EWB在数字电子电路综合课程设计中的应用

1.引言

长期以来，综合课程设计是以理论课教学、课程实验和课程设计等教学环节构成的。我们在教学实践的过程中，结合理论教学的进程，利用计算机的电子设计自动化软件ElectronicsWorkbench(虚拟电子工作台，EWB)在计算机上进行基础验证模拟仿真实验，作为教学的补充。使学生增强对电路的感性认识，掌握各种仪器的基本使用、电路参数的测试方法。我们采用工作在Windows 2000平台上的EWB 5．12(虚拟电子工作台)软件。实验可由教师结合教学内容通过多媒体教学平台演示完成，也可由学生在课外利用计算机参照有关习题完成。通过人机对话的方式，能使每个人都能亲自动手搭接电路，进行元件接线，参数设定。边连线，边测试，边修改，边分析，并与理论计算结果进行对照。通过EWB软件的"componentProperties"(元件属性)可随时调整和修改元器件参数，分析各元件参数对电路的作用与影响。调试和测量过程就是最好的学习过程。在这样的实验中，把实验与理论有机的结合起来，加深了学生对理论的认识。我们可以通过一个实际的设计例子来体现EWB仿真软件的优越性。

2. 基于EWB平台的交通灯电路设计

2．1 设计任务

设计一个主要街道和次要街道十字路口的交通灯控制器。主要街道绿灯亮6s，黄灯亮2s；次要街道绿灯亮3s，黄灯亮1 s。依次循环。

2．2 分析任务

当主要街道亮绿灯和黄灯时，次要街道亮红灯(8s)，当次要街道亮绿灯和黄灯时，主要街道亮红灯(4 s)。用MG，MY，MR，CG，CY，CR分别表示主要街道的绿灯、黄灯、红灯，次要街道的绿灯、黄灯、红灯。

2．3 设计步骤

2．3．1 课程设计的常规步骤

(1)根据设计要求列出交通灯控制器的真值表如表1所示。

(2)利用卡诺图化简法或公式化简法获得最简的逻辑表达式。
(3)根据公式直接设计总体电路；
(4)在电路板上搭接实际电路，测量相关数据，按设计要求修改实际电路直至符合设计要求。

2．3．2 应用EWB仿真软件之后的设计步骤

(1)根据设计要求列出交通灯控制器的真值表如表l所示。

(2)利用逻辑转换仪获得最简逻辑表达式，逐一设计完成各单元电路并从(EWB)所提供的器件库中选择元器件。
(3)进行总体连接完成总体设计，然后进行仿真，测量相关数据，按设计要求修改仿真电路直至符合设计要求。
(4)在电路板上搭接实际电路。
2．4 电路设计

从元器件库中拖出逻辑转换仪，根据交通灯控制器的真值表，获得MG的最简逻辑表达式如图1所示。同理，求出MY，MR，CG，CY，CR的最简逻辑表达式。根据最简表达式设计出总体电路，再从元器件库中选出元器件，从仪器库中选出逻辑分析仪，根据预设计的电路连接和设置仪器。其电路图如图2所示，逻辑分析仪设置为内触发方式。

2．5 电路的仿真实验

按下"启动／停止"，运行模拟程序，从指示灯上观察实验结果。仿真的另一特点是有逻辑分析仪，双击逻辑分析仪图标即可观察到各点的时序波形如图3所示。其输入信号的通道顺序为：5Hz信号(CLK)，主要街道绿灯信号MG，主要街道黄灯信号MY，主要街道红灯信号MR，次要街道绿灯信号CG，次要街道黄灯信号CY，次要街道红灯信号CR。从波形图上可清楚地看到电路中各点之间的时序关系。对设计中模糊不清的问题，如计数器的同步置数，异步置数，同步清零，异步清零的问题，用时序图可以得到很好的解释。这是实际实验无法比拟的，

3.结语

通过以上设计可见，运用EWB软件，可方便地在计算机上设计电路，并进行仿真。通过改变电路参数，可以观察不同电路参数对电路性能的影响，用虚拟仪器可以观察各实验点的波形及整个电路的实验结果，一个方案不成功可刷新重来，反复多次后选择出最佳的设计方案。由于该软件具有丰富的元件库和仪器库，可以充分发挥每个设计者的想象力和创造力，大胆进行设计尝试，不必担心元器件会损坏，这样的设计可以随心所欲、花样叠出。若电路设计有误，通过仿真，软件会做出警告或提示，当设计方案正确无误后，再按此方案搭接实际电路。用EWB软件设计电子电路改变了传统的基于电路板的设计方法，从而可以大大缩短设计时间，节约开发费用，提高效率。实践证明EWB软件是人们设计电子电路的有效工具。