EWB电子电路仿真软件在数字电路教学中的应用.pdf

号Ａ、Ｂ为００、０１、１０、１１。
Ａ）编辑字信号输出地址范围为００００～＿０００３，在Ｉｎｉｔｉａｌ文 件框中输入ｏ０００．在Ｆｉｎａｌ文本框中输入０００３。
Ｂ）选择输出方式：单帧输出。按ＢＵＲＳＴ钮即可。 Ｃ）设定输出频率：可默认系统设置为ｌＫＨＺ。 设置逻辑分析仪，双击逻辑分析仪图标，显示它的面板。可 默认系统设置。逻辑分析仪可以同步记录和显示１６路逻辑信 号，因此．当把电路的输入信号和输出信号都接入逻辑分析仪的 输入端时，可以同步显示出输入信号和输出信号的波形。单击仪 器库图标，打开仪器库，将逻辑分析仪图标拖到工作区，再双击 该图标，显示其面板。面板上部为波形记录区，左边是１６路信号 输入端，自上而下依次排列，上面第一路是输入信号的最低位， 下面最后一路是输入信号的最高位。在波形记录区的两边各有 一根读数指针，拖动读数指针到适当的位置，可读取波形数据。 面板下方为读数显示的控制区。读数显示可读出指针ｌ和指针 ２对应的时间值，以及两个指针所在位置的１６路信号值（即逻 辑值，以１６进制数读出）。控制操作有停止（Ｓｔｏｐ）、复位（Ｒｅｓｅｔ）、 采样频率设置（Ｃ１０ｃｋ ｓｅｔ）、水平时间刻度设置和触发模式设置 （ｔｒｉｇ甜ｅ ｓｅｔ）。复位钮对逻辑分析仪产生复位控制。在运行中，每 按一下复位钮。记录区波形被清除，并重新开始显示波形；在停 止运行后按下复位钮，则消除波形记录区的波形。采样频率一般 默认系统设定值即可。调节水平时问刻度设置，可调整波形的疏 密。 （５）启动运行：单击启动开关，电路开始运行，此时逻辑分 析仪的波形记录应有波形输出。可调节波形显示区右下方的时 间刻度，使显示出疏密合适和波形。 （６）分析波形：用鼠标拖动读数指针到波形的适当位置，读 取Ａ、Ｂ、Ｓ和Ｃ的波形逻辑值，并记录在表２中，结果显示电路 逻辑功能正确。
下面以ＥｗＢ５．０版本为例通过组合逻辑电路一章的组合逻 辑分析为例．说明ＥＷＢ软件在数字电路课程教学中的应用效
果。 例如分析图１所示电路的逻辑功能
Ｃ
Ａ Ｓ
Ｂ
图１ 逻辑图 按常规的分析方法是：写出逻辑表达式并化简，再列出真值 表，最后分析其逻辑功能。利用ＥＷＢ进行仿真分析，方法有以下 两种： 方法１：用开关送人逻辑电平，用指示灯显示输出结果。 １ 根据图１所示逻辑图。在ＥＷＢ工作区编辑仿真电路图。 （１）双击桌面上ＥＷＢ启动图标，进入ＥＷＢ主窗口。 （２）从库中调出全部电路部件： 单击逻辑门电路库图标．用鼠标将５个与非门拖到工作区， 并放置在适当的位置： 单击基本器件库图标．用鼠标将开关拖到工作区的适当位 置，并将其反转１８０度，以便于接线； 单击电源库图标。用鼠标将其＋ＶＣＣ和接地符号拖到工作 区适当位置： 单击指示器件图标，用鼠标将红色指示灯拖到工作区适当 位置： （３）设置器件参数和定义开关控制键： Ａ）门电路参数默认系统设定值，不必重新设置； Ｂ）电源＋ＶＣＣ默认茅统设置为＋５Ｖ： Ｃ）定义开关控制键：系统默认的开关键为空格键。按动键 盘上的空格键，可以看到二个开关同时动作。若要分别对开关进 行控制，则要重新定义开关控制键。方法是用鼠标双击某个开 关，打开参数对话框，在Ｋｅｖ文本框中键入控制键名，如Ａ，然后 确定关闭对话框即可。此时，可以看到开关的上方『Ｓｐａｃｅｌ变成 ［Ａ】，表明该开关由字母Ａ控制。用同样的方法，将其余一个开关 的控制键定义为ｆＢ】。 Ｄ）按图１原理图连接电路。 Ｅ）标记输入、输出标号Ａ、Ｂ、Ｓ和Ｃ，得出仿真电路。 ２仿真测试电路的逻辑功能。 按动开关控制键【Ａ］和【Ｂ】，依次输入逻辑变量为００、０１、１０、 １ｌ，观察输出指示灯的状态，便可得到如表ｌ所示的结果。可见，
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1.学位论文 翁乐炜 一个3D虚拟舞台灯光系统的设计与实现 2007
随着2008年北京奥运会和2010年上海世博会的临近，围绕着盛会的各种诸如庆典、开幕式、电视类综合晚会等大型展示活动将会有很多。而大型开 幕式的排练一般要数千人参加，实际操作过程需要花费大量的物力和财力。如果主创人员在正式制作、合成之前，能在一个虚拟的舞台中预先观看到场 景的模拟仿真效果，将能极大地提高效率，节约成本开支。另一方面，随着性价比越来越高的高性能图形显示芯片的出现，三维图形图像技术的应用范 围被大大地扩展了。但将虚拟现实，特别是三维设计、交互、展现的相关技术，应用在戏剧舞台表演和大型活动布局设计领域，目前在国内还不多见。 针对这一现状，本文以自主研发的VirStage虚拟舞台原型系统为基础，对舞台灯光效果的实时展现进行了研究与实现。
本文设计实现了一个实时虚拟舞台灯光系统，它能实时响应多用户硬件设备下的人机交互，并能依据舞台场景的特殊要求对场景进行实时绘制。 由于在舞台排练系统中，经常有数百个不同种类型的光源同时照亮一个场景的情况发生，而目前图形硬件内置的光源模型单调，不能满足舞台灯光 多样性的需要。对此，本文设计了一个扩展的D-椭圆灯光模型。这个模型具有多个可控参数，能够灵活地调节产生出不同种类型的灯光效果。同时，针 对目前硬件系统承载能力不足以应付舞台场景中如此庞大的光源数量的问题，本文提出了实时动态优先级排序更新算法，它能减少不必要的计算，动态 地为每个物体选取场景中对它产生影响最大的最优光源组，从而使得虚拟舞台场景中的光源都能实时地发挥作用。通过应用该算法，本系统最多可支持 300个光源同时点亮虚拟舞台空间。 为了使场景的真实感程度得到提高，本文对场景中不同的物体使用了多个光照模型方程进行绘制，并介绍了一些光影效果在虚拟场景中实时模拟的 方法。依据图形硬件的发展趋势，本文所有的绘制工作都是通过着色器语言由GPU直接完成的。 最后，本文创建了不同的场景对虚拟舞台灯光系统进行仿真测试，并对数据结果进行分析。总体来说，场景绘制达到了满意的实时帧数和效果。
逻辑转换仪仿真结果如图２所示。
图２逻辑转换仪将逻辑电路转换成真值表与逻辑表达式 可见．在数字电路课程教学中，应用ＥＷＢ仿真软件进行理
论分析及电路结构的模拟分析时，可以使抽象的理论形象化、复 杂的电路实际化。使枯燥的电路特性分析变得生动、形象、真实、 可信，让学生在课堂中就能感受到实验才具有的测试效果，更好 地把理论与实验联系起来。虽然，软件的仿真不能完全代替硬件 试验．但ＥＷＢ软件的仿真分析功能与精确度。是任何硬件实验 都难以达到的。因此。将ＥＷＢ软件应用于数字电路教学。将有利 于培养学生用工程观点分析问题的解决问题的能力，全面提高 学生的整体科技素质。
作者： 作者单位： 刊名：
英文刊名： 年，卷(期)： 被引用次数：
刘卉 湖南省建材高等专科学校计算机科学系,湖南,衡阳,421001
福建电脑 FUJIAN COMPUTER 2006，""(2) 2次
参考文献(3条) 1.叶致诚 唐冠中电子技术基础实验 1995 2.彭华林.李仁发.欧青立.谌令梅 虚拟电子实验平台应用技术 1999 3.章忠全 电子技术基础:实验与课程设计 1999
ＥＷＢ不但是一个非常优秀的电子设计软件，而且也是一个 非常优秀的电子技术模拟实际训练软件．它几乎可以完成在实 验室进行的所有电子技术的实验，并且和实际实验情况非常贴 切，选用的元器件和仪器也和实际情况非常相近，一般会正确使 用常规仪器的读者，都能较快地掌握软件所提供的虚拟仪器的 使用方法。另外在实验设备和仪器不能满足某些实验课要求的 情况下．用ＥＷＢ进行仿真实验不失为一种有效的补充方法。由 于ＥＷＢ软件是基于Ｗｉｎｄｏｗｓ操作系统上的，所以它的操作方 法的其它基于Ｗｉｎｄｏｗｓ环境下的软件操作方法一样．所见即所 得。要用的元器件、仪器等，只要用鼠标点击，随时可以取来，完 成参数设置，连接成电路，就可以启动运行，进行分析和测试等。 因此ＥＷＢ软件具有入门容易，学习轻松，结合实际，富有趣味的 特点。
逻辑转换仪可以将多路（最多八路）输入一路输出的逻辑电
路导出它的真值表。首先画出逻辑电路，并将其输入端接至逻辑 转换仪的输入端．输出端通过换接开关接至逻辑转换仪的输出
端。按下“电路…真值表”按钮。在逻辑转换仪的显示窗口，即真
值表区出现该电路的真值表。
（按２下）真“值真表值表一～逻逻辑辑表表达达式式”按钮。在逻辑表达式栏即可出
参考文献： 【１】叶致诚，唐冠中电子技术基础实验北京：高等教育出版社。１９９５ 【２】彭华林，李仁发，欧青立。谌令梅虚拟电子实验平台应用技术湖南
科学技术出版社１９９９ 【３】章忠全，电子技术基础：实验与课程设计。北京：中国电力工业出版
社．１９９９
万方数据
EWB电子电路仿真软件在数字电路教学中的应用
表２逻辑分析仪波形逻辑值记录表
Ａ
Ｂ
Ｓ（半加和） Ｃ（进位位）
０
０
Ｏ
０
Ｏ
ｌ
ｌ
Ｏ
１
Ｏ
１
Ｏ
ห้องสมุดไป่ตู้
１
ｌ
０
ｌ
３逻辑转换仪的使用
逻辑转换仪是Ｗｏｒｋｂｅｎｃｈ特有的仪器。实际工作中不存在
这种对应的设备。逻辑转换仪能够完成真值表、逻辑表达式和逻 辑电路三者之间的相互转换．这一功能给数字电路的教学带来 很大的方便。
（１）逻辑电路…真值表
数字电路是计算机专业的一门骨干课程，其教学效果的好、 坏，学生接受的程度，将直接影响后续各类相关专业课程的教学 效果。目前，在数字电路课程教学中，教师一般采用的教学方法 是：先在课堂上给学生介绍理论知识，再引用例题加以论证，然 后由学生通过做作业和实验加深对理论的理解。这种传统的教 学方式，存在着以下的问题：一是大多数教师只着重于传授理论 知识，无法使学生真实地感受到电路的可实现性，也无法判断理 论分析方案的正确性。二是理论分析通常都是一些繁琐的公式 推导及一些孤立的计算数据，很难形成电路的特性曲线，缺乏直 观性，更难对电路的参数进行分析及优化设计。三是学生在听理 论课时，由于跟实际联系不上，对理论难以理解，甚至于不能理 解。造成对数字电路“难学、抽象”的思想障碍，从而对学习失去 兴趣。将ＷＥＢ引入数字电路教学。可以使教师在讲解理论的同 时，利用ＷＥＢ软件进行仿真、演示，使学生消除“抽象感”，增加 学习兴趣。使课堂教学更加生动、直观，使数字电路课程中一些 基本理论和基本概念更加容易理解。
万方数据
２００６年第２期
福建 电脑
１９１
这是一个半加器。 表ｌ半加器仿真记录表
Ａ
Ｂ
Ｓ
Ｃ
０
Ｏ
灭
灭
Ｏ
１
１
Ｏ
亮
灭
亮
灭
ｌ
１
灭
亮
从仿真的结果显示逻辑功能正确。 方法２：用字信号发生器作输人信号，用逻辑分析仪显示输 入、输出波形，根据波形分析验证电路逻辑功能。 （１）把仿真电路中的开关、＋ＶＣＣ和接点符号删除； （２）调用字信号发生器和逻辑分析仪；单击仪器库图标，用 鼠标把字信号发生器和逻辑分析仪拖到工作区，放置在适当的 位置。 （３）将仪器与仿真电路连接好。把逻辑电路的输入信号Ａ、 Ｂ和输出信号Ｓ和Ｃ都送到逻辑分析仪的输入端，同时显示５ 个波形．以便于分析。 （４）仪器设置： 设置字信号发生器：双击字信号发生器图标，显示字信号发 生器面板，再进行以下的编辑。编辑字信号，从０号地址开始，分 别输人００００Ｈ、０００ｌＨ、０００４Ｈ、ｏ００５Ｈ。均是１６进制数，其最低位 分别对应二进制数为００００、０００ｌ、０１００、０１０ｌ。它们对应输入信
现相应的该真值表的简化逻辑表达式。注意，在逻辑表达式中的 的“，”是用来表示逻辑变量的“非”。
（３）表达式一真值表、逻辑电路或逻辑与非门电路
也可以直接在逻辑表达式栏中输入逻辑表达式（“与一或”式
及“或一与”式均可），然后按下“表达式一真值表”按钮可得到相应 的真值表；按下“表达式一电路”按钮可得到相应的逻辑电路；按 下“表达式一与非门电路”按钮可得到由与非门构成的逻辑电路。
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福建电脑
２００６年第２期
ＥＷＢ电子电路仿真软件在数字电路教学中的应用
刘卉
（湖南省建材高等专科学校计算机科学系湖南衡阳４２１００１）
【摘 要】 随着计算机技术的普及，ＥＤＡ技术得到愈来愈广泛应用。ＥＩ）Ａ是电子设计自动化（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｌｉｃ Ｄｅｓｉｇｎ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ）的英文缩写，将ＥＤＡ技术引入数字电路课程教学，可以使教师在讲述理论的同时，利用ＥＤＡ技术软件进行 仿真、演示，使学生消除“抽象感”，增加学习的兴趣。使课堂教学更生动、直观，使数字电路课程中一些基本理论和基本 概念更加容易理解。作者以组合逻辑电路分析一章中半加器的分析为例来说明ＥＤＡ软件之一ＥｗＢ（Ｅ１ｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｗｏｒｋｂｅｎｃｈ）在数字电路课程教学中的应用。
【关键词】虚拟模拟仿真软件
ＥＷＢ的英文全名是Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｗｏｒｋｂｅｎｃｈ（电子工作台）， 它虚拟了一个可以对模拟电子电路和数字电子电路进行模拟仿 真的工作台．具有较完善的各种元器件模型库和几种常用的分 析仪器。能进行电子电路设计，并能对电子电路进行较详细的 分析．包括静态分析、动态分析、时域分析、频域分析、噪声分析、 失真分析和器件的线性与非线性分析．还能进行离散付里叶分 析、零极点分析等多种高级分析。能将设计好的电路文件直接输 出到常用的一些电子电路排版软件，如ｐｒｏｔｅｌ等，排出印刷电路 板图，为实现电子电路的设计提供了很大的方便。