不改變印刷電路板的情況下改變電路功能，這樣可以為系統(tǒng)提供更多的冗余功能。本文介紹一種采用CPLD設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)智能交通信號(hào)燈控制器方法，改變了原有控制器的體積較大、故障率高的缺點(diǎn)，并且增加了智能控制功能，使交通信號(hào)燈控制器具有更廣泛的適應(yīng)性。如何使用：CPLD是一種用戶根據(jù)各自需要而自行構(gòu)造邏輯功能的數(shù)字集成電路。其基本設(shè)計(jì)方法是借助集成開(kāi)發(fā)軟件平臺(tái)，用原理圖、硬件描述語(yǔ)言等方法，生成相應(yīng)的目標(biāo)文件，通過(guò)下載電纜（“在系統(tǒng)”編程）將代碼傳送到目標(biāo)芯片中，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的數(shù)字系統(tǒng)。三EPGA是什么

FPGA是英文FieldProgrammableGateArray的縮寫(xiě)，即現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列，它是在PAL、GAL、EPLD等可編程器件的基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展的產(chǎn)物。它是作為專用集成電路（ASIC）領(lǐng)域中的一種半定制電路而出現(xiàn)的，既解決了定制電路的不足，又克服了原有可編程器件門電路數(shù)有限的缺點(diǎn)。FPGA采用了邏輯單元陣列LCA（LogicCellArray）這樣一個(gè)新概念，內(nèi)部包括可配置邏輯模塊CLB（ConfigurableLogicBlock）、輸出輸入模塊IOB（InputOutputBlock）和內(nèi)部連線（Interconnect）三個(gè)部分。FPGA的基本特點(diǎn)主要有：1）

采用FPGA設(shè)計(jì)ASIC電路，用戶不需要投片生產(chǎn)，就能得到合用的芯片。2）

FPGA可做其它全定制或半定制ASIC電路的中試樣片。3）

FPGA內(nèi)部有豐富的觸發(fā)器和I／O引腳。4）

FPGA是ASIC電路中設(shè)計(jì)周期最短、開(kāi)發(fā)費(fèi)用最低、風(fēng)險(xiǎn)最小的器件之一。5）

FPGA采用高速CHMOS工藝，功耗低，可以與CMOS、TTL電平兼容。可以說(shuō)，F(xiàn)PGA芯片是小批量系統(tǒng)提高系統(tǒng)集成度、可靠性的最佳選擇之一。目前FPGA的品種很多，有XILINX的XC系列、TI公司的TPC系列、ALTERA公司的FIEX系列等。FPGA是由存放在片內(nèi)RAM中的程序來(lái)設(shè)置其工作狀態(tài)的，因此，工作時(shí)需要對(duì)片內(nèi)的RAM進(jìn)行編程。用戶可以根據(jù)不同的配置模式，采用不同的編程方式。加電時(shí)，F(xiàn)PGA芯片將EPROM中數(shù)據(jù)讀入片內(nèi)編程RAM中，配置完成后，F(xiàn)PGA進(jìn)入工作狀態(tài)。掉電后，F(xiàn)PGA恢復(fù)成白片，內(nèi)部邏輯關(guān)系消失，因此，F(xiàn)PGA能夠反復(fù)使用。FPGA的編程無(wú)須專用的FPGA編程器，只須用通用的EPROM、PROM編程器即可。當(dāng)需要修改FPGA功能時(shí)，只需換一片EPROM即可。這樣，同一片F(xiàn)PGA，不同的編程數(shù)據(jù)，可以產(chǎn)生不同的電路功能。因此，F(xiàn)PGA的使用非常靈活。FPGA有多種配置模式：并行主模式為一片F(xiàn)PGA加一片EPROM的方式；主從模式可以支持一片PROM編程多片F(xiàn)PGA；串行模式可以采用串行PROM編程FPGA；外設(shè)模式可以將FPGA作為微處理器的外設(shè)，由微處理器對(duì)其編程FPGA是80年代中期出現(xiàn)的高密度可編程邏輯器件（PLD）。FPGA器件及其系統(tǒng)軟件是開(kāi)發(fā)大規(guī)模數(shù)字集成電路的最新技術(shù)。它利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，以電路原理圖、VHDL、布爾方程、真值表或狀態(tài)機(jī)等格式，輸入設(shè)計(jì)邏輯，然后經(jīng)一系列變換，將輸入的邏輯轉(zhuǎn)換成適合于FPGA器件結(jié)構(gòu)的圖形文件或文本形式。此時(shí)不僅可以觀察整個(gè)設(shè)計(jì)在器件中實(shí)際布線的結(jié)果，了解各網(wǎng)絡(luò)的延時(shí)特性，進(jìn)行人工修改或編輯；從而可利用模擬手段，對(duì)設(shè)計(jì)的輸入、輸出及任意點(diǎn)信號(hào)進(jìn)行模擬仿真，包括驗(yàn)證設(shè)計(jì)功能是否正確的功能模擬，以及確定最終設(shè)計(jì)是否滿足相位和延時(shí)要求的定時(shí)模擬。把經(jīng)過(guò)模擬驗(yàn)證后的設(shè)計(jì)文件轉(zhuǎn)換成比特流文件或PROM(可編程只讀存儲(chǔ)器)格式文件，把常規(guī)的編程器對(duì)EPROM(可擦可編程只讀存儲(chǔ)器)編程。然后把這EPROM與FPGA器件適當(dāng)連接，加上（5V）電源。此FPGA器件就可作為大規(guī)模專用集成電路使用。用不同的設(shè)計(jì)文件配置同一塊FPGA"白片"，則可實(shí)現(xiàn)不同的邏輯功能。FPGA器件可實(shí)現(xiàn)所有數(shù)字電路功能。目前，器件集成度已經(jīng)達(dá)到了兩萬(wàn)門數(shù)量級(jí)，工作頻率可達(dá)300MHz以上。一般可在幾個(gè)小時(shí)或幾天內(nèi)完成一個(gè)設(shè)計(jì)，并可隨時(shí)修改。這加速了產(chǎn)品設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的進(jìn)程，免去了昂貴的ASIC（專用集成電路）器件半導(dǎo)體生產(chǎn)工藝費(fèi)用及投資風(fēng)險(xiǎn)。FPGA技術(shù)是電子工程師不可缺少的好幫手。四EPGA與CPLD的區(qū)別一、相同點(diǎn)都由3個(gè)部分組成LI/O模塊；邏輯功能模塊；用來(lái)連接邏輯模塊之間，邏輯模塊和I/O模塊之間的連線。二、差異1、結(jié)構(gòu)CPLD類似于PAL器件集成到一個(gè)芯片構(gòu)成，F(xiàn)PGA類似于門陣列或ASIC結(jié)構(gòu)2、CPLD掉電后數(shù)據(jù)不會(huì)消失，F(xiàn)PGA會(huì)3、CPLD采用系統(tǒng)可編程（ISP）的方法為器件定義功能，F(xiàn)PGA通過(guò)靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器以查找表方式，來(lái)實(shí)現(xiàn)具有固定數(shù)目輸入和輸出的任何組合邏輯函數(shù)。三、選擇原則CPLD比較容易實(shí)現(xiàn)各種算法和組合邏輯，F(xiàn)PGA適合含有較多時(shí)序邏輯的電路。第二節(jié)PLC控制系統(tǒng)一PLC是什么PLC即可編程控制器（ProgrammablelogicController，是指以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置。在1987年國(guó)際電工委員會(huì)（InternationalElectricalCommittee）頒布的PLC標(biāo)準(zhǔn)草案中對(duì)PLC做了如下定義：“PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)?！倍LC的特點(diǎn)一可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。例如三菱公司生產(chǎn)的F系列PLC平均無(wú)故障時(shí)間高達(dá)30萬(wàn)小時(shí)。一些使用冗余CPU的PLC的平均無(wú)故障工作時(shí)間則更長(zhǎng)。從PLC的機(jī)外電路來(lái)說(shuō)，使用PLC構(gòu)成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開(kāi)關(guān)接點(diǎn)已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC帶有硬件故障自我檢測(cè)功能，出現(xiàn)故障時(shí)可及時(shí)發(fā)出警報(bào)信息。在應(yīng)用軟件中，應(yīng)用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除PLC以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護(hù)。這樣，整個(gè)系統(tǒng)具有極高的可靠性也就不奇怪了。

二配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng)PLC發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品?？梢杂糜诟鞣N規(guī)模的工業(yè)控制場(chǎng)合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。近年來(lái)PLC的功能單元大量涌現(xiàn)，使PLC滲透到了位置控制、溫度控制、CNC等各種工業(yè)控制中。加上PLC通信能力的增強(qiáng)及人機(jī)界面技術(shù)的發(fā)展，使用PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。

三易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎PLC作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易，編程語(yǔ)言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語(yǔ)言的圖形符號(hào)與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，只用PLC的少量開(kāi)關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實(shí)現(xiàn)繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計(jì)算機(jī)原理和匯編語(yǔ)言的人使用計(jì)算機(jī)從事工業(yè)控制打開(kāi)了方便之門。

四系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建造工作量小，維護(hù)方便，容易改造PLC用存儲(chǔ)邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及建造的周期大為縮短，同時(shí)維護(hù)也變得容易起來(lái)。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過(guò)改變程序改變生產(chǎn)過(guò)程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場(chǎng)合。

五體積小，重量輕，能耗低以超小型PLC為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗僅數(shù)瓦。由于體積小很容易裝入機(jī)械內(nèi)部，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。三PLC應(yīng)用的領(lǐng)域目前，PLC在國(guó)內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂(lè)等各個(gè)行業(yè)，使用情況大致可歸納為如下幾類。

一開(kāi)關(guān)量的邏輯控制這是PLC最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實(shí)現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺(tái)設(shè)備的控制，也可用于多機(jī)群控及自動(dòng)化流水線。如注塑機(jī)、印刷機(jī)、訂書(shū)機(jī)械、組合機(jī)床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。

二模擬量控制在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。為了使可編程控制器處理模擬量，必須實(shí)現(xiàn)模擬量（Analog）和數(shù)字量（Digital）之間的A/D轉(zhuǎn)換及D/A轉(zhuǎn)換。PLC廠家都生產(chǎn)配套的A/D和D/A轉(zhuǎn)換模塊，使可編程控制器用于模擬量控制。

三運(yùn)動(dòng)控制PLC可以用于圓周運(yùn)動(dòng)或直線運(yùn)動(dòng)的控制。從控制機(jī)構(gòu)配置來(lái)說(shuō)，早期直接用于開(kāi)關(guān)量I/O模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，現(xiàn)在一般使用專用的運(yùn)動(dòng)控制模塊。如可驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊。世界上各主要PLC廠家的產(chǎn)品幾乎都有運(yùn)動(dòng)控制功能，廣泛用于各種機(jī)械、機(jī)床、機(jī)器人、電梯等場(chǎng)合。

四過(guò)程控制過(guò)程控制是指對(duì)溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，PLC能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。PID調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的調(diào)節(jié)方法。大中型PLC都有PID模塊，目前許多小型PLC也具有此功能模塊。PID處理一般是運(yùn)行專用的PID子程序。過(guò)程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場(chǎng)合有非常廣泛的應(yīng)用。

五數(shù)據(jù)處理現(xiàn)代PLC具有數(shù)學(xué)運(yùn)算（含矩陣運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算）、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。這些數(shù)據(jù)可以與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的參考值比較，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能傳送到別的智能裝置，或?qū)⑺鼈兇蛴≈票怼?shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng)，如無(wú)人控制的柔性制造系統(tǒng)；也可用于過(guò)程控制系統(tǒng)，如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。

六通信及聯(lián)網(wǎng)PLC通信含PLC間的通信及PLC與其它智能設(shè)備間的通信。隨著計(jì)算機(jī)控制的發(fā)展，工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展得很快，各PLC廠商都十分重視PLC的通信功能，紛紛推出各自的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。新近生產(chǎn)的PLC都具有通信接口，通信非常方便。第三節(jié)單片機(jī)控制系統(tǒng)一單片機(jī)是什么單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)是微型計(jì)算機(jī)的一個(gè)重要分支，也是頗具生命力的機(jī)種。單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)稱單片機(jī)，特別適用于控制領(lǐng)域，故又稱為微控制器。

通常，單片機(jī)由單塊集成電路芯片構(gòu)成，內(nèi)部包含有計(jì)算機(jī)的基本功能部件：中央處理器、存儲(chǔ)器和I/O接口電路等。因此，單片機(jī)只需要和適當(dāng)?shù)能浖巴獠吭O(shè)備相結(jié)合，便可成為一個(gè)單片機(jī)控制系統(tǒng)。單片機(jī)經(jīng)過(guò)1、2、3、3代的發(fā)展，目前單片機(jī)正朝著高性能和多品種方向發(fā)展，它們的CPU功能在增強(qiáng)，內(nèi)部資源在增多，引角的多功能化，以及低電壓底功耗。8051是MCS-51系列單片機(jī)的典型產(chǎn)品8051單片機(jī)包含中央處理器、程序存儲(chǔ)器(ROM)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、并行接口、串行接口和中斷系統(tǒng)等幾大單元及數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線等三大總線，現(xiàn)在我們分別加以說(shuō)明：中央處理器：

中央處理器(CPU)是整個(gè)單片機(jī)的核心部件，是8位數(shù)據(jù)寬度的處理器，能處理8位二進(jìn)制數(shù)據(jù)或代碼，CPU負(fù)責(zé)控制、指揮和調(diào)度整個(gè)單元系統(tǒng)協(xié)調(diào)的工作，完成運(yùn)算和控制輸入輸出功能等操作?！?shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)：8051內(nèi)部有128個(gè)8位用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元和128個(gè)專用寄存器單元，它們是統(tǒng)一編址的，專用寄存器只能用于存放控制指令數(shù)據(jù)，用戶只能訪問(wèn)，而不能用于存放用戶數(shù)據(jù)，所以，用戶能使用的RAM只有128個(gè)，可存放讀寫(xiě)的數(shù)據(jù)，運(yùn)算的中間結(jié)果或用戶定義的字型表。

程序存儲(chǔ)器(ROM)：8051共有4096個(gè)8位掩膜ROM，用于存放用戶程序，原始數(shù)據(jù)或表格。定時(shí)/計(jì)數(shù)器(ROM)：8051有兩個(gè)16位的可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器，以實(shí)現(xiàn)定時(shí)或計(jì)數(shù)產(chǎn)生中斷用于控制程序轉(zhuǎn)向。并行輸入輸出(I/O)口：8051共有4組8位I/O口(P0、P1、P2或P3)，用于對(duì)外部數(shù)據(jù)的傳輸。全雙工串行口：8051內(nèi)置一個(gè)全雙工串行通信口，用于與其它設(shè)備間的串行數(shù)據(jù)傳送，該串行口既可以用作異步通信收發(fā)器，也可以當(dāng)同步移位器使用。中斷系統(tǒng)：8051具備較完善的中斷功能，有兩個(gè)外中斷、兩個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷和一個(gè)串行中斷，可滿足不同的控制要求，并具有2級(jí)的優(yōu)先級(jí)別選擇。時(shí)鐘電路：8051內(nèi)置最高頻率達(dá)12MHz的時(shí)鐘電路，用于產(chǎn)生整個(gè)單片機(jī)運(yùn)行的脈沖時(shí)序，但8051單片機(jī)需外置振蕩電容。

單片機(jī)的結(jié)構(gòu)有兩種類型，一種是程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器分開(kāi)的形式，即哈佛(Harvard)結(jié)構(gòu)，另一種是采用通用計(jì)算機(jī)廣泛使用的程序存儲(chǔ)器與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器合二為一的結(jié)構(gòu)，即普林斯頓(Princeton)結(jié)構(gòu)。INTEL的MCS-51系列單片機(jī)采用的是哈佛結(jié)構(gòu)的形式，而后續(xù)產(chǎn)品16位的MCS-96系列單片機(jī)則采用普林斯頓結(jié)構(gòu)。二單片機(jī)的特點(diǎn)單片機(jī)是以工業(yè)測(cè)控對(duì)象、環(huán)境、接口特點(diǎn)出發(fā)向著增強(qiáng)控制功能，提高工業(yè)環(huán)境下的可靠性方向發(fā)展。主要特點(diǎn)如下：1.種類多，型號(hào)全。很多單片機(jī)廠家逐年擴(kuò)大適應(yīng)各種需要，有針對(duì)性地推出一系列型號(hào)產(chǎn)品，使系統(tǒng)開(kāi)發(fā)工程師有很大的選擇余地。大部分產(chǎn)品有較好的兼容性，保證了已開(kāi)發(fā)產(chǎn)品能順利移植，較容易地使產(chǎn)品進(jìn)行升級(jí)換代。2.提高性能，擴(kuò)大容量，性能價(jià)格比高。集成度已經(jīng)達(dá)到300萬(wàn)個(gè)晶體管以上，總線速度達(dá)到數(shù)十微妙到幾百納秒，指令執(zhí)行周期已經(jīng)達(dá)到幾微妙到數(shù)十納秒，以往片外XRAM現(xiàn)已在物理上存入片內(nèi)，ROM容量已經(jīng)擴(kuò)充達(dá)32K，64K，128K以致更大的空間。價(jià)格從幾百到幾元不等。3.增加控制功能，向真正意義上的“單片”機(jī)發(fā)展。把原本是外圍接口芯片的功能集成到一塊芯片內(nèi)，在一片芯片中構(gòu)造了一個(gè)完整的功能強(qiáng)大的微處理應(yīng)用系統(tǒng)。4.低功耗?，F(xiàn)在新型單片機(jī)的功耗越來(lái)越小，供電電壓從5V降低到了3.2V，甚至1V，工作電流從mA降到μA級(jí)，gz2頻率從十幾兆可編程到幾十千赫茲。特別是很多單片機(jī)都設(shè)置了多種工作方式，這些工作方式包括等待，暫停，睡眠，空閑，節(jié)電等。5.C語(yǔ)言開(kāi)發(fā)環(huán)境，友好的人機(jī)互交環(huán)境。大多數(shù)單片機(jī)都提供基于C語(yǔ)言開(kāi)發(fā)平臺(tái)，并提供大量的函數(shù)供使用，這使產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期、代碼可讀性、可移植性都大為提高?？梢允褂糜葾T89C5l通過(guò)以上對(duì)各種方案的特點(diǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域的介紹，在本身經(jīng)濟(jì)條件和學(xué)習(xí)能力下，選擇第一種控制系統(tǒng)是最佳的選擇。根據(jù)設(shè)計(jì)要求列出交通燈控制器的真值表如圖1所示。圖1交通燈控制器真值表利用卡諾圖化簡(jiǎn)法或公式化簡(jiǎn)法獲得最簡(jiǎn)的邏輯表達(dá)式，根據(jù)公式直接設(shè)計(jì)總體電路。圖2交通燈電路第三章仿真軟件常見(jiàn)的有電路仿真軟件有EWB，Protel，ORCAD，Multisim等等。第一節(jié)Protel仿真軟件Protel是當(dāng)今目前使用最廣泛的EDA軟件,它不但具有強(qiáng)大的原理圖繪制和PCB設(shè)計(jì)功能,而且在電路仿真方面也有卓越的表現(xiàn)。Protel99SE是Protel公司開(kāi)發(fā)的功能強(qiáng)大的電路輔助設(shè)計(jì)工具,是EDA行業(yè)的主流產(chǎn)品。Protel99SE提供了高級(jí)數(shù)模器件混合仿真功能,其仿真引擎使用的是伯克利分校的SPICE3f5/Xspice,它可精確地仿真由各種器件(比如TTL、CMOS、BJT等)構(gòu)成的電路。同時(shí)不需要用戶自己去編寫(xiě)電路網(wǎng)表文PROTEL軟件的共同特點(diǎn)：采用下拉窗口式菜單，層次分明；支持EMS（擴(kuò)展內(nèi)存）；可暫停操作執(zhí)行DOSSHELL命令；具有功能強(qiáng)大的鍵盤(pán)宏指令；

·輸入窗口采用行編輯方式，方便清晰；可任意次重復(fù)執(zhí)行上一次操作；具有塊操作功能，可以標(biāo)記、移動(dòng)、刪除、旋轉(zhuǎn)和復(fù)制圖形塊；具有方便的建庫(kù)功能，用戶可以擴(kuò)充元件庫(kù)或建立新庫(kù)；可瀏覽裝載元件庫(kù)中的所有元件；具有區(qū)域填充功能；具有元件旋轉(zhuǎn)功能；可對(duì)以前版本的文件和圖形庫(kù)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換。第二節(jié)ORCAD仿真軟件OrCAD軟件作為當(dāng)今應(yīng)用廣泛的EDA軟件之一，隨著電子技術(shù)的發(fā)展，逐漸顯示出其強(qiáng)大的電路仿真和系統(tǒng)分析能力。OrCAD軟件的PSpice仿真功能在電路等效變換中的應(yīng)用，利用簡(jiǎn)單的舉例依次分析了其在電阻等效變換、戴維寧等效變換以及放大電路的輸入輸出電阻中的應(yīng)用，并結(jié)合理論分析計(jì)算驗(yàn)證了仿真結(jié)果的準(zhǔn)確性。PSpice是一個(gè)電路通用分析程序，是EDA中的重要組成部分，它的主要任務(wù)是對(duì)電路進(jìn)行模擬和仿真。

該軟件的前身是SPICE（SimulationProgramwithIntegratedCircuitEmphasis）,由美國(guó)加州大學(xué)伯克萊分校于1972年研制。1975年推出正式實(shí)用化版本SPICE2G，1988年被定為美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。1984年Microsim公司推出了基于SPICE的微機(jī)版本PSpice(Personal-SPICE),此后各種版本的SPICE不斷問(wèn)世，功能也越來(lái)越強(qiáng)。

進(jìn)入20世紀(jì)90年代，隨著計(jì)算機(jī)軟件的發(fā)展，特別是Windows操作系統(tǒng)的廣泛流行，PSpice又出現(xiàn)了可在Windows環(huán)境下運(yùn)行的5.1、6.1、6.2、8.0等版本，也稱為窗口版，采用圖形輸入方式，操作界面更加直觀，分析功能更強(qiáng)，元器件參數(shù)庫(kù)及宏模型庫(kù)也更加豐富。1998年1月，著名的EDA公司OrCAD公司于開(kāi)發(fā)PSpice軟件的Microsim公司實(shí)現(xiàn)了強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合，于1998年11月推出了最新版本OrCAD/PSpice9。為了迅速推廣普及OrCAD/PSpice9軟件，OrCAD公司提供了一張?jiān)囉霉獗P(pán)OrCAD/PSpice9Demo，它與商業(yè)版是完全一致的，不同之處只是在元器件上受一定的限制，因此又被稱為普及版。第三節(jié)Multisim仿真軟件Multisim7．0是一個(gè)虛擬實(shí)驗(yàn)室，為使用者造就了一個(gè)集成一體化的試驗(yàn)環(huán)境，他采用圖形化的輸入方式，只需進(jìn)行簡(jiǎn)單的拖放和連接操作，便可完成電路的搭建與分析。作為一個(gè)專業(yè)應(yīng)用軟件，他具有以下特點(diǎn)：(1)豐富的元件和測(cè)試儀器Multisim7．0提供了數(shù)千種電路元件，包括基本獨(dú)立元件(電阻、電容、三極管等)、集成電路(74及40系列芯片、DA及AD、集成運(yùn)放等)、源器件(各種獨(dú)立源、受控源、時(shí)鐘信號(hào)等)、基本顯示器件(伏特表、電流表、數(shù)碼管等)和其他元器件(繼電器、電磁鐵、直流電機(jī)等)，而且還可以根據(jù)需要擴(kuò)充或新建已有的元器件庫(kù)，大大方便了使用者。軟件中各元器件參數(shù)可調(diào)，并提供了理想值，這為分析電路的實(shí)際值與理論值的差異提供了依據(jù)。Multisim7．0的測(cè)試儀器包括數(shù)字萬(wàn)用表、函數(shù)發(fā)生器、多綜示波器、掃頻儀、頻率計(jì)、邏輯分析儀等，很難設(shè)想實(shí)際購(gòu)置這些儀器設(shè)備所需的巨額投資。(2)動(dòng)態(tài)可視化效果Multisim7．0的元器件采用與實(shí)物一致的外形，使用者即便是第一次使用，也能方便地找到所需的元器件。對(duì)于測(cè)試儀器，其測(cè)量結(jié)果的顯示也與實(shí)際設(shè)備一致，能實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)行。另外，他的數(shù)碼管能夠發(fā)光、熔斷絲可以燒斷、蜂鳴器能夠發(fā)聲、電阻器能夠通過(guò)鍵盤(pán)隨時(shí)改變阻值，形象地表征了電路的動(dòng)態(tài)特性，體現(xiàn)了其“軟件即儀器”的本質(zhì)特性。摘要：概述了Multisim7．0仿真軟件的功能與特點(diǎn)，并以發(fā)動(dòng)機(jī)噴油器驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)為例，說(shuō)明了軟件的使用方法。利用Multisim7．0加速了硬件電路的開(kāi)發(fā)進(jìn)程，使用其功能齊全的仿真功能保證了電路的正確性。Multisim軟件就是一個(gè)專門用于電子線路仿真與設(shè)計(jì)的EDA工具軟件。作為Windows下運(yùn)行的個(gè)人桌面電子設(shè)計(jì)工具，Multisim是一個(gè)完整的集成化設(shè)計(jì)環(huán)境。而且Multisim計(jì)算機(jī)仿真與虛擬儀器技術(shù)可以很好的解決理論教學(xué)與實(shí)際動(dòng)手實(shí)驗(yàn)相脫節(jié)的這一老大難問(wèn)題。學(xué)員可以很好地、很方便地把剛剛學(xué)到的理論知識(shí)用計(jì)算機(jī)仿真真實(shí)的再現(xiàn)出來(lái)。并且可以用虛擬儀器技術(shù)創(chuàng)造出真正屬于自己的儀表。極大地提高了學(xué)員的學(xué)習(xí)熱情和積極性。真正的做到了變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)。還有很重要的一點(diǎn)就是：計(jì)算機(jī)仿真與虛擬儀器對(duì)教員的教學(xué)也是一個(gè)很好的提高和促進(jìn)。一Multisim的特點(diǎn)：(1)直觀的圖形界面：整個(gè)操作界面就像一個(gè)電子實(shí)驗(yàn)工作臺(tái)，繪制電路所需的元器件和仿真所需的測(cè)試儀器均可直接拖放到屏幕上，輕點(diǎn)鼠標(biāo)可用導(dǎo)線將它們連接起來(lái)，軟件儀器的控制面板和操作方式都與實(shí)物相似，測(cè)量數(shù)據(jù)、波形和特性曲線如同在真實(shí)儀器上看到的一樣。(2)豐富的元器件庫(kù)：Multisim大大擴(kuò)充了EWB的元器件庫(kù)，包括基本元件、半導(dǎo)體器件、運(yùn)算放大器、TTL和CMOS數(shù)字IC、DAC、ADC及其他各種部件，且用戶可通過(guò)元件編輯器自行創(chuàng)建或修改所需元件模型，還可通過(guò)liT公司網(wǎng)站或其代理商獲得元件模型的擴(kuò)充和更新服務(wù)。(3)豐富的測(cè)試儀器：除EWB具備的數(shù)字萬(wàn)用表、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器、雙通道示波器、掃頻儀、字信號(hào)發(fā)生器、邏輯分析儀和邏輯轉(zhuǎn)換儀外，Multisim新增了瓦特表、失真分析儀、頻譜分析儀和網(wǎng)絡(luò)分析儀。尤其與EWB不同的是：所有儀器均可多臺(tái)同時(shí)調(diào)用。(4)完備的分析手段：除了EWB提供的直流工作點(diǎn)分析、交流分析、瞬態(tài)分析、傅里葉分析、噪聲分析、失真分析、參數(shù)掃描分析、溫度掃描分析、極點(diǎn)一零點(diǎn)分析、傳輸函數(shù)分析、靈敏度分析、最壞情況分析和蒙特卡羅分析外，Multisim新增了直流掃描分析、批處理分析、用戶定義分析、噪聲圖形分析和射頻分析等，基本上能滿足一般電子電路的分析設(shè)計(jì)要求。二頻譜分析儀和網(wǎng)絡(luò)分析儀(5)強(qiáng)大的仿真能力：Multisim既可對(duì)模擬電路或數(shù)字電路分別進(jìn)行仿真，也可進(jìn)行數(shù)?；旌戏抡?，尤其是新增了射頻(RF)電路的仿真功能。仿真失敗時(shí)會(huì)顯示出錯(cuò)信息、提示可能出錯(cuò)的原因，仿真結(jié)果可隨時(shí)儲(chǔ)存和打印。下文詳細(xì)介紹了EWB仿真軟件，以及它的應(yīng)用。EWB仿真軟件一EWB簡(jiǎn)介隨著計(jì)算機(jī)的普及，應(yīng)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行的輔助教學(xué)業(yè)已成為一種潮流。電路仿真系統(tǒng)將實(shí)驗(yàn)臺(tái)“搬到”了計(jì)算機(jī)屏幕上，通過(guò)鼠標(biāo)或鍵盤(pán)調(diào)用元器件和儀器搭接電路，電路的各種參數(shù)容易調(diào)整，整個(gè)教學(xué)過(guò)程在虛擬實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。應(yīng)用仿真系統(tǒng)對(duì)電子技術(shù)相關(guān)課程進(jìn)行教學(xué)改革，一改傳統(tǒng)教學(xué)模式，具有直觀而形象的特點(diǎn)，可使實(shí)驗(yàn)與理論有機(jī)結(jié)合，教學(xué)方式采用多媒體模式，在教學(xué)過(guò)程中寓教于樂(lè)，輕松教學(xué)。

ElectronicWorkbench（EWB）軟件是加拿大InteractiveImageTechnologies公司于20世紀(jì)80年代末、90年代初推出的專門用于電子電路仿真的“虛擬電子工作臺(tái)”軟件，新版本為multisim。它是目前全球最直觀、最高效的EDA軟件，目前全球有幾萬(wàn)所大學(xué)、中學(xué)正在使用。它的功能非常強(qiáng)大，能夠提供電阻、電容、三極管、集成電路等十四大類幾千種元件；能夠提供示波器、萬(wàn)用表等十幾種常用的電子儀器；它具有強(qiáng)大的電路圖繪制功能，可繪制出符合標(biāo)準(zhǔn)的電子圖紙；它還具有強(qiáng)大的波形顯示功能，并且結(jié)果可輕松放入各類文檔。在加拿大和美國(guó)，已有85%的大學(xué)及中學(xué)正在把EWB當(dāng)作物理、電工及電子學(xué)的課程教學(xué)和實(shí)驗(yàn)的輔助手段。在國(guó)內(nèi)也得到很好的推廣和使用。

在電子電路的教學(xué)中引進(jìn)EWB軟件可以看到電路工作的實(shí)際效果，測(cè)量電路的有關(guān)參數(shù)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，有利于學(xué)生對(duì)電路的認(rèn)識(shí)、理解。比如在交流電一節(jié)的教學(xué)中，掌握交流電的波形是一個(gè)重點(diǎn)，這就需要使用示波器觀察交流電波形。而示波器的價(jià)格相對(duì)比較貴，許多學(xué)校根本無(wú)力大量購(gòu)買，或者有些學(xué)校雖有足夠的示波器但害怕學(xué)生在使用時(shí)可能損害儀器而放在實(shí)驗(yàn)室不用，因此這部分的教學(xué)往往就是紙上談兵。我們利用EWB軟件中的雙蹤示波器就可以解決這個(gè)問(wèn)題。教師可以通過(guò)多媒體模式在計(jì)算機(jī)上利用EWB軟件對(duì)電路進(jìn)行仿真，也可以讓學(xué)生自己在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行EWB軟件的操作，學(xué)生在EWB軟件的示波器上能夠看到各測(cè)試點(diǎn)的波形并可以讀出波形的峰值、頻率、相位差。這樣學(xué)生既看到了動(dòng)態(tài)的波形變化，增加了對(duì)交流電波形的理解，又掌握示波器的用法、讀法。使用EWB軟件對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)，沒(méi)有了搞壞儀器的風(fēng)險(xiǎn)，也就沒(méi)有了做不成功的心理負(fù)擔(dān)，學(xué)生就能更大膽的去嘗試、去實(shí)驗(yàn)，有利于學(xué)生更好的去研究問(wèn)題、探討問(wèn)題。

我們?cè)陔娮与娐返慕虒W(xué)中經(jīng)常會(huì)假設(shè)某個(gè)元器件發(fā)生短路、斷路、漏電等故障，而這些假設(shè)由于各種原因不太好做實(shí)驗(yàn)，教師只有通過(guò)純理論分析來(lái)講授。如使用EWB軟件，這個(gè)難題就非常好解決，我們可以利用EWB中提供的元器件故障設(shè)置功能將元器件設(shè)置好故障，再連接相關(guān)的儀器，進(jìn)行電路仿真后就可以看到元器件發(fā)生故障時(shí)的現(xiàn)象，還可以從儀器上讀出所需要的各個(gè)參數(shù)。

在進(jìn)行電路設(shè)計(jì)教學(xué)的時(shí)候EWB軟件的作用就更明顯了。通常在設(shè)計(jì)電路時(shí)我們需要使用面包板或制成印制電路板來(lái)連接元器件，但是學(xué)生在電路設(shè)計(jì)的初期往往由于對(duì)電路特性的不太熟悉經(jīng)常需要更換元器件的參數(shù)或更改連線，這就需要我們不斷的在面包板上或印制電路板上去調(diào)換元器件，這個(gè)工作非常的繁瑣，而且容易造成元器件的損壞和浪費(fèi)。而在EWB軟件里隨時(shí)可以更換元器件或修改元器件的參數(shù)，并且仿真以后的效果和實(shí)際制成電路的效果幾乎一樣，學(xué)生在進(jìn)行簡(jiǎn)易電路設(shè)計(jì)時(shí)就可以先在計(jì)算機(jī)上用EWB軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)，仿真成功以后再制成印制電路板做成電路成品，這樣既避免了設(shè)計(jì)中的許多麻煩又節(jié)約了設(shè)計(jì)成本。二EWB軟件在電路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用時(shí)至今日，EDA(ElectronicDesignAutomatic)電路設(shè)計(jì)自動(dòng)化軟件、在廣播電視設(shè)備的設(shè)計(jì)、檢測(cè)與維護(hù)中已得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。但是，與其它專業(yè)相比、在廣播電視專業(yè)許多從事設(shè)備電路設(shè)計(jì)、檢測(cè)與維護(hù)的工程技術(shù)人員、相應(yīng)的直接采用EDA軟件并不多。而且，由于對(duì)其軟件的特性了解不夠全面，未能充分發(fā)揮它在廣播電視專業(yè)的作用。筆者就EDA軟件的一些使用心得介紹給廣播電視系統(tǒng)的同行。并以此共同提高利用計(jì)算機(jī)輔助分析，進(jìn)行廣播電視設(shè)備電路設(shè)計(jì)、檢測(cè)與維護(hù)的水平，以達(dá)到相互交流的目的。

實(shí)際上電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化(簡(jiǎn)稱EDA)早已深入到國(guó)外該行業(yè)的各個(gè)方面、并形成主流。凡是廣播電視設(shè)備的電路設(shè)計(jì)，基本上都應(yīng)用上了電子輔助設(shè)計(jì)軟件。但毋庸置疑、其返璞歸真的輕型EWB(Electronics.Workbench)軟件、仍然有著巨大的實(shí)用價(jià)值。它也是常用的EDA設(shè)計(jì)軟件之一。

三EWB軟件功能

ElectronicsWorkbench(簡(jiǎn)稱EWB)，中文又稱電子工程師仿真工作室。該軟件是加拿大交換圖像技術(shù)有限公司(INTERACTIVEIMAGETECHNOLOGIESLtd)在90年代初推出的EDA軟件。而在國(guó)內(nèi)應(yīng)用EWB軟件，卻是近幾年的事。目前應(yīng)用較普遍的EWB軟件是在Windows95/98環(huán)境下工作的ElectronicsWorkbench5.0(簡(jiǎn)稱EWB5.0)，該公司近期又推出了最新電子電路設(shè)計(jì)仿真軟件EWB6.0版本。

在眾多的應(yīng)用于計(jì)算機(jī)上的電路模擬EDA軟件中，EWB50軟件就像一個(gè)方便的實(shí)驗(yàn)室。相對(duì)其它EDA軟件而言，它是一個(gè)只有16MHz的小巧EDA軟件。而且功能也較單一、似乎不太可能成為主流的EDA軟件形象，也就是用于進(jìn)行模擬電路和數(shù)字電路的混合仿真。

但是，EWB50軟件的仿真功能十分強(qiáng)大，近似100%地仿真出真實(shí)電路的結(jié)果。而且，它就象在實(shí)驗(yàn)室桌面或廣播電視傳輸機(jī)房工作現(xiàn)場(chǎng)那樣提供了示波器、信號(hào)發(fā)生器、掃頻儀、邏輯分析儀、數(shù)字信號(hào)發(fā)生器、邏輯轉(zhuǎn)換器，萬(wàn)用表等廣播電視設(shè)備設(shè)計(jì)、檢測(cè)與維護(hù)必備的儀器、儀表工具。EWB50軟件的器件庫(kù)中則包含了許多國(guó)內(nèi)外大公司的晶體管元器件，集成電路和數(shù)字門電路芯片。器件庫(kù)沒(méi)有的元器件，還可以由外部模塊導(dǎo)入。

EWB5.0軟件是眾多的電路仿真軟件最易上手的。它的工作界面非常直觀、原理圖與各種工具都在同一個(gè)窗口內(nèi)，即使是未使用過(guò)它的工程技術(shù)人員，稍加學(xué)習(xí)就可以熟練地應(yīng)用該軟件?，F(xiàn)代的廣播電視設(shè)備電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而EWB50軟件，可以使你在廣播電視設(shè)備的許多電路設(shè)計(jì)、檢測(cè)與維護(hù)中無(wú)須動(dòng)用電烙鐵就可以知道它的結(jié)果，而且若想更換元器件或改變?cè)骷?shù)，只須點(diǎn)點(diǎn)鼠標(biāo)即可。這對(duì)廣播電視設(shè)備的設(shè)計(jì)、檢測(cè)與維護(hù)帶來(lái)了多么大的幫助與變革。也是廣播電視系統(tǒng)工程技術(shù)人員多年的夢(mèng)寐以求。

EWB5.0軟件也可以作為廣播電視系統(tǒng)工程技術(shù)人員再教育，學(xué)習(xí)新技術(shù)、新知識(shí)的計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)軟件應(yīng)用。利用它可以直接從屏幕上看到廣播電視設(shè)備各種電路的輸出波形等。

四EWB軟件的應(yīng)用環(huán)境與運(yùn)行

EWB5.0軟件安裝后約占15.6MB硬盤(pán)空間，其兼容性也較好。文件格式可以導(dǎo)出成能被ORCAD(該軟件是由ORCAD公司于80年代末推出的EDA軟件。它是世界上使用最廣泛的EDA軟件之一。相對(duì)于其它EDA軟件而言，其功能也是最強(qiáng)大的。)或PROTEL(該軟件是由PROTEL公司于80年代末推出的電路設(shè)計(jì)行業(yè)的CAD軟件，也是電路設(shè)計(jì)者的首選軟件之一。)讀取的格式。但是，EWB5.0軟件只有英文版本。在中文版的Windows/98下，它的一些圖標(biāo)會(huì)偏移兩個(gè)位置，而在Windows/95下正常、也不會(huì)影響使用。

EWB5.0軟件運(yùn)行后，顯示出功能強(qiáng)大的Windows統(tǒng)一風(fēng)格的菜單欄。下面緊接著為工具欄，再往下即為作圖區(qū)。比較特別的就是在其界面右上方有一個(gè)開(kāi)關(guān)狀的圖標(biāo)，當(dāng)工程技術(shù)人員輸入廣播電視設(shè)備中的電路圖連線后，它就是通電開(kāi)關(guān)。接通電源開(kāi)關(guān)就可以對(duì)設(shè)備電路的各項(xiàng)參數(shù)(包括各項(xiàng)電參數(shù)、失真、噪聲、頻率特性等)進(jìn)行仿真。

EWB5.0軟件工具欄靠下的部分就是元器件庫(kù)，各種元器件、儀器、儀表都分門別類歸在里面。從電阻到集成電路，從電壓、電流表到示波器，還有各式電壓源、電流源、信號(hào)源?？傊话銖V播電視設(shè)備常用的元器件及檢測(cè)儀器、儀表基本上應(yīng)有盡有。而且，它還具有外掛元器件庫(kù)接口，使廣播電視設(shè)備專用元器件得以擴(kuò)展應(yīng)用。

這時(shí)，工程技術(shù)人員可將示波器、邏輯分析儀、信號(hào)發(fā)生器、掃頻儀、萬(wàn)用表等各種儀器、儀表引入電路，做實(shí)時(shí)檢測(cè)。就象是在廣播電視傳輸機(jī)房現(xiàn)場(chǎng)，用實(shí)物搭成的測(cè)試平臺(tái)一樣。這對(duì)廣播電視設(shè)備的檢測(cè)、維護(hù)乃至設(shè)備的技術(shù)改造與設(shè)計(jì)都會(huì)受益匪淺。

五廣播電視設(shè)備電路圖輸入方式

EWB5.0軟件采用圖形化的電路圖輸入方式。它與國(guó)內(nèi)廣大電子工程技術(shù)人員廣泛應(yīng)用的Protel軟件相似，但是操作上更為便捷。

元器件的模型都分類置于元器件盒內(nèi)，就象我們?nèi)粘Ｊ褂玫膹V播電視設(shè)備備件箱。放置一個(gè)元器件所要做的，僅僅是打開(kāi)相應(yīng)的元器件盒，將其中的元器件拖到工作平臺(tái)上。刪除元器件時(shí)，只需將元器件放回盒內(nèi)即可。

EWB5.0軟件設(shè)用自動(dòng)布線系統(tǒng)，在電路圖上布連線非?？旖?。你只要按照鼠標(biāo)從連線起點(diǎn)拉到終點(diǎn)后放開(kāi)，它就會(huì)完成自動(dòng)布線。在這兩點(diǎn)之間便畫(huà)出一條漂亮的連線。也不會(huì)出現(xiàn)Protel軟件中"繼續(xù)"現(xiàn)象。實(shí)際布線中，你如果稍有不慎，它也會(huì)把線連得一塌糊涂。有時(shí)線路看上去是連上了，其實(shí)并沒(méi)連上。這時(shí)，只要用鼠標(biāo)稍微拖動(dòng)元件一段距離，若連線跟著走，說(shuō)明連上了，否則要重新連接。例如：在設(shè)計(jì)中最后加入的電流，電壓表這個(gè)元器件時(shí)常會(huì)出現(xiàn)這種問(wèn)題。刪除連線也較簡(jiǎn)便，只需將連線的一端拉起后松開(kāi)，這根連線不管有多長(zhǎng)就會(huì)立即消失。

例如：每個(gè)節(jié)點(diǎn)共有5個(gè)有效點(diǎn)，1個(gè)中心大點(diǎn)與大點(diǎn)邊緣4個(gè)方向上的小點(diǎn)。小點(diǎn)只有當(dāng)鼠標(biāo)指向此外時(shí)才會(huì)顯示出來(lái)。當(dāng)鼠標(biāo)選中大點(diǎn)時(shí)(此時(shí)鼠標(biāo)呈手形)，可進(jìn)行點(diǎn)的移動(dòng)、刪除工作，當(dāng)選中小點(diǎn)時(shí)就可以從該方向上引線或斷線。實(shí)際布線中，第一次的使用會(huì)帶來(lái)困擾。但是，若接線有嚴(yán)重錯(cuò)誤、EWB50軟件會(huì)自動(dòng)報(bào)警，不會(huì)有燒壞元器件的后顧之憂。當(dāng)你掌握了引線的規(guī)則以后，就會(huì)覺(jué)得該軟件還是很方便的。

EWB5.0軟件為方便快速作圖，還提供了一個(gè)名為"Favorites"的元件盒。它位于電子元器件平臺(tái)工具欄的左側(cè)，中文含意為"喜愛(ài)的"實(shí)意為"常用的"。那么，我們可以將一些廣播電視設(shè)備經(jīng)常易損、常用的元器件模型添加至"Favorites"內(nèi)，以后放置這些元器件時(shí)，可直接從這里拖出，而不必再打開(kāi)元件盒，使用操作極為方便。

六EWB5.0軟件的元器件模型庫(kù)

EWB5.0軟件擁有龐大的元器件模型庫(kù)，它提供了電路仿真軟件實(shí)用化的必備保證。EWB5.0與EWB40軟件相比采用更為精確的固態(tài)器件模型。

例如：半導(dǎo)體器件模型，這些模型對(duì)廣播電視系統(tǒng)設(shè)備的固態(tài)化、數(shù)字化設(shè)計(jì)、檢測(cè)與維護(hù)來(lái)了很大的幫助。同時(shí)使廣播電視設(shè)備電路仿真的結(jié)果更為準(zhǔn)確。

EWB5.0軟件擁有豐富的元器件模型庫(kù)、主要包括：電源、電阻、電容、電感、二極管、雙極性晶體管、FET、VMOS、傳輸線、控制開(kāi)關(guān)、DAC與ADC、運(yùn)算放大器與電壓比較器、TTL74系列與CMOS4000系列數(shù)字電路、時(shí)基電路等、元器件總數(shù)近萬(wàn)種。其中二極管(含F(xiàn)ET和VMOS管)2900種，運(yùn)算放大器2000種。

EWB5.0軟件所有的元器件值與參數(shù)均可改變、也可以構(gòu)造自己的元器件和電子電路。在元器件上雙擊鼠標(biāo)左鍵，便可以改變?cè)骷膮?shù)。例如：電阻、電容大??；電壓、電流源的幅值?？刹僮髟骷?，如：開(kāi)關(guān)、可變電阻等。在元器件上方的中括號(hào)內(nèi)均有操作提示。

例如：可變電阻為R，開(kāi)關(guān)是SPACE、可變電容為C等。如果不懂某些元器件的用法，請(qǐng)?jiān)谠骷蠁螕羰髽?biāo)右鍵，選"help"即可。

EWB5.0軟件元器件也可改變方向，操作時(shí)只需按第8、9、13個(gè)按扭中的三角形圖標(biāo)，就能作出相應(yīng)調(diào)整。值得提出的是，EWB50軟件的保險(xiǎn)絲，繼電器、控制開(kāi)關(guān)等模型更為真實(shí)。例如：當(dāng)流過(guò)保險(xiǎn)絲的電流超過(guò)額定值時(shí)將被熔斷，繼電器也會(huì)隨著工作狀況的變化吸合、釋放。

七EWB5.0軟件的虛擬儀器、儀表庫(kù)

配置精密、先進(jìn)、完備的電子測(cè)量?jī)x器、儀表是廣播電視設(shè)備設(shè)計(jì)、檢測(cè)與維護(hù)的必需技術(shù)手段。沒(méi)有這些必要的儀器、儀表做保證，要完成現(xiàn)代化、規(guī)模較大而又復(fù)雜的廣播電視系統(tǒng)設(shè)備的電路設(shè)計(jì)與檢測(cè)、維護(hù)，幾乎是不可能的。而且，一般的廣播電視臺(tái)站配置齊全價(jià)格貴重的電子儀器如：高頻示波器、邏輯分析儀等也是不現(xiàn)實(shí)的。EWB5.0軟件的電子工作平臺(tái)，就象是為廣播電視工作技術(shù)人員度身定造了各種各樣的虛擬儀器、儀表讓我們夢(mèng)想成真。

例如：對(duì)于模擬電路可使用虛擬的萬(wàn)用表、函數(shù)發(fā)生器、示波器。掃頻儀可分析廣播電視設(shè)備的幅頻特性及其電路的直流轉(zhuǎn)移特性、交流特性與瞬態(tài)特性。對(duì)于廣播電視數(shù)字設(shè)備的電路，可使用數(shù)字信號(hào)發(fā)生器、邏輯分析儀、邏輯轉(zhuǎn)換器分析設(shè)備電路的時(shí)序和邏輯關(guān)系。例如：用一個(gè)由555時(shí)基電路組成的可調(diào)占空比的方波發(fā)生器來(lái)說(shuō)明它的基本操作方法。

先按照電路圖從元件庫(kù)中取出555時(shí)基電路芯片，可調(diào)電阻等元件放在一邊備用。這樣比用一個(gè)元器件從工具箱里拿一個(gè)可省去許多麻煩。然后把它們擺好位置，以連線交叉次數(shù)較少為好、連線并修改元件參數(shù)到合適值。

在儀表上雙擊左鍵，就會(huì)出現(xiàn)儀器的面板。儀器均放在工具箱的最后一個(gè)圖標(biāo)內(nèi)。這時(shí)，在適當(dāng)?shù)奈恢眠B入示波器，即可開(kāi)啟電源開(kāi)關(guān)。在示波器圖標(biāo)上雙擊，便會(huì)顯示出示波器的面板，適當(dāng)調(diào)節(jié)示波器上旋鈕使圖形最為清晰易讀。如果屏幕太小，?quot;EXPAND"按鈕便可滿足你的要求。此時(shí)，按"R"或"Clrl＋Ｒ"便可改變電阻的大小，從而調(diào)節(jié)方波的占空比。

EWB5.0的工作平臺(tái)上還提供了一些方便測(cè)試的指示器。例如：電壓表、電流表、指示燈、測(cè)試球、蜂鳴器、七段數(shù)碼顯示器和長(zhǎng)條圖顯示器等。

(1)電壓表與電流表以數(shù)字形式直觀地顯示在路電壓或電流。

(2)測(cè)試球可用來(lái)指示被測(cè)點(diǎn)的電平的高低。

(3)蜂鳴器的兩端加上一定電壓時(shí)會(huì)發(fā)出聲響。

(4)指示燈的兩端加上一定電壓時(shí)將被點(diǎn)亮。

(5)七段數(shù)碼顯示器可用以驗(yàn)證七段數(shù)碼電路工作的正確性。

(6)長(zhǎng)條圖顯示器能以條圖的形式顯示被測(cè)點(diǎn)電壓。

合理使用這些非常直觀的指示器，可以進(jìn)一步提高廣播電視設(shè)備的電路設(shè)計(jì)效率，加快了廣播電視工程技術(shù)人員的電路分析能力。這樣就可以通過(guò)使用EWB50軟件的仿真模塊，去檢驗(yàn)廣播電視設(shè)備電路設(shè)計(jì)的性能。通過(guò)簡(jiǎn)單的命令，轉(zhuǎn)換到WorkbenchLayout。作為選擇設(shè)備電路的信息可通過(guò)元件列表(Net-List)的格式輸出，用于其他標(biāo)準(zhǔn)布線軟件或經(jīng)自動(dòng)布線輸出PCB印刷電路板。

八EWB5.0軟件的電路仿真模式

在廣播電視設(shè)備的設(shè)計(jì)、檢測(cè)與維護(hù)中，直接進(jìn)行EDA軟件設(shè)計(jì)如：僅僅應(yīng)用PROTEL軟件，并不能保證設(shè)計(jì)的電路達(dá)到目標(biāo)和檢測(cè)的數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)確等，還需要做出實(shí)物電路搭焊進(jìn)行驗(yàn)證。如果實(shí)物電路不能正常工作，還得推倒重來(lái)，往往需要重復(fù)多次才能成功。而EWB5.0軟件可以使你在廣播電視設(shè)備電路開(kāi)發(fā)調(diào)試中擺脫以往搭焊電路、調(diào)整試驗(yàn)的繁瑣過(guò)程，少走彎路。能更快的檢驗(yàn)開(kāi)發(fā)者的構(gòu)想，改進(jìn)設(shè)備的設(shè)計(jì)方案，檢驗(yàn)由于信號(hào)源、噪聲等因素而導(dǎo)致設(shè)備電路的不可預(yù)知或無(wú)法精確計(jì)算其輸出結(jié)果的電路系統(tǒng)。從而提高了開(kāi)發(fā)者的工作效率，縮短了廣播電視設(shè)備電路系統(tǒng)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)、檢測(cè)與維護(hù)的周期。

當(dāng)前，幾乎所有的電路仿真軟件都遵循著與PSPICE(PSPICE是較早出現(xiàn)的EDA軟件之一。1985年就由MICRSIM公司推出。在1991年由美國(guó)加州大學(xué)佰克利分校推出了PSPICE5.0版本。也是國(guó)內(nèi)電路仿真應(yīng)用最普遍、公認(rèn)最好的一種電路模擬分析軟件?，F(xiàn)在使用較多的是PSPICE6.2版本。)一樣的仿真模式即：

(1)首先對(duì)電路進(jìn)行必要的編輯、檢查無(wú)誤方可進(jìn)行計(jì)算。

(2)計(jì)算完畢，才可以查看計(jì)算結(jié)果與電路波形。

(3)如果不滿意，必須從頭進(jìn)入編輯界面，修改電路參數(shù)等，重復(fù)上述過(guò)程直到滿意為止。

以上這種在路波形查看界面與電路編輯界面之間轉(zhuǎn)換的仿真模式，將使我們?cè)趶V播電視設(shè)備設(shè)計(jì)、檢測(cè)與維護(hù)中帶來(lái)操作上的不便。EWB50軟件則采用了新穎而高效的仿真模式--"實(shí)時(shí)仿真"，即在仿真的同時(shí)，允許修改電路元件的參數(shù)，并且可以立即進(jìn)入新的狀態(tài)開(kāi)始仿真。

EWB5.0軟件多種精細(xì)的設(shè)計(jì)、也給我們廣大工程技術(shù)人員在操作中帶來(lái)許多方便。例如：在電子工作平臺(tái)的右上角，多了一個(gè)電源開(kāi)關(guān)和一個(gè)暫停按鈕。當(dāng)完成廣播電視設(shè)備電路圖并連接好相應(yīng)的儀器、儀表以后，點(diǎn)擊一下電源開(kāi)關(guān)、計(jì)算機(jī)立即進(jìn)入電路仿真狀態(tài)。電路圖即刻變成實(shí)際的電路。儀器、儀表也迅速地顯示出仿真的實(shí)時(shí)結(jié)果與波形。

九EWB5.0軟件的通用性與兼容性

EWB5.0軟件可以讀入PSPICE格式的電路網(wǎng)表文件，進(jìn)行模擬分析。而且還可以很方便地轉(zhuǎn)換成PSPICE、PROTEL和ORCAD等格式的電路網(wǎng)表文件，供其它電路軟件使用。

EWB5.0軟件使用的器件模型格式也與PSPICE軟件兼容，這是因?yàn)镻SPICE軟件發(fā)展至今，已被并入ORCAD公司。它秉承了該軟件的一貫性能優(yōu)秀作風(fēng)，成為"ORCAD-PSPICE"。新推出的版本，PSPICE91，支持在Windows/9x/NT平臺(tái)上工作，但是，PSPICE軟件仍然可以單獨(dú)銷與使用。而ORCAD軟件世紀(jì)集成版工作于／Window/95與Windows/NT環(huán)境下，也集成了電原理圖繪制，印刷電路板設(shè)計(jì)、模擬與數(shù)字電路混合仿真等功能。尤其它的電路仿真元器件庫(kù)更達(dá)到了8500個(gè)，收入了幾乎所有的通用型電路元器件模塊。它的強(qiáng)大功能導(dǎo)致了EWB5.0軟件，只要將庫(kù)文件稍加修改、就可以調(diào)用品種異常豐富的ORCAD軟件與PSPICE軟件元器件模塊型庫(kù)。同時(shí)，也可使PSPICE軟件與ORCAD軟件的使用者直接進(jìn)入EWB5.0軟件的圖形操作界面，又不會(huì)造成不必要的損失。

EWB5.0軟件提供了內(nèi)部圖表編輯器，可以將儀器、儀表顯示的波形進(jìn)行必要的粘貼復(fù)制，編輯制作成標(biāo)準(zhǔn)的圖表，并可以在打印電路圖時(shí)，同元件列表，電路描述等信息一起打印出來(lái)。例如：進(jìn)入編輯器中對(duì)廣播電視設(shè)備電路文件進(jìn)行修改，再退出編輯器檢查設(shè)備電路文件的語(yǔ)名合法性，直到?jīng)]有錯(cuò)誤為止。此時(shí)，就可以對(duì)電路進(jìn)行分析計(jì)算。在任何時(shí)候都可以按相應(yīng)的鍵獲得在線幫助，以了解庫(kù)中各種元器件模型的名稱，用法及各種控制命令的操作等。

隨著廣播電視系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化、固態(tài)化的飛速發(fā)展與設(shè)備電子技術(shù)的進(jìn)步，系統(tǒng)中設(shè)備的電路設(shè)計(jì)、檢測(cè)與維護(hù)的規(guī)模也越來(lái)越大。又加上設(shè)備可靠性進(jìn)一步提高，使廣播電視機(jī)房有人值守、無(wú)人值班變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。在這種情況下，廣播電視設(shè)備的設(shè)計(jì)、檢測(cè)與維護(hù)必須采用計(jì)算機(jī)輔助分析設(shè)計(jì)與遠(yuǎn)程檢測(cè)維護(hù)技術(shù)。如果采用過(guò)去傳統(tǒng)的方式，幾乎是不可想象的，也是不會(huì)實(shí)現(xiàn)的。顯然，EWB50軟件以及其出色的性能表現(xiàn)，具有填補(bǔ)空白的意義。這正是大家開(kāi)始接受它的主要原因。

當(dāng)前，廣播電視網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中繁雜的設(shè)備電路設(shè)計(jì)、仿真與分析，就可以在功能強(qiáng)大的EWB5.0軟件下輕松完成。價(jià)格貴重的電子測(cè)試儀器、儀表垂手而得，各種各類繁多的元器件隨手可取，更不用擔(dān)心在實(shí)際工作中燒毀元器件。

(1)EWB5.0軟件實(shí)際上是一個(gè)電路仿真模擬器程序，它分析廣播電視設(shè)備電路文件，輸出包含分析結(jié)果的數(shù)據(jù)文件。EWB50軟件程序可對(duì)設(shè)備電路進(jìn)行各種分析、計(jì)算在不同環(huán)境下，一個(gè)設(shè)備電路中的各個(gè)電壓和電流值。

例如：直流工作點(diǎn)計(jì)算、非線性器件小信號(hào)模擬計(jì)算，直流轉(zhuǎn)移特性分析，直流傳輸曲線與直流靈敏度分析、頻率響應(yīng)的計(jì)算和分析、設(shè)備電路噪聲分析、大信號(hào)瞬態(tài)分析、離散付立葉分析、蒙特-卡羅(Monte-Carlo)統(tǒng)計(jì)分析。更重要的是溫度對(duì)廣播電視設(shè)備電路的影響分析、EWB5.0均可仿真模擬出來(lái)，其分析可由打印機(jī)輸出，從而獲得仿真模擬結(jié)果。

(2)EWB5.0軟件也是一個(gè)圖形處理器，它就象一臺(tái)"示波器"，以波形圖的形式將EWB5.0軟件的分析數(shù)據(jù)結(jié)果在屏幕上顯示出來(lái)。

例如：可以顯示廣播電視設(shè)備電路中任意節(jié)點(diǎn)的瞬態(tài)電壓波形、頻響曲線、相頻曲線，甚至任意電子器件的瞬態(tài)電流波形，功耗曲線、阻抗曲線等。并可將任一區(qū)域放大，以利觀察其細(xì)節(jié)部分，也能用打印機(jī)或繪圖儀將波形拷貝輸出。

(3)EWB5.0軟件又是一個(gè)設(shè)置元器件模型參數(shù)的程序。確立廣播電視設(shè)備電路中所用元器件的精確模型，對(duì)于設(shè)備模擬電路的計(jì)算機(jī)輔助分析的精度至關(guān)重要。因?yàn)椋瑥V播電視設(shè)備生產(chǎn)廠家所提供的測(cè)量數(shù)據(jù)都是元器件如何工作的外部特性。而EWB5.0軟件中所使用到的是從元器件內(nèi)部物理過(guò)程來(lái)描述該元器件如何工作的物理模型與相關(guān)參數(shù)。這就需要使用EWB5.0軟件程序?qū)⑸a(chǎn)廠家提供的測(cè)量數(shù)據(jù)變換成物理模型參數(shù)。EWB5.0軟件具有豐富的元器件模型參數(shù)庫(kù)文件。

例如：包含各種二極管、雙極性晶體管各種場(chǎng)效應(yīng)管、功率MOS管及運(yùn)算放大器和電壓比較器的宏模型多達(dá)數(shù)千種。當(dāng)EWB50軟件提供的元器件模型不能滿足我們的要求時(shí)，可以運(yùn)行該軟件的程序，輸入來(lái)自廣播電視設(shè)備生