Multisim仿真软件组建的实验室及应用实验四例

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  摘要:Multisim是一个用于电子线路仿真与设计的EDA软件,它包括电路的设计、仿真、分析及产生设计报告.并通过和ULTIBOARD结合形成电子设计的整个流程。本文论述了Multisim仿真软件组建的实验室在国内外应用,通过四个不同领域的使用例子验证Multisim虚拟元器件组成的电子电路进行各种仿真分析是相当高效、可靠的,较传统方式有无法比拟的优势。
  关键词:Multisim软件;单片机仿真;开关电源仿真;3D实物仿真
  Simulation of Lab Based on Multisim and Four kind practical design
  Jiang Min
  Abstract:This paper introduces Multisim. Multisim is a kind of powerful EDA simulation software. The necessity of reforming traditional MCU experiments is expounded, the features and functions of Multisim are introduced, and taking four kind practical design for example. MCU simulation method of using simulation software Multisim and This article takes the simulation of Switch Power,3D Electronic, Single Chip Micro-compute ,Simulation Clock as an example analyzes the unique function of Multisim. In the simulating of micro processors and shows its application in various fields. Simulation train their integrated design capability of hardware and software arouse their learning interest.
  Key words:Simulation;Single Chip Micro-compute;Multisim;3D Simulation
  
  Multisim 10 软件是美国国家仪器(NI)公司推出的电子电路仿真软件,它基于加拿大IIT公司于八十年代末、九十年代初推出的Electronics Workbench (EWB),该软件用于电路仿真与设计的EDA软件,又称为“仿真电子工作台”。美国NI公司的EWB的包含有电路仿真设计的模块Multisim、PCB设计软件Ultiboard、布线引擎Ultiroute及通信电路分析与设计模块Commsim 4个部分,能完成从电路的仿真设计到电路版图生成的全过程。Multisim、Ultiboard、Ultiroute及Commsim 4个部分相互独立,可以分别使用。Multisim意为“万能仿真”仿真的手段切合实际,选用的元器件和测量仪器与实际情况非常接近;并且界面可视、直观。绘制电路图所需的元器件、仪器、仪表以图标形式出现,选取方便,并可扩充元件库。
  一、Multisim在国内、外的应用:
  目前,国外的一些大学已经组建了一些远程仿真实验室,用到Multisim仿真。如德国的汉诺威大学建立了仿真自动化实验室:西班牙大学电子系开发了电子仪器仿真工作平台:意大利帕瓦多大学建立了远程仿真教育实验室;新加坡国立大学开发了远程示波器实验和压力容器实验。并且,仿真仪器系统及其图形编程语言已经成为美国各大学理工科学生的一门必修课,其普及程度相当广泛。我国的一些大学也开始致力于仿真实验室的研究,如北京邮电大学网络教育技术研究所历经两年多时间完成了3门课程的单机版和网络版电子实验系统;同济大学建筑学院的仿真现实实验室采用比较高端的设备,对建筑景观、结构进行相关的仿真;西南交通大学致力于工程漫游方面的仿真现实应用,跟踪仿真领域先进技术的发展,开发出了一系列具有国际水平的计算机仿真和仿真现实应用产品,在城市规划仿真、驾驶员培训仿真及其他交互式仿真方面尤为突出;中国科技大学运用仿真现实技术在物理实验方面已经形成了比较成熟的产品,基于本地的大学物理仿真实验软件,如广播电视大学物理仿真实验,几何光学设计实验平台和大学物理仿真实验远程教学系统:中国地质大学地质晶体学研究和教学应用,利用仿真现实技术演示它们的结构特征,直观明了,可以加深对晶体结构的了解。但是,我国仿真实验的发展尽管已经起步,并且也有了一定的发展,却仍处于起步阶段,具体表现为:学科门类还不够丰富,仿真实验资源相对缺乏,仿真实验资源建设也没有形成较为合理的发展模式和发展方向,因此,仿真实验的发展任重而道远。仿真现实的基本特征可以用三个“I”表示,即沉浸性(immersion),交互性(interaction)和构想性(imagination)。
  二、以下四个例子综合了Multisim在各种场合的使用。
  应用实例1、开关电源仿真;
  应用实例2、单片机仿真:液晶日历设计;
  软件输入方法如图下:
  应用实例3、晶闸管触发器仿真
  应用实例4、3D实物仿真
  
  三、仿真现实具有以下几个方面的含义:
  首先,此仿真通过计算机生成一个非常逼真的虚幻的世界,在这个虚幻的世界中我们不仅可以看到甚至还可以触到、听到这里所发生的一切,这种感觉是如此的真实,以至于观察者完全参与到这个仿真的世界中,这就是仿真现实的首要功能,即沉浸性。一些外设就主要用于实现与仿真现实的交互功能,包括数据、三维、探针、反馈装置、单片机与Keil合成系统等等。通过这些设备,参与者可以轻松的输入指令,系统就会对指令做出相应的响应,完成交互。其次,仿真现实是为了解决电子、计算机、娱乐等方面的问题而出现的,它也是人工智能。最早提出仿真实验室的构想是在90年代初,而在90年代末和21世纪初,国内外仿真实验系统开始大量涌现。美国国家研究会(National Research Council,简称NRC)把仿真实验室定义为“一个无墙的中心”。研究人员可以通过仿真实验室从事科学研究和工程设计,超越了地理位置的界限,而且可以通过Internet方便的进行互动和交流。另外,通过Multisim仿真实验室还可以方便的进行资源的共享,共享仪器设备、实验数据、计算机资源以及数字资源的信息。从仿真实验室的定义我们可以看出,一个好的仿真实验室,必须具有如下的几个特性:
  1.真实性:仿真实验室中的仿真器件和现实中的实际仪器设备应该具有相同的物理化学特性。而Multisim软件也具备扩充了MCU 模块,提供了包括Intel、Atmel 8051/8052 和Microchip PIC16F84a 单片机系统的仿真。
  2.交互性、自主性:在仿真实验室中,实验者可以根据自身的需要利用仿真实验室提供的仿真器件设计、组织具体的实验同时还可以使用一些控制手段控制实验的进程并对实验者的操作提供反馈信息。在实例2中可以清楚看到Multisim加强了对汇编语言和C 语言的支持,增加了反汇编功能,以及调试功能,包括设置断点、单步执行、查看存储器、改写内存等。
  3.智能性:仿真实验室中的认知模拟方法赋予其智能化的特点,在实验操作过程中可以及时的给出实验者操作错误信息的提示。
  4.可扩展性和重用性:仿真实验室采用组件的设计思想提高其可扩展性和可用性。用户可以根据自己的需要构建新的实验模块、添加新的实验仪器或在已有的功能模块基础上改进、组合或混合构建新的模块。
  
  参考文献
  [1] 蒋敏.从Proteus仿真设计到实际产品制作[J].北京:科技创新导报,2010
  
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