Структура программы моделирования

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Лабораторные работы по курсу «Вычислительная техника» предусмотрены рабочей программой для студентов специальности 2101 “Автоматизация технологических процессов и производств” в пятом и шестом семестрах (гр.361/362) и призваны способствовать более глубокому закреплению теоретического материала и развитию навыков моделирования в среде Electronics Workbench v. 5.12.

Содержание лабораторных работ тесно связано с теоретическим курсом и может быть полностью освоено только при глубокой проработке излагаемого на лекциях материала. В частности, лабораторные работы связаны со следующими темами теоретического курса:

1. Знакомство с персональным компьютером.

2. Логические элементы и схемы

3. Триггеры.

4. Регистры.

5. Дешифраторы.

6. Счетчики.

7. Сумматоры

На проведение лабораторных работ в рабочей программе курса запланировано 24 часа. В данном пособии приведены методические указания к лабораторным работам по основам моделирования электронных схем (лабораторная работа №1) и типовым узлам и устройствам вычислительной техники (лабораторные работы №2 – 7).

Каждая лабораторная работа снабжена вступительной теоретической частью, а также содержит варианты исходных данных для моделирования (если необходимо). В некоторых случаях, там, где это необходимо, методические указания снабжены логическими функциями и таблицами истинности. Со всеми необходимыми теоретическими данными студенты могут ознакомится по специальной литературе [1], [2], [4], [5], либо с помощью курса лекций.

Для успешного выполнения лабораторных работ необходимо также знакомство студентов с программой моделирования электрических и электронных схем – Electronics Workbench v. 5.12, которое может быть проведено с помощью дополнительной литературы [3], [7].

Лабораторная работа №1

Основы моделирования электронных схем с использованием персонального компьютера

Структура программы моделирования

Под машинным моделированием электронной схемы понимается метод исследования, основанный на замене оригинала электронной схемы её виртуальной моделью (созданной только на экране компьютера) и работа с ней вместо объекта.

Структурная схема программы машинного моделирования представлена на рис. 1. Кратко опишем основные части программы.

База данных элементов цепи в современной программе моделирования содержит сведения о большом числе элементов — резисторов, конденсаторов, катушек, диодов транзисторов, микросхем и т. д. Каждый элемент в базе данных представляется эквивалентной схемой и описанием параметров элемента. Чем сложнее элемент, тем больше в эквивалентной схеме идеальных резисторов, конденсаторов, катушек, источников напряжения и тока.

Рис. 1

Ввод схемы устройства осуществляется с использованием базы данных, — из нее вызываются нужные элементы. При этом на экране дисплея рисуется условное обозначение элемента, даются название (тип) и основные параметры. Элементы соединяются проводами. В программе моделирования создается внутреннее описание схемы, состоящее из перечня используемых элементов, указания номеров узлов, к которым подключен элемент, и записей дополнительной информации о типе элемента, его параметрах и т. п. Нумерация узлов схемы производится автоматически по мере добавления новых элементом Корпусу схемы, как правило, присваивается номер 0.

Проверка работоспособности схемы осуществляется активированием созданной схемы с помощью значка “активизации и останова” расчета схемы. При этом происходит расчет математических уравнений электрических цепей с использованием законов Ома и Кирхгофа.

Вывод результатов в современных программах машинного моделирования осуществляется в графическом (графики, диаграммы, рисунки и т. п.) и текстовом виде. Полученные данные можно вывести на экран монитора, на принтер или записать в файл.

В настоящее время в мире насчитывается большое число разнообразных программ машинного моделирования. Наиболее часто в учебных заведениях используется программа Electronics Workbench (фирма Interactive Image Technologies).