仿真技術下電子產品設計思路探析

吳瑋瑋

(陜西國防工業職業技術學院,710030)

1 電子產品的仿真技術

仿真技術的操作和應用主要是通過模型理論以及相關的信息基礎以計算機為工具實現模擬仿真的一種現代化技術。隨著仿真技術的不斷提高，目前已經被廣泛的應用的各行各業的科研工作當中，而且這已經成為一個國家在計算機領域專業性的評價指標，在一定程度上已經發展成為與國家安全息息相關的核心技術。人們通過仿真技術能夠更加客觀的認識事物，這是一種不再受制于理論研究和探索性實驗的束縛，而是進行模擬性高度仿真的事物展示。利用仿真技術能夠幫助人們更好地去認識一些未知的事物。隨著仿真技術在我國電子產品科研領域應用的不斷加強，實現了電子產品更新換代快、研發成本低的多重作用，而且能夠更加有效的保證電子產品質量，實現了電子科技產業發展的可持續性。

電子產品仿真技術常見的主要有Multisim、Protel和Proteu，尤其是Proteu的應用，已經于電子產品的研發息息相關。

Proteus主要應用于電子產品的研發領域，由于其強大的電子產品仿真性能而使其廣泛的應用于電子產品研發市場。利用Proteu不但能夠進行傳統的電路設計，而且能夠實現模擬電路和數字電路的仿真，現今社會中使用最為廣泛、功能最為強大的單片機MCU就是利用此軟件設計研發而成的。利用Proteu能夠方便我們在計算機中進行電路設計，并且能夠對設計電路進行仿真運行，還能夠完成PCB的電子設計等一系列電子產品設計工作。在Proteu中已經經過不斷的完善儲備了上萬種電子線路模型，例如8051、AVR等軟件的圖例模型在Proteu的數據庫中都有存儲。Proteu還能夠實現虛擬示波器以及虛擬信號源等的仿真，而這些軟件在電子產品設計中通常都是電子線路的設計基礎，利用Proteu還能夠較為便捷的構建設計各種電子元器件，為電子產品設計提供了更為廣闊的思路。

2 在電子產品設計中Proteu的應用

隨著Proteu的功能日益強大，Proteu已經越來越多的應用到各類電子產品的設計和設計工作中，深受電子產品開發機構的信賴和喜愛。目前很多知名電子產品公司都在使用Proteu軟件設計電子產品，利用Proteu開發研制而成的應用比較廣泛的電子產品主要由“微電腦防盜報警器”、“自動開蓋垃圾桶”、“LED漢字顯示器”等，已經廣泛的應用到人們的生產及生活當中。根據電子產品設計實踐證明，利用Proteu這種電子產品開發軟件能夠快速的完成電子線路的設計，而且能夠利用設計的電子線路完成電子產品使用的模擬仿真，極大地提高了電子產品的設計效率。由于電子產品設計程序復雜，要求內容精細，一個不小心可能會導致整個設計線路必須從新開始，但是利用Proteu則大大的縮短了研發周期，有效的降低了電子產品生產企業的生產成本。隨著信息化進程的不斷加快，在未來的人類社會中對于電子產品的應用將會變得越來越廣泛，而且電子產品也會變得越來越智能化。很多智能化的電子產品的核心機構和部件就是MUC，智能化電子產品近些年發展迅猛，正在逐步的走進人們的生活當中。筆者將主要根據Proteu在智能化電子產品的設計研發中的應用為例，對仿真技術下電子產品設計提供更加廣闊的思路。

在智能化電子產品的設計過程中，傳統方式主要將該設計工作氛圍以下幾個方面：首先就是電子產品的硬件設計，硬件設計中主要包含電子產品的原理圖設計以及電路板的制作，這是構成電子產品的基礎部分；其次就是電子產品的軟件設計部分，主要包括電子線路的調試以及語言匯編及其調試；最后就是電子產品的整機調試，通過軟硬件結合調試的方式對所設計的硬件及軟件部分結合的效果進行測試。

傳統電子產品的開發簡單來說就是以下幾個步驟：

首先要完成原理圖設計，之后設計PCB電路板，之后就是PCB制板，然后制作實物的物理樣本，完成電子產品的軟件設計之后在對整機進行調試，如果調試合格則研制成功，調試不合格的將從原理圖從新開始設計工作。

根據電子產品的智能化程度其設計時間也是各不相同的，比較簡單的通常需要一天的時間就能夠完成電路的設計部分；但是PCB制板的時間比較長，大概需要半個月的時間才能夠完成制板工作；之后就是進行物理制板，這個部分時間大約需要兩天；軟件設計工作也需要大概一天的時間；電子產品的系統測試大概需要一天的時間。由此可見完成一個較為簡單的電子產品的設計大概需要3周的時間。而且在電子產品的設計工作中，電路設計細節與軟件設計細節要求都比較嚴格，在設計階段不能夠及時的發現其中所存在的問題，這就需要重復幾次上述設計過程之后才能夠達到最初的設計目的，因此傳統方式下電子產品的設計周期很長，無形中也增加了電子產品的設計成本。

通過Proteu能夠實現對產品設計過程的仿真，利用Proteu進行系統設計步驟主要分為以下幾個步驟：原理圖設計與軟件設計同時展開，完成之后進行電子產品整體的系統仿真，之后就是完成PCB電路板的設計，然后在制作物理樣本。

利用Proteu軟件進行仿真設計主要是在軟件中進行電路設計，設計完成之后就能夠進行實體運行仿真，不符合設計要求或不能夠達到預期目的則對原理圖進行修改。在Proteu軟件中龐大的數據庫極大地簡化了設計過程，有效的降低了電子產品的生產周期，極大地節約了生產升本。

利用Proteu軟件進行電路板的設計工作主要是完成電子產品中的布線，也就是我們通常所說的RAES。

實際產品的制作是在原理圖設計完成之后進行的，由于在實物制作之前已經完成了軟件調試工作，所以說在裝配階段工作精細的話必然能夠有效的保證電子產品的可用性。由此可見利用Proteu是多么的高效、高質。

3 Proteu在實際應用中的作用

Proteu軟件的功能強大，在電子產品設計中的應用非常廣泛，以下筆者將以純水機的整個設計研發過程為例，就Proteu在電子產品設計中的應用問題進行分析，希望能夠對電子產品設計人員的工作能夠有所幫助，進一步提升我國電子產品研制行業的水平。

3.1 原理圖設計操作簡便

Proteu軟件的操作時極為便捷的，利用Proteu能夠在同一窗口中完成電子線路的設計和仿真工作。通過Proteu軟件中的編輯區完成對所設計的電子產品的線路設計，還能通過預覽模式對所設計的電路進行預覽和仿真。整個設計工作只要通過鼠標就能夠完成，極大地簡化了電子產品的設計過程。

3.2 電子產品程序設計

利用Proteu中的ISIS編輯區完成軟件程序的編輯工作，并且能夠將編輯完成的內容進行匯編形成目標代碼，這一整套的操作在Proteu軟件中都有特定按鈕來完成操作。對于存在問題的編程Proteu軟件還能夠自動生成錯誤報告，錯誤報告中也能夠對錯誤源給出查找范圍。

3.3 Proteu的仿真以及調試

在上述步驟完成之后，對所要調試的內容進行加載，首先要在Proteu軟件中調出“Edit component”對話框，然后在對話框中輸入本次調試工作所要調試的目標文件，并在Proteu軟件中設置好晶振頻率，之后點擊仿真按鈕便開始進行仿真。

利用Proteu軟件中的仿真功能不但能夠完成交互式的實驗，而且能夠實現實時仿真的功能。而且在仿真過程中能夠根據現實中可能出現的情況對其進行調試，例如純水機的仿真操作中，可以在滿水或者強沖等多種模式下對純水機的操作進行模擬，仿真效果極為真實。

3.4 利用Proteu完成電路板的設計

在Proteu軟件中具有高級布線的功能，通過ARES能夠實現對電路板的布線擺放及軟件更改等多種功能。Proteu電路板設計功能十分人性化，不但能夠簡單的實現撤銷及自動布置的功能，還能夠根據設計者的設計思路有設計者手動操作完成電路板中線路的布射。在電路板設計完成之后能夠通過3D視圖的效果對所設計的電路板進行全方位的觀察，更加優化的電路板設計的過程及電路板設計的作用。

3.5 制板過程

在完成上述的前期設計及仿真工作之后，就要進行電子產品設計的第五項工作，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品設計工作完成的最后一步，安裝并且將樣本調試成功之后樣本就能夠應用在電子產品當中。通過物理樣本制作完成之后的樣式與Proteus的3D模擬效果進行比對我們可以發現Proteus的3D展示與設備完全一致。只要樣本的制作過程中能夠根據設計要求進行正確的安裝，將焊接點牢固的焊接就能夠順利的完成制作過程。

4 結束語

根據筆者的上述內容我們可以看出，Proteus軟件在電子產品的設計過程中應用非常靈活，而且能夠快速的完成前期的設計和調試仿真工作；在科技不斷進步的當今社會中Proteus已經實現了高校、快速完成電子產品的設計工作；Proteus軟件豐富的功能及高精度的數據處理使得電子產品設計工作變得更加精細。

電子產品設計仿真對于電子產品研發行業的發展有著十分重要的作用和意義，在未來的電子產品設計中更多的使用軟件也會研發出來，希望電子產品設計工作者能夠時時強化自身業務素質，為我國電子產業的發展貢獻自己的力量。

[1]周靈彬,張靖武.創建Proteus原理圖仿真模型的制作技術[J].現代電子技術.2008(08)

[2]周靈彬,張靖武.PROTEUS的單片機教學與應用仿真[J].單片機與嵌入式系統應用.2008(01)

[3]李伯虎.重視現代建模與仿真技術、產業與應用的持續發展[J].科技導報.2007(12)

[4]王子才.仿真科學的發展及形成[J].系統仿真學報.2005(06)