仿真技术的特点范文

导语：如何才能写好一篇仿真技术的特点，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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关键词：Proteus仿真技术；电工电子技术；基于工作过程

中图分类号：TP368.1

《电工与电子技术》这门课程是电类专业的一门专业必修课程，而其枯燥无味的理论知识往往使得学生在学习过程中感到力不从心，而针对电工电子技术这门课程内容的特点，我们可以进行任务驱动法教学，在每个任务中借助Proteus仿真技术加强理解和学习，能够起到较好的效果。

借助于Proteus仿真技术，对《电工与电子技术》课程按照基于工作过程的体系设计原则进行学习情境设计，如表所示。如电工部分，可以设计成电阻电路、电感电路和电容电路的设计与制作三个情境，在每个情境下设计若干任务，每个任务是由简单到复杂的，每个情境之间既相互独立有相互递进联系；同时在每个任务当中学生以任务书的指导下完成利用Proteus仿真技术先完成电路的仿真，从而对任务中的问题产生好奇，从而进一步学习知识包中的内容，最后再将整个过程进行制作、安装和实际调试，来进一步巩固所学的知识。在此过程中我们可以看出Proteus仿真技术的运用，使得教学内容变得更直观和容易理解，提高了学生的学习兴趣。

通过Proteus软件可以完成电路原理的绘制、结果显示、电流流向等，而且还可以在电路图上用箭头显示电流方向、用颜色显示电流的大小等信息，简单易学，直观方便。以一个简单任务为例子来说明。如在电阻并联电路的制作与测量中，我们可以通过Proteus软件完成许多枯燥无味的理论的学习。其一我们可以选取两个电阻相并联的例子来演示，先画出电路原理图，之后在总支路和分支路上放置电流表，让学生观察三个电流之间的关系，学生很快会发现总电流等于个分电流相加之和，这就引入的基尔霍夫电流定律的学习。如图1（a）所示。其二当我们想用一个电阻代替多电阻时，只要让两个二端电路的在同一个端电压下产生相同的电流相时，二者电阻可以等效，这样就可以发现电阻并联时总电阻和各个分电阻之间的关系，如图1（b）所示。其三我们还可以改变两个电阻的阻值，再通过电流表观察流经的电流与其电阻的关系，很快就可以得到电阻并联分流的规律，等等诸如此类的问题，可以通过软件仿真得到形象的演示。

在模拟电路和数字电路中借助Proteus软件演示就更为有利了，比如学生比较难理解的共射极放大电路的反相放大的问题，借助Proteus软件的示波器可以很快观察到输入输出波形的反相放大问题，而且通过改变基极电阻和集电极电阻及输入信号等等，可以对应观察各种失真：饱和失真、截至失真以及双向失真等。数字电路中的集成芯片管脚多，功能复杂，借助于Proteus软件，熟练将各种电路连接起来，观察现象，从而理解功能。如编码器、译码器、数据选择器、数值比较器、计数器、寄存器等集成芯片的使用，都可以运用仿真来加以学习和理解。

当电工、模拟、数字知识学完之后，对于《电工电子技术》任务教学中的模块电路的课程设计时，如功率放大器、直流稳压电源、数字钟等电路设计制作时，可以先让学生自己设计，在Proteus中演示模拟设计结果，查找问题，当结果成熟之后再进行实际的插件、焊接或安装、调试等，在实际中中可能遇到的一些基本错误可以提前避免，而重点去解决实际中的调试问题，大大提高了效率。

《电工电子技术》任务式教学方式着重强调以学生为主体，教师为主导，学生主要是通过任务指导书自己完成任务，并思考问题、分析问题和解决问题，因此结合实际任务中提出的思考题，学生借助形象逼真、简单易学的Proteus软件可以很快上手，使其成为任务教学的有力工具，使学生在兴趣中学到知识，为进一步扎实实际制作、安装、调试打下了坚实的基础。

参考文献：

[1]孙余凯.电子技术与技能实训教程[M].北京：电子工业出版社，2006.

[2]周润景，张丽娜，刘印群.PROTEUS入门实用教程[M].北京：机械工业出版社，2011.

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【关键词】 单片机 数字电压表 A/D转换器 液晶显示屏

一、总体框图

设计电压表的总体框图如图1所示。被测电压经A/D转换器转换由模拟值变为数字值，在单片机的逻辑控制下输出到液晶屏上显示出来。

图1 电压表总体框图

二、电压表硬件设计

本设计要实现基于单片机的LCD电压表，计划以51单片机为核心，以ADC0809为A/D转换器，实现模拟电压的数字化测量及显示。输入电压为直流电压，设计电压表的显示位数为3?位，工作电压为5V，最大测量值为5V，测量速率约为2.5次/秒，准确度±0.1%，分辨率0.05%，显示容量16×2个字符。

采用ADC0809作为A/D转换器，AT89S51单片机作为控制部分，把测得的模拟电压值经A/D转换后显示在液晶显示屏上。设计中用ADC0809进行8路数据的采样。

该电压表可测量0～5V直流电压，通过电位器调节产生，显示位数3?位，工作电压5V。A/D转换器将采集到的电压值进行A/D转换后，输出到AT89S51的P2口，再由AT89S51的P3口将电压值送入液晶显示器显示出来。

三、A/D转换模块程序设计

ADC0809 START端为A/D转换启动信号，ALE端为通道选择地址的锁存信号。实验电路中将其相连，以便同时锁存通道地址并开始A/D采样转换。

ADC0809是8位A/D芯片，数字量表示最大为16进制#FFH，也就是10进制的255.5V对应的是255数字量，3V就是255×3/5。每个数字量表示的模拟量为5/255V，约0.02V，也就是说精度（最小分辨率）为0.02V。如果想提高精度，可以适当降低基准电压。例如降为3V，精度就可以达到0.0118V，但是超过3V的就没有办法表示了。因此，实际电压值应等于测量到的数值乘以5，然后除以255。

本设计中，把AT89S51的P0.0～P0.3作为控制端，P3口作为A/D转换数据的接收端。

四、液晶显示模块程序设计

4.1 1602的初始化设置

控制器内部设有一个数据地址指针，用户可以通过它们来访问全部80字节RAM。

4.2 1602的初始化过程

1602的初始化过程即复位过程。液晶显示模块是一个慢显示器件，所以在执行每条指令之前一定要确认模块的忙标志为低电平，表示不忙，否则此指令失效。要显示字符时要先输入显示字符地址，也就是告诉模块在哪里显示字符。初始化过程如下：

写指令38H：显示模式设置；写指令08H：显示关闭；写指令01H：显示清屏；写指令06H：显示光标移动设置；写指令0CH：显示开关及光标设置。

4.3数据采集部分

中断方式使用EOC信号作为向AT89C51的中断申请。在主程序中，向ADC发出首次启动转换信号。当检测到EOC的请求后，转去执行中断服务程序，读取转换结果，并启动下一次转换，后继续执行。

五、模块的仿真

利用C51语言设计波形产生程序，并采用Proteus进行模块化仿真，仿真图如下图2所示。

图2 电压表仿真结果图

当改变连接在AD转换器上的滑动变阻器时，模拟电压源的电压发生了变化，液晶显示屏上的电压也随之改变（两者的值基本上是一致的，准确度±0.1%）。

六、结束语

数字电压表对A/D转换的速度要求不高，因此采用了精度、速度、价格适中的逐次逼进式A/D转换方式。在实时性要求不高的应用领域中，是一种低价格，高性能的A/D转换方法，达到了设计要求。

在本次设计中，通过使用Proteus绘制电路图，制图绘制流程图，汇编语言编写程序，程序运行完毕后，电压表的显示屏上就可以显示出电压数值来。调节电位器，显示数值就会发生变化。

刚开始总是无法正确显示出实际电压值来。后来经过调试，并根据ADC0809的转换特性，修改了程序。再调节电位器的时候，电压表的就可以正确显示实际电压值了。电压表的最小显示值是0V，最大显示值是5V，这与设计目的是一致。电压表显示的电压值精确到小数点后2位，精度为0.02V，一秒钟内大约可以测量2次电压值。液晶显示屏上显示出电压值后，断开电源，再接通电源时，还是会出现电压值，经过实验才发现，是忘了擦除实验板上的程序而引起的，每次擦除程序后，再复位就可以清屏了。

张玲丽，1980，女，汉族，硕士研究生，讲师，主要研究方向：通信技术

电话18071753047， QQ：46763348

湖北省武汉市洪山区珞瑜东路剑桥春天34-804

参 考 文 献

[1]周润景，张丽娜，刘映群.PROTEUS入门使用教程.机械工业出版社.2007

[2]马俊，刘晓林.智能键盘字符输入及LCD显示系统设计.2009

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【关键词】模拟电子技术；Proteus； 静态工作点；交越失真

1、引言

模拟电子技术课程是电子、通信、电气相关专业的一门重要的专业基础课，该课程与实践结合紧密，是培养学生创新能力和实践创新教育的一门重要课程，在教学中，学生普遍反映模拟电子技术这门课程难度大，掌握困难，学习起来很吃力。究其原因有多方面的，其中一下几点尤为主要：第一，该课程涉及面广、概念多，模型多，内容杂、课程中无清晰的脉络主线，学生学习过程中很难从系统的思想把握每个单元知识；第二，该课程理论与工程实践联系紧密，有很多工程近似计算和经验性内容，如二极管模型，理想模型、恒压降模型、折现模型，三极管小信号模型等，这些近似对与初学者来说很难把握在什么情况下使用何种模型，往往还容易用错模型；第三，课程理论教学和实验教学学时少，如果学生的理论知识不够扎实，势必会影响到实验效果，实验做不好也会影响理论掌握；第四，模拟电子技术研究的是具体分立原件，是集成电路的内部结构，理论复杂，现在教材内容删减多，很多问题没有交代清楚，内容衔接不连贯，仅仅拿来结论直接应用，学生难以融会贯通；第五，模拟电子技术实验调试困难，针对学生人数多，指导老师很难照顾到每一个学生，实验多是非线性，前后级关联性强等特点，学生很难在短时间内掌握，从而使实验效果不理想。

2、Proteus相关设计实例

本文从EDA辅助教学出发，讨论如何利用EDA技术提高模拟电子技术课堂教学的效果。通过Proteus软件构建一些形象、直观的电子电路，演示仿真实例，“虚实”结合，让学生在有限的课堂教学时间内，对理论知识建立一个直观、初步的印象，看到有关知识点的仿真，这样能使得学生在很短的时间内掌握理论知识，同事激发他们的学习热情，实践动手能力等。

2.1射极跟随器的演示

三极管放大电路有三种基本组态方式，即共发射极、共集电极、共基极。这里以共集电极即射极跟随器为例，经过学习知道，射极跟随器的发射极输出电压与输入电压相位相同，电压大小基本等于输入电压，略小于输入电压。故而称为跟随器。在Proteus中建立输入文件，设计电路，选取器件，连接电路。运行仿真即可看到相应波形如图1。通过波形可以很直观的理解电压跟随器，激发学生探索建立共射极，和共基极的电路模型并进行仿真分析，从而更好的理解放大电路三种基本组态方式。

2.2运算放大器演示

集成运算放大器是模拟集成电路中应用极为广泛的一种器件，它不仅可以用于信号的运算、处理、变换、还可以用于开关电路中。运算放大器作为基本的电子器件，很容易用来设计各种应用电路。因此对运放的掌握尤为重要。这里以反向放大电路为例，建立仿真文件，观察输出波形如图2。通过输出波形可以很直观看出，经过运放LM324使输入波形反向得到放大，激发学生探索建立同向运算放大电路，积分、微分运算放大路电路模型并进行仿真分析，从而更好的各种类型的运放电路。

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【关键词】计算机；仿真技术；发展；应用

1计算机仿真技术简介

随着计算机技术的发展，计算机仿真成为可能，使用专门的软件，借助多媒体技术可以给人身临其境的感觉。仿真技术的发展，很大程度上得益于控制工程技术的发展，在控制工程中需要使用计算机进行仿真实验。计算机仿真技术的应用能够加快产品开发周期，提高产品质量，提高工作效率，减少经费开支。

2计算机仿真技术原理

通常情况下，计算机不能够对外界信息进行认知，因此需要建立相应的数学模型来反映事物的本质特点。通过数学模型能够清楚地反映出研究对象的特点，通过模型转换，使用计算机算法等将数学模型转化成计算机能够处理的形式，也即建立仿真模型。仿真模型是计算机仿真的关键，再进行仿真实验，通过仿真实验对之前设置好的模型进行模拟，获得仿真结果。对仿真实验的结果进行评价通常采用反向验证和置信通道法。

3计算机仿真技术应用

随着信息技术的发展，计算机仿真技术得到了广泛的应用，改变着传统的生产生活方式。计算机仿真在交通工程、制造领域、教育领域等都得到了较好的应用。

3.1交通领域

人和车辆是交通的主要组成部分，要考虑安全的前提下，提高交通效果。交通安全仿真通过虚拟技术，增加各种诱发因素，进而对某一路段的交通安全情况进行评价。计算机仿真可以有效地对交通安全进性评价。仿真过程能够实现可视化操作，能够更加直观地进行分析，不同于传统的数值仿真。比如，对某路段进行交通安全评价时，传统的绝对数和事故率方法可以进行评价，还可以在虚拟环境中设置不同的交通工具，考虑人的行为感知的情况下，进行评价。

3.2制造领域

制造业是国家的第二产业，对各行各业影响深远，汽车制造是制造业的重要组成部分。实验课题难度大，成本高。计算机仿真可以很好地解决这个问题，比如对碰撞试验来说，通过建立相应的数学模型，可以对实验过程进行模拟。

3.3教育领域

使用计算机进行模拟仿真分析已经成为当前重要的研究方法，在教学模拟实验中，采用多媒体可以很好地提高教学水平。计算机模拟实验能够在相关实验设计思想和方法的指导下，改变传统教与学、理论与实践的关系，发挥研究人员的主动性。计算机仿真模拟可以加深对相关理论的理解，提高实验水平。

3.4计算机仿真技术在其他领域的应用

计算机不仅仅在交通、制造、教育领域得到大量应用，在军事领域、消防、音乐等领域均有较广泛的应用。通过计算机仿真，可以使用模拟驾驶器进行模拟，从而降低战机、战车、燃油的损耗，在进行军事武器研发时，可以缩短研发周期，降低研发成本。计算机仿真在消防中的应用，可以对现场的温度、空气流动速度、火荷载、逃生路线等进行模拟，从而提高应对突发事件的能力，提高设计科学性。

4计算机仿真技术的发展方向和趋势

4.1计算机仿真技术发展方向

网络化仿真。仿真系统开发兼容性不强、开始周期长，费用昂贵，难以实现信息共享，随着计算机技术和网络技术的发展，计算机仿真技术取得了较大水平的提高。利用网络技术的优势，可以实现仿真系统共享。系统的网络共享能够提高资源的利用效率，避免不必要的重复开发，减少科研经费。虚拟制造技术。虚拟制造技术发挥计算机仿真技术的虚拟现实技术的优势，使用计算机完成对产品的管理和控制，虚拟制造技术已经成为计算机仿真技术发展的重要方向。

4.2计算机仿真技术发展趋势

随着计算机技术和仿真技术的发展，仿真技术很好地解决了各学科发展中的问题，很大程度上提高了工作效率，更加形象直观地进行仿真实验，节约了产品开发周期，降低了开发成本，提高了产品质量。计算机软硬件性能得到了较大水平的提高，进一步促进了仿真技术的发展。仿真技术主要朝着面向对象的仿真建模、分布式仿真、智能仿真等方向发展。

4.2.1面向对象仿真建模发挥计算机的符号处理能力，可以提高人们对仿真对象的认知速度，与传统的人工建模有着较大的进步。面向对象的仿真建模，可以最大程度提高系统的建模能力。此外，面向对象的仿真建模操作难度小，更容易使用，可以发挥仿真技术的优势。

4.2.2分布式仿真分布式仿真将不同分布位置的计算机通过网络进行连接，形成时间空间相互祸合虚拟仿真环境。分布式仿真系统由几个子模型组成。部分是仿真系统中，主要有动态、静态数据分割技术、功能分割技术等。

4.2.3智能仿真在仿真的不同阶段引入知识表达和处理技术，可以缩短仿真建模时间，提高模型效率，帮助用户做出最优决策，及时修正模型，界面更加智能化，增加仿真系统的寻优能力。

4.2.4其他仿真一些仿真可以实现高度的可视化，对仿真过程进行形象展示，便于研究人员真实地对仿真过程进行分析，易于理解。动画仿真能够将声音、视图等元素加入其中，交互性更强。

5结语

计算机仿真伴随着其他学科的发展而快速发展，随着计算机技术的快速发展，计算机仿真技术很好滴解决了其他学科的问题。计算机仿真经历了从简单的原型到物理模型，再到今天的动态显示仿真过程，并可实现可视化操作。多媒体技术、人工智能、可视化等技术同仿真技术的结合，仿真技术的发展和应用将更加广泛。在不远的将来，计算机仿真技术在生产生活中会发挥更大的作用，促进社会经济的发展。

参考文献

[1]王莉.计算机仿真技术在自动化物流系统中的应用[J].自动化与仪器仪表,2015(04):51-52+55.

[2]周杰.档案高仿真复制技术——档案馆应用传统手工复制和计算机高仿真技术的研究[J].档案学研究,2013(05):54-57.

[3]胡媛,吴正一,胡小峰,戴星.计算机仿真技术在优化就医序列中的应用研究[J].中国医院管理,2013(06):33-35.

[4]李剑虹,涂赣峰,戚喜全,毛继红,吕定雄,冯乃祥.我国铝电解槽计算机仿真技术的研究发展及现状[J].材料与冶金学报,2010(03):173-179.

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关键词：虚拟仿真技术；服装工艺；教学与学习；应用与实践

尖端计算机技术的高度发展为虚拟仿真技术的发展提供了重要的科学基础和形成依据。这使得服装工艺教学产生了新的思路和成果。虚拟仿真技术作为一种媒体交互技术，通过发挥它自身独有的特点（如交互性强、模拟真实、选择多样、使用灵活等），让服装工艺教学能够在虚拟环境中将服装设计中各个环节的实践环境和实践过程以直观的方式传达给学生。由此，学生能够清晰而深刻地发现实物处理中会出现的种种问题和需要注意的各种细节。让学生达到对专业技能应用性更深刻的理解，便于学生充分掌握教学知识，对所使用的专业技术理解更加完善，以此来高效而深层次地达到服装工艺教学的目的。本文将从虚拟仿真技术在服装工艺教学中的特征和其在服装工艺教学中的应用这两个方面来展开探索和讨论。

1虚拟仿真技术在服装教学中的应用特点

虚拟仿真技术在应用于服装教学过程中，通过配置虚拟的实践环境，调配虚拟的实践器材，有着降低教学资金投入、简化教师描述现象、便于学生直观理解生产流程及掌握专业知识等特点。具体应由如下三个方面来进行考虑和讨论：第一，服装工艺教学最终要为服装市场服务，因此不能单独思考，要同时结合与服装生产企业，以此来确保服装工艺教学时，为达到其教学目的所需要的实用性和实践性。第二，服装工艺的教学不仅要让学生在实践过程中明确和掌握对服装生产过程中出现的问题及其解决方法，更要培养学生的创新意识，所以需要做到将服装工艺教学与服装企业产品的模拟生产有机结合。第三，通过仿真虚拟技术来建立完善且合理的教学体系，让服装工艺教学的过程被扩充和丰富，同时注重学生的思维和独立性，达到因材施教。接下来笔者将具体描述虚拟仿真技术在服装教学中的三个应用特点。

（1）仿真的教学情景。应用虚拟仿真技术，对服装企业的生产场景进行一个虚拟化的演示，并同时建立出仿真的服装生产场景，是学生能够亲眼体验到实践情景的保证。在这种虚拟的实践场景中，学生能感受真实生产中的氛围和环境，并考虑操作步骤和会产生的问题。这种模拟能够激发学生的动手动脑能力，这便是虚拟仿真技术的第一个特点――教学情景仿真性。

（2）形象的教学方式。虚拟仿真技术的第二个特色是具有教学方式形象性。在应用虚拟仿真技术时，会有一个直观而立体的影像展示在学生面前，这个虚拟的影像包含了服装企业的生产技术与生产流程。这种通过眼镜直接接受的信息，比起传统的书面或课件传授，会让服装工艺的教学更利于学生接受，加强学生对服装工艺专业知识技能的理解与掌握。

（3）实用的教学内容。服装工艺学科作为一门技术性和实践性都非常强的学科，对学生应用现代技术的能力要求很高。通过虚拟仿真技术构建的仿真实践平台，能够让学生在虚拟实践中对其过程和处理有实感的体验。这无疑在很大程度上降低了学生和教学者展示实践，进行实践和理解实践的硬件难度。因此，虚拟仿真技术在服装工艺教学中第三个特点便是教学内容使用性。这种特性充分地体现了虚拟仿真技术在服装工艺教学中的重要意义，它不仅提高了服装工艺教学的教学质量与效率，更为社会培养了许多现代化的、高质量的生产技术型人才。

2服装工艺教学中虚拟仿真技术的应用

为了将虚拟仿真技术在服装工艺教学中的上述三个特点发挥出来，需要创设合理的虚拟仿真平台来与之配合。其中，又需要划分成仿真软件平台和仿真硬件平台这两个子平台。

（1）虚拟仿真技术在服装工艺教学软件平台上的应用。仿真软件平台的创建有助于实现服装工艺虚拟仿真教学。它在虚拟仿真教学的直观表现、网络传输、信息交互和数字化表现等方面都起着主导地位。仿真软件平台在协作性上的教学形式和教学情景的虚拟表达以及教学内容的仿真传递都至关重要，没有仿真软件平台的搭建很难讲虚拟仿真技术应用于服装工艺的教学中。而将服装企业现代化生产技术作为主要内容，通过建立仿真模型，并创造一个虚拟的仿真环境来表现给服装工艺教学就是仿真软件平台的本质。它在外部配合仿真操作界面搭建了一个虚拟的仿真实践环境，而在内部则是对生产技术实践模式进行了一段仿真演示。要构建仿真软件平台，首先要对服装工艺虚拟仿真教学系统软件有一个明确的理解，在此之上进行设计与开发。当服装工艺虚拟仿真教学系统软件完成后，还需要根据课程和教学目的来进行一个服装工艺虚拟仿真课件的设计与制作。服装工艺虚拟仿真课件的制作需要将学生的专业实践作为参考依据，最终通过虚拟仿真技术，实现一个虚拟的服装企业生产流程，让学生能够获取一个逼真的生产场景，并且实现生产操作的仿真。使学生能够在服装工艺教学中处于一个虚拟的教学场所中，身历其境地以一位企业服装工作者的身份感受虚拟仿真操作。在虚拟化的工作中完成服装企业的现代化生产，这时学生可以更加清晰地了解实际生产过程，充分掌握生产知识。

（2）虚拟仿真技术在服装工艺教学硬件平台上的应用。当学生对专业技能进行学习研究和实践时，则需要搭建仿真硬件平台来为学生构筑一个工作场所，并且配备相应的工具。换言之，仿真硬件平台是虚拟仿真技术在服装工艺教学中硬件设施的基础。而服装工艺教学应用到虚拟仿真技术时，仿真硬件平台所提供的场所和工具的完善程度，将承载着服装工艺教学的质量与效率。仿真硬件平台的特点有如下两个：第一，对企业的生产环境进行仿真。第二，对企业的实际生产过程进行虚拟表现。构建一个完善的服装工艺虚拟仿真硬件平台，其实践的设置和实训室的布置为重点关注的对象。服装企业现代化生产过程需要的特点，应在设施实践中充分体现出来。无论是器械还是设备的配比，都可根据服装企业生产车间的标准来进行相应的配比和模拟。当然，如果条件允许，在仿真硬件平台中配置一些并没有被现代服装企业所广泛使用的高端先进生产设备也是可以的，这些基础设施能够帮助培养学生在服装工艺上的创新意识。仿真硬件平台的配置应当尽可能与现代服装企业相似，为学生创造仿真度高的生产格局，达到一个虚拟实践需求的实践氛围和环境，并通过这种方式来匹配学生在实际的服装工艺实践时基本的硬件需求。

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关键词：仿真；化工教育；应用

1 工仿真技术的意义与现状

化工仿真系统指的是运动计算机技术模拟化工生产的过程和装置，并对其进行分散系统控制。其工作原理是利用计算机强大的运算能力，建立化工生产的动态数学模型，再现其真实的变化过程。分散控制系统即Distributed Control System，它是一种利用微型计算机或微处理技术来实现对生产过程的集中管理和分散控制的系统。

国外已经将化工仿真系统广泛投入到实际的生产应用之中，许多新的生产工艺和设备制造方法都由仿真技术进行模拟，以便对该工艺与设备投入实际生产的可行性进行分析论证，许多化工生产人员在上岗之前也必须经过仿真培训来提高其实际操作能力。受其影响，我国许多大型企业也逐渐开始将计算机仿真技术引入到平时的生产和对员工的培训过程中。

现代工业的发展正变得越来越大型化和复杂化，其连续化、集成化和自动化的特点使其对工人素质的要求越来越高。在如今这个要求工业生产更高产、更优质、能源消耗更低、污染更低、生产过程更加安全的前提下，传统的“师傅带徒弟”的员工培训方法已经远远不能满足生产进步的要求了，我们需要的是一种更科学、更全面、更有效的培训与教学方式，于是计算机仿真技术因运而生。计算机仿真技术就是利用计算机来模拟实际中的生产过程，它不需要投入原料、零风险、不会产生多余的时间浪费，大大提升了学生和员工的实际操作能力，在提高培训质量的同时缩短了培训时间、降低了培训费用，对我国化工职业教育的发展具有重要的意义。

2 仿真技术的优越性

2.1 实用性强

化工仿真技术可以通过模拟一个与实际情况近乎相同的环境，来让使用者更直观、更生动的感受产品制作的工艺流程，更仔细的观察仪器设备的内在结构和操作方法，具有短时间内使学生细致了解化工生产过程中，单元操作的方法和技巧的特点。

化工生产常常伴随着许多危险，加之其设备昂贵、试验投入的经费较高，学生往往很难获得实践操作的训练机会。计算机化工仿真技术则完美的解决了这个问题。学生可以利用仿真系统反复的进行操作训练，这大大增加了学生对设备和工艺流程的熟练程度，当遇到问题和故障时，学生也能冷静应对、妥善处理，强化了学生对理论知识的理解能力和实际操作的能力。

再者，在涉及到化工设备讲解的课堂上，传统的看图纸、听老师讲解的教学方法很难让学生对设备产生一个完整而全面的认识，老师也不可能找一台机器细致的拆分给学生看，这就导致理论知识脱离了实践应用。而化工仿真系统却能通过计算机的模拟，呈现出一个完整而细致的设备结构图，学生在计算机上练习设备操作流程的时候如果出现错误，仿真系统也会做出相应的提示，通过总结错误的产生原因，就能达到让学生更深刻的理解理论知识的目的。

2.2 互动性强

传统的化工教学往往是单向的，学生只能单方面的对机械进行操作，机械设备并不能给学生们提供一个反馈。但化工仿真系统不同，它实现了让学生与实训对象的互动，设备会根据学生的操作产生不同的提示效果，这在增强学生理论联系实际的能力的同时，也使得学生们充分发挥了其主观能动性，这是在真实试验中难以实现的。

2.3 效率高

化工生产是一个缓慢的过程，有的化工原料需要一段极长的时间来产生化学反应、变化，这就使得在实际的训练过程中，学生们往往要花费大量的时间去观察、等待其变化结果，因此老师也没办法顾及到每个学生所遇到的问题，而且这个变化过程是不可逆的，如果学生遗漏了一些重要的变化过程，只能通过二次试验重新观察，导致教学效率极其低下。化工仿真技术恰好解决了这个问题。在化工仿真系统中，学生只要操作或原料配制正确，计算机就能以最短的时间将整个化学变化的过程展现在学生们的面前，学生还可以根据实际需要暂停或加速这个变化过程，大大提高了试验的质量和效率。

2.4 安全性高

正如前文所说，化工试验往往伴随着极高的安全风险，高温、高压、易燃、易爆、腐蚀、有毒是化工生产的标志性特点。这就导致在实际训练中，为了保证学生的安全，而不得不忽略一些重要环节，使得学生不能完整的去认识化学变化的全过程。而化工仿真模式不仅能模拟整个的实际变化情况以便学生观察，更是毫无安全隐患，这是实践中根本不可能达到的效果。

3 提高化工仿真技术的建议

3.1 深入发展仿真教学软件

化工仿真技术的优越性已在上文进行了详细的论述，其优点是显而易见的，但我们不能就此止步不前。一方面，计算机都是在理想情况下进行数据模拟的，在实际操作中难免会出现一些特殊问题，这就需要我们在实际的工作实践中加强观测力度，及时的为仿真系统导入新的数据以确保其准确性；另一方面，现行的仿真教学软件只是一个初级的模拟程序，随着社会的发展和科学技术的更新换代，我们要不断更新模拟程序，为学生提供一个更准确，更真实的仿真系统。

3.2 提高仿真教学的时间

各大高校和企业应为学生和员工提供更多的仿真教学机会，这不仅能帮助学生加深对理论知识的认识、提高实践动手能力，更能通过不断的实际应用归纳总结仿真技术中存在的缺点，以便日后建立更完善的仿真教学系统。

4 结束语

化工仿真技术为化工专业的学生和在职员工提供了一个将理论与实际相结合的学习平台，弥补了实践教学中教学手段和特殊条件的限制。为各大高等院校引入化工仿真技术可以大大提高教学的效率，增强学生的实际动手能力，保证了我国化工职业教育的健康发展。

参考文献

[1]包巨南，黄铃.论化工仿真教学在高等职业教育中的应用[J].山东化工，2009（5）.

[2]张祖鹰.仿真技术在教学实训中的应用研究[J].电脑开发与应用，2008（4）.

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关键词：关键词：计算机技术 虚拟现实 计算机仿真技术

一、计算机仿真发展历史

仿真模拟方法可以追溯到1773年，法国科学家用仿真模拟的方法做物理实验，然而，第一个用这种方法做随机试验的人也许是美国统计学家E.L De forest，那是在1876年。比较早而且著名的蒙特卡罗方法使用者是W.S.Gosseet。他在1908年以”Student”为笔名时，使用了蒙特卡罗方法来证明他的t分步法；尽管蒙特卡罗法起源于1876年，但是直到约75年后，它才命名为蒙特卡罗法。其原因是直到数字计算机出现以前，这种方法在许多重要问题上不能运用。从1946年到1952年数字计算机在一些科研机构得到发展。

与今天的计算机相比，早期的计算机预算速度慢且不能存储任何东西。现在可并行计算机已成主流。自计算机诞生以来，性能的提高，几乎是每四五年提高100倍，每十年提高1万倍的速度持续发展着。

二、仿真的定义和分类

1.仿真定义

计算机仿真技术是以数学理论、相似原理、信息技术、系统技术及其应用领域有关的专业技术为基础，以计算机和各种物理效应设备为工具，利用系统模型对实际的或设想的系统进行试验研究的一门综合性技术。

仿真是在数字计算机上进行实验的数字化技术，它包括数字与逻辑模型的某些模式，这些模型描述某一事件和经济系统，在若干周期内的特征。

系统仿真是建立在控制理论、相似理论、信息处理技术和计算技术等理论基础之上的，以计算机和其它专用物理效应设备为工具，利用系统模型对真实或假想的系统进行试验，并借助于专家经验知识、统计数据和信息资料对实验结果进行分析研究，进而作出决策的一门综合性的和试验性的学科。

三、需求牵引 技术推动

相互推动

计算机技术作为一个独立的研究领域已有多年的历史，计算机仿真技术随着计算机科学技术的飞速发展，除了本身日趋成熟，并且或得了广泛运用外，目前正面临挑战。

“需求牵引、技术推动“是促使计算机仿真技术在近年内去得飞速发展的重要。计算机仿真的形成是当代科学技术飞速发展的结果。

计算机仿真技术首先可以以高效地处理科学数据和解释科学数据。其次，计算机仿真技术丰富了信息交流手段。

计算机仿真技术的形成推动工业发展、提高工业竞争能力的需要。

四、仿真软件

仿真软件的应用和定义

仿真建模软件系统，是为科研人员进行仿真实验提供支持的系统。如果在计算机上进行仿真实验必做一场军事演习，那么科研人员就是这场军事演习的指挥官，仿真建模系统则为这场演习提供场地和手段。他能为指挥官加工信息、预计结果和进行辅助决策。其用途非常广泛，经济价值极高。仿真软件是一项面向仿真用途的专用软件，他的特点是面向用户、面向问题。仿真软件一般是由模型和描述语言、翻译程序、使用程序、算法库、函数库、模型库、运行控制程序等组成。应具有建模、运行控制、结果处理以及相关的数据库等组成。

五、计算机仿真的基本理论

计算机仿真是由系统工程、现代数学方法和计算机技术相结合的新型学科。

计算机仿真是一种科学方法，科学研究通常有三种途径：理论推导、科学实验和仿真模拟。

计算机与数学学科的相互作用促进了进算计技术的发展。在本质上数学是计算机的灵魂。

在计算机仿真技术中引入人工智能技术，能够优化系统，做到有优化机制自动修改系统参数，并启动仿真模块，最终获得最优解，但在离散事件系统仿真重这种机制还处于研究阶段。

新技术的研究开发、利用，大大提高计算机的仿真软件的功能与性能，解决计算机仿真系统开发的软件瓶颈问题。随着以智能化、集成化、自动化、并行化、开放化以及自然化、为标志的计算机仿真软件新技术的深入研究、开发、利用，不仅是仿真软件的功能与性能迅速提高，而且有可能从根本上解决仿真软件生产率低下的问题。结合软件工程实践，探讨软件理论，有可能从理论弄清楚软件开发的复杂度，进而采取有效的测试进行控制，从理论与实践两方面解决计算机仿真系统开发的软件瓶颈问题。

六、计算机仿真技术的支撑技术

计算机仿真技术的支撑技术主要有分布式计算机仿真技术、协同式计算机仿真技术、沉浸式计算机仿真技术、基于网络的环境计算机仿真技术。

计算机仿真技术分布式，既是由于数据分布的需要，也是应用分布式计算环境进行并行计算，以达到实时显示目的的重要手段，分布式计算平台有互联网的异构机组成，包括高性能的SMP和DSM多处理器、工作站/PC机机群系统。

来自不同地区、不同学科的学者过去式通过出差或开会等方式进行交流的，现在，随着高速网络投入使用，采用多媒体技术支持下是、的CSCW技术可以达到快捷、高效协同工作的目的。

计算机仿真技术采用传统上为虚拟环境所装用的投影式显示设备，标志着这两个研究方向融合的发展趋势。由于沉浸式显示设备能使用户获得临场感，更有利于用户获得对数据的直观感受，有助于结果的分析。

七、仿真系统的作用和意义

随着军事和科学技术的迅猛发展，仿真已成各种复杂系统研制工作的一种比不可少的手段。尤其是在航空航天领域，仿真即使已是飞行器和卫星运载工具研制必不可少的手段。在研制、坚定、和定形全过程必须全面的应用先进的仿真技术。否则，任何新型的、先进的飞行器和运载工具的研制都将是不可能的。

计算机仿真技术在军事的应用是很广泛的，如运用交战模型进行的计算机仿真，新型武器装备发展过程中的仿真、部队作战训练方面的仿真、高层论证和规划计划中的仿真、军事作战理论和学术研究中的仿真、作战指挥和战争计划中的仿真，以及战后后勤保障的仿真等。

参考文献

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关键词：仿真技术；液压挖掘机；联合仿真

液压挖掘机是一种功能典型、工况复杂、用途非常广泛的工程机械，特别是在中国这样一个发展中国家，几乎在所有的基础建设中都要用到挖掘机。节能型挖掘机就成为发展的方向和趋势，利用计算机仿真技术进行液压挖掘机的设计开发成为目前主要的先进设计手段之一。

1　计算机仿真技术产生的背景

1.1传统技术的缺陷

传统批量产品的开发过程通过单件产品的模型试验来获取信息，然后再制造物理样机来核查设计要求是否达到。要加快设计周期，满足市场需求，可以采用“并行设计”的思想，但是产品有实质性变化时设计需要反复试验和修正，影响了并行设计的效果。要有效地加快设计进程，最合理的方法是加快样机的试制。由于物理样机的试验和改进延长了设计周期，多个样机的制造更导致成本高昂，可见传统的基于物理样机的产品开发设计模式有待改进。

1.2市场竞争的需要

随着世界经济和科学技术的飞速发展，企业为了提高竞争力，必须缩短新产品研制和开发，降低产品的研发成本，进行创新性设计.计算机仿真技术就是在这种迫切需要的驱动下产生的。

1.3仿真技术实现的可能性

计算机软硬件的发展，为计算机仿真技术的实现提供了良好的支持和技术环境。仿真技术的产生和发展与CAD技术的成熟及大规模推广应用分不开。此外，机械系统动力学建模理论的计算机实现使得参数化机械系统动力学数学“软模型”得以很好实现。计算机硬件的发展，加上数值算法的进步，加快了复杂的数学模型仿真运算速度，促进了计算机可视化技术及动画显示技术的提高，为虚拟样机技术提供了良好的用户交互界面。

2　计算机仿真技术发展趋势

虽然现有的仿真工具可以有效辅助产品某个功能单元的设计开发，但随着产品规模和复杂程度的不断增长，分系统问的关系也越来越复杂。仅靠传统的单领域仿真已经很难满足对整个产品或其某个复杂子系统的功能和行为分析。目前，有不少商用仿真软件本身里边有好多模块，它既可以对一个产品进行联合仿真，同时也提供了与其他仿真软件之间的接口。通过这些接口，实现多领域建模，并提供联合仿真运行功能。

3　联合仿真技术的特点

传统的设计思想是串行的过程，从设计到产品的批量生产按照从前至后的顺序进行。在整个过程中各个小组往往把注意力集中在各自的细节上而忽略了整机性能，最终产品集成后存在冲突缺陷。

联合仿真技术采用数字仿真的形式进行虚拟产品设计开发，仿真模型的参数就是物理样机的设计参数，虚拟样机因为参数修改方便，相比物理样机而言是“软模型”，能轻易地实现原型的多样化，柔性好。无需制造实物样机就可预测产品的性能.节省了物理样机制造时间，降低了开发成本，减少了风险。

4　仿真技术与液压挖掘机开发

4.1复杂产品仿真技术研究现状

复杂产品通常涉及众多学科领域，其每个子系统都可能是由各学科领域的零部件组成。众多的子系统相互作用，组成一个有机的整体，展示出产品的外观和功能。

仿真通过对所要研究系统模型的开发，帮助人们了解系统的行为，使人们在产品设计阶段即可对产品行为进行全面的分析，并有可能根据产品行为进行优化设计。复杂产品由于自身的复杂性，开发难度大、时间长、成本高，因此要求将仿真应用于其设计中，使企业能以更短的时间、更好的质量、更低的成本推出自己的产品。在过去的10—20年内，随着计算机软、硬件技术的飞速发展，仿真技术已在复杂产品设计中得到大量应用。

4.1.1系统动力学仿真现状

虚拟样机是一种新型的设计、开发和评估手段，其在工程中的应用是通过商业化软件实现的。由于系统仿真技术能够满足真实产品设计要求，通过建立机械系统的虚拟样机。使得在物理样机建造前便可分析出它们的工作性能，因而其日益受到国内外机械领域的重视。目前，国际上有20多家公司在这个日益增长的市场上竞争，比较有影响的有美国MSC.Soflware公司的ADAMS、比利时LMS公司的DADS等。

4.1.2液压控制系统仿真现状

从20世纪70年代初开始，国外开始进行液压系统和元件的计算机数字仿真研究，经过几十年的研究开发，液压仿真软什的性能实现了从原先的精度低、速度慢，发展到精度高、速度快：从只能处理线性系统发展到能处理非线性系统；从复杂的编程和输入发展到交互友好的图形用户界面等。随着计算机技术的发展，液压系统仿真技术得到了迅速发展，近几年来，各款老牌的液压仿真软件公司纷纷推出了面目一新的版本，例如，英国的Bathfp、瑞典的Hopsan等。

4.1.3联合仿真现状

目前。人们已经开始将机械、控制、电子和软件等多领域的联合仿真应用于汽车、铁路车辆、作战系统等复杂产品的设计中，例如：福特公司将整车多体动力学仿真和汽车姿态控制系统仿真集成，通过机械、控制的多领域联合仿真，使机械设计人员和控制系统设计人员能够更好地进行通信和协同工作，极大地缩短了产品开发时间。

虽然联合仿真已经在很多领域得到应用，但目前的应用还存在诸多局限，主要体现在：通常只能做到机械、控制和液压等少数领域的联合仿真。通常只能局限于单台计算机上集中进行，分布式协同建模和分布式仿真运行几乎不可能。

4.2仿真技术在液压挖掘机领域的应用

4.2.1国内应用现状

国内液压挖掘机行业近年来虽有很大发展，但与国外挖掘机行业发达国家相比仍存在许多不足，设计水平与发达国家相比有较大的差距。国内众多的研究人员和单位对液压挖掘机工作装置设计进行了不少研究，开发了设计软件，他们的研究基本上局限于某些问题的解决，关于工作装置设计参数分析和在CAD上其自动设计的综合研究文献还没有。因此，开发出的软件缺少通用性，不能用于挖掘机一些通用问题的解决，对液压挖掘机进行分析的大型通用软件目前市场上还很少。

4.2.2国外应用现状

仿真技术在国外工程机械的很多方面都得到应用，如车辆悬架设计、发动机设计和冲击特性预测、驾驶员行为特性仿真、挖掘功率预测及工作效率预测等多方面都成功地应用了仿真技术。

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（西安外事学院工学院，陕西 西安 710000）

【摘要】现在单片机（Single-Chip Microcomputer）因其技术慢慢成熟，逐渐成为计算机发展和应用中不可缺少的重要方面，单片机（Single-Chip Microcomputer）技术的开发与运用彻底改变了传统的固有思路。本文选取电子琴系统作为例子来介绍仿真技术在单片机开发中的运用，并以单片机MCS-51和AT89S51软硬件协同（hardware-software codesign）的仿真技术来对整个系统进行模拟效仿,主要目的是为了突出单片机的普及程度,然后进一步对单片机（Single-Chip Microcomputer）技术的运用和发展起到促进的作用。

关键词 仿真技术；单片机；应用

0　概述

单片机（Single-Chip Microcomputer）操作起来方便快捷，而且单片机能够很准确地对数据进行处理，可谓是速度快、效率高，正因为这样，单片机（Single-Chip Microcomputer）被广泛应用到了各个领域，可以称的上是计算机的左膀右臂，更是其不可缺少的重要分支。往后，单片机（Single-Chip Microcomputer）内的RAM、ROM存储容量越来越大，编程也会越来越方便，输入/输出端口会变得更多功能化，工作温度范围更广、可靠性更高、抗干扰能力更强、内部资源会变得更为丰富。

与此同时，电子设计自动化(EDA)以计算机的硬件和软件为基本的工作平台因为集成电路和计算机技术的飞速发展已经发展成为可以独当一面，甚至可以是作为替代品来完成电子系统设计的重要工具。其中FPGA是一种新兴的可编程逻辑器件(PLD),与其它可编程逻辑器件(PLD)相比,具有更高的密度、更快的工作速度和更大的编程灵活性，FPGA是一种新兴的可编程逻辑器件可以取代现有的全部微机接口芯片实现微机系统中的存储器、地址译码等多种功能具有更高的密度、更快的工作速度和更大的编程灵活性被广泛应用于各种电子类产品中[1]。单片机（Single-Chip Microcomputer）的优点良多，如果一定要举例说明，那首先提到的一定是它物超所值并且操作起来简单灵活、数据处理的能力极为突出……而FPGA的高速规范等特点能使这两个设备相互结合，以后的发展前景无限。

（1）单片机的含义

单片机（Single-Chip Microcomputer）又称微控制器，诞生于1971年（由intel公司研制），是一种由运算器、控制器、存储器、输入输出设备构成的集成电路，优点在于可靠性高、体积小、扩展灵活、应用软件配套并且能耗小、价格低等。单片机的发展分为早期、中期、当前三个主要阶段，经历了由Single Chip Microcomputer到Micro Controller Unit再到System on Chip的升级阶段，单片机的发明对于电子信息技术而言是向前踏进了一大步。

第一阶段是初级单片机形成的阶段，该阶段的特点是存储器容量较小，寻址范围<4K,没有串行接口，指令系统功能弱。

第二阶段是高性能单片机阶段，该阶段的特点是结构体系较第一阶段而言更加完善且性能大大提高，面向控制的特点更是进一步突出（其中，MCS-51为单片机中的经典款）。

第三阶段是微控制器化阶段，该阶段的特点是片内面向测控系统外围电路增强，使单片机（Single-Chip Microcomputer）可以在复杂的自动测控系统和设备中方便灵活地运用。

（2）单片机的应用

单片机（Single-Chip Microcomputer）因为什么原故而被器重，进而可以被广泛的应用呢？其实究其主要原因该是因为单片机（Single-Chip Microcomputer）能被更轻松地应用到嵌入式系统之中。单片机（Single-Chip Microcomputer）数量众多（远超过PC机和其他计算的总和），甚至在数量上从某种意义而言竟然比人类的总和还多，可见其数量之多！单片机（Single-Chip Microcomputer）的家族随着科学的发展慢慢壮大起来，如今，几乎所有能接触到的电子产品（如手机、电话、计算器）中都少不了集成有单片机（Single-Chip Microcomputer）的存在，机电一体化产品（如B超、打印机、复印机等）中也有它，实时工业控制（如温度控制、生产线控制等）中也有它，交通领域（如工业控制系统、汽车）中同样也会发现它的踪迹。

单片机的发展可以使人们的生活质量得到很大的提高，因为单片机能够使家电网络化技术增强，随着单片机技术的不断升级与精进，会使我们的生活更加的便捷。

1　单片机的分类

单片机（Single-Chip Microcomputer）有了新的发展，根据市场的需求，单片机（Single-Chip Microcomputer）的运行速度不断得到提高，用户可以根据产品的需要进行速度的选择。

单片机（Single-Chip Microcomputer）根据二进制运算的结果可以分为8位、16位、32位单片机等……可以根据使用场合的不同分为高端单片机和低端单片机，也可以根据通用类型来区分，分为通用型和专用型单片机[2]。甚至可以根据涉及的领域来进行单片机的分类，如家用类、通信类、军工类等单片机的类型。

2　有关仿真技术

仿真技术(Simulation Techniques)是以仿真工具（Simulator）为探索方法，仿真软件（simulation software）为探索目标，通过建立仿真模型(Simulation Models) 和进行仿真实验（simulation experiment）的方法来对自己猜测的结论进行初步研究、初步分析、初步评估，进过一些列分析后再更深入地进行深层次的研究、分析、评估，并根据取得结果来对自己的结论进行判定的综合技术。仿真技术(Simulation Techniques)不像大的工程，进行该项技术完全不需要被场地、气象、环境等所束缚，可以根据需求反复进行，经济实惠。由于科学技术的发展，仿真技术(Simulation Techniques)也在快速地与时俱进，仿真系统研究的对象日趋复杂，所用的建模愈来愈复杂，规模也愈来愈大且可以涉及的范围也十分广泛。它与很多学科都有千丝万缕的关系，可以毫不夸张的说仿真技术(Simulation Techniques)是一门综合多种学科的先进技术。

随着仿真技术的发展，仿真技术(Simulation Techniques)的应用目的变得多样化、全面化。仿真技术(Simulation Techniques)是作为对实际系统进行试验的辅助工具而应用的，其目的可以包括但不仅限于系统的研究、系统的设计与分析、系统的测试与评估、操作人员的培训等……

仿真技术(Simulation Techniques)的应用不仅仅限于产品，更可以来进行方案论证，战术技术指标论证、设计分析、生产制造、试验、维护、训练等各个有需要的阶段，除此之外，仿真技术(Simulation Techniques)还可以用于多个或单个系统中，可谓是以较低的费用取得最好的可能性。

3　仿真技术在单片机开发中的应用探讨（电子琴系统设计）

关于低级别的模拟，软件和硬件协同仿真技术（hardware-software codesign）对此研究还比较完善，与普通的不同（软件调试环境、微处理器模型和硬件协同仿真RTL描述），它在相对良好的环境中，自备控制接口通过一个系列软件（经由处理器和硬件交互发起）来和软件环境和硬件环境进行对接，我们在这里以电子琴的开发为例，介绍软硬件协同仿真技术（hardware-software codesign）在电子琴系统中的应用。

3.1　整体设计

现在我们以电子琴系统举例子进行说明，仿真板（emulator）是硬件仿真（hardware simulation）和调试界面，系统执行（system performs）、单步执行（single step）、监控断点等功能都是经由单片机（Single-Chip Microcomputer）仿真软件来对它们进行负责和处理的。AT89S51 /MCS-51单片机、矩阵键盘（matrix keyboard ）、音频模块（NAMTM）和显示模块（display module）应该被包括在电子琴的系统设计之中。这样子进行系统设计是以该系统的硬件和软件设计的前期来验证其正确性和性能效率为主要目的。

3.2　MCS-51单片机

3.2.1　关于整体系统的设计

MCS-51单片机由Intel公司生产，由于运用时间较早，影响面又大，已经成为了行业中的标杆，且该单片机（Single-Chip Microcomputer）采用两种半导体工艺生产，一种采用高速度、高密度和短沟道HMOS工艺。另一种是采用高速度、高密度和低功耗的互补金属氧化物的CHMOS工艺。

3.2.2　关于单片机的设计

MCS-51单片机以一个8位CPU为首，该CPU就像人类的大脑一样，是MCS-51单片机的指挥台，指令由CPU发出，然后根据CPU发出的指令，CPU会有相关执行机构来对指令进行读入和分析，MSC-51单片机内含的所有部件都受CPU的控制。这个CPU是由8位算术/逻辑运算部件ALU、布尔处理器、定时/控制部件和若干寄存器等主要部件组成。

MCS-51单片机的3个寄存器，分别是内部有工作寄存器、专用寄存器和特殊功能寄存器。

MCS-51单片机的两个存储器是分别独立的，可以储存不同的东西，按储存类型分为程序存储器和数据存储器，这两个存储器各的寻址系统均不相同，而控制信号、功能和分开编址则统称为哈佛结构（Harvard architecture）。

3.2.3　仿真设计难点

如何进行源程序编辑中的查找和替换是仿真设计的一大难点，为了可以对源程序提供的查找和替换功能进行又快又准地编辑,在对其进行编辑处理时时,（焦点虽然处于编辑位置）但是查找替换功能依然没有办法顺利进行下去，此刻应该想到将焦点放到查找和替换的窗口上,想办法让系统能够暂时性地生成一个编辑窗体对象进行焦点的定位,使在编辑窗体内查找和替换内容的操作这一项设想成为现实。MCS-51的CPU不仅是一个庞大的类，而且是仿真软件的核心，这些大类可分为：数据传送类、算术运算类、逻辑运算及移位类、控制转移类、位操作类等，不仅如此，还需要对CPU内部的所有资源(内部RAM,寄存器,位操作区)进行定义。

3.3　AT89S51单片机

3.3.1　关于单片机的设计

AT89S51单片机，其中有40个引脚，4K字节闪存芯片上的程序存储器，128 字节的随机存取数据存储器，32个外部双向口，五个中断优先级嵌套中断，两个16位可编程定时计数器，两个全双工串行通信端口，WDT电路，片上时钟振荡器，低功耗、高性能的8 位芯片[3]。芯片兼容标准MCS-51指令集和80C51引脚结构，使用高密度，非易失性内存技术，可为许多嵌入式控制应用提供具有成本效益的解决方案。

3.3.2　关于结构的设计

电子琴系统具有的按键数量较其他而言略多，因此这次例子中将其按矩阵结构来进行排列，尽管键盘按矩阵的结构排列比按连接式结构排列相比，不论是从识别方式还是其他都要更加的复杂，不过这样可以使端口的利用频率得到提高。各个按键之间（包括每一行和每一列）行线和列线要根据电阻器的功率作参考进行对应的连接，而按键的状态只会显示数字“0”和“1”。当按钮没有被按下的时候，输出端行线的产量高，这说明键按还没有被按下时，下列线输入能够和芯片链接，而一旦某一个键被按下，输入端电压会显示变低，我们可以通过观察输入线的状态得知有没有按键是被按下的状态，这可以使系统的性能得到提高。

3.3.3　在设计中对音频模块和显示模块的设计

对AT89S51使用音频脉冲刺激其定时器，每个反向输出脉冲的时间不断地经过反向、反向、再反向的过程，然后通过蜂鸣器发出刚刚流程中产生出不同频率的脉冲信号后，优美的音乐就诞生了，这就构成了使电子琴系统的音频模块形成的基本因素。另外，将AT89S51 单片机的P2 端口连接到一共阴数码管a－h 的引脚上，可以实现电子琴系统的显示模块，能够在数码管上循环显示数字0-9，总之，单片机仿真技术由于考虑到软件的实际情况，模拟运行验证可以更真实的应用环境，系统设计更容易早期发现问题，避免设计错误，克服芯片的开发成本高的缺点[4]。对整个系统的软件进行一番模拟和操作，不仅能降低开发的风险，还能减少开发的时间和开发的成本得到。

把共阴极数码管a-h这8个引脚连到AT89S51单片机的P2端口的P2.0-P2.7，来形成电子琴系统应用的显示模块，数码管在应用中可以将数字0-9显示出来。

简而言之，在进行系统仿真的设计和开发时有几点是必须要考虑到的，那就是软件和单片机（Single-Chip Microcomputer）的实际情况以及运行并验证仿真模拟软件的可行性有多大，在系统设计的方案落实之前，一些前期的问题要尽可能的考虑周全，要将“三思而后行”的观念落到实处，这样可以使将来在软件运行时有可能发生的问题得到避免，并且节约了成本，避免了投资浪费的情况发生，同时这也是对人力和物力的节省，使单片机（Single-Chip Microcomputer）技术的设计开发成本在可行性范围内大幅度地降低。

4　总结

当今社会，杀毒软件和防火墙越来越智能化，但是归根结底这些软件主要还是针对用户的操作系统环境进行实时监测、检测和防御病毒。那么针对一些具有高要求的企业的网络，提前计划和部署相应的安全解决方案是非常有必要的。不难理解，对于一些不安装任何防火墙和杀毒软件的电脑，公司的重要文件通过网络泄露机密的可能性是很大的。但是，根据我们的实践可以知道，大多数情况下安全管理软件和防毒软件会互相冲突、互相报错，并且这问题不容易解决。但现如今，我们可以通过仿真技术在单片机开发中的应用很好地解决这个（安全管理软件与防毒软件相互冲突）问题，这样就会使得企业信息安全得到了很大的保障，安全性得到了提高，继而减轻了企业IT的工作负担和工作内容。

考虑以上因素，微控制器硬件因为软硬件协同（hardware-software codesign）仿真技术的研发，所以不再需要模拟的全部功能，不仅如此，该技术的创造发明能让一个成功的系统设计增强信心。换而言之，软硬件协同（hardware-software codesign）仿真技术能让系统设计的调整更加简便，能提前评估设计的性能，还可以让软硬件的检测更加的容易。软硬件协同（hardware-software codesign）仿真技术的研发在单片机（Single-Chip Microcomputer）开发中表现出了卓越的仿真能力，这无条件地让这个技术摇身一变成为现今最好的仿真工具之一，据此可得，仿真技术在单片机（Single-Chip Microcomputer）开发的进程中具有非凡地推广意义。在此，我们不难预测，随着科学技术的不断发展和计算机仿真技术的日益完善，单片机（Single-Chip Microcomputer）仿真技术能实现单片机（Single-Chip Microcomputer）开发应用的最大效益并且日后的应用一定会更加广泛。

参考文献

［1］李列文.FPGA低功耗设计相关技术研究[D].中南大学,2014.

［2］谈发明.基于中低端单片机的抢占式RTOS精简设计[D].南京理工大学,2009.

［3］徐金增.单片机编程仿真实验系统的设计与实现[D].山东师范大学,2009.

篇10

【关键词】计算机仿真技术；生产系统；应用研究

1前言

21世纪是科技的时代，在各个行业领域中都有计算机技术的应用，所谓计算机仿真技术是基于计算机硬件设备与操作系统的一种仿真环境，对不同的物体与信息进行分析与加工，同时仿真技术也能将真实的事物变为虚拟的环境，帮助用户更好的感受到听觉、视觉的效果，在仿真环境中用户可以同计算机进行虚拟的互动，真正实现身临其境的效果，计算机仿真技术最为重要的一个特点就是构想性，能够通过仿真技术让人们更好的理解抽象的东西，并将这些东西以三维立体的形式表现出来。为了更好的适应市场的需求，提高生产系统规划设计，减少投资风险，就需要让企业的生产系统高效的、可靠的运行与生产。从目前来看，生产系统设计与管理中还存在很多的问题，由于系统自身具有一定的复杂性在调度的时候也比较困难，因此利用计算机仿真技术是最有效、简单的方法，本文就对计算机仿真技术在生产系统中的应用进行具体的分析。

2计算机仿真技术在生产系统中的应用

2．1生产系统的计算机仿真技术

生产系统计算机仿真是一种系统建模与实验分析的方式，它能将生产资源、工艺路线、库存与管理等信息都结合起来，根据系统的活动过程来代替数学方式进行描述，在理解上也更加容易理解，全面的反映出生产系统的特征与过程，近年来，仿真技术在我国制造业已经得到广泛应用，主要用于解决以下方面的问题:(1)生产系统的改造与重组。通过生产系统的流程进行仿真的分析，然后将各个部分的关系进行量化。(2)在制造单元分析问题上建立起仿真模型，确保相关资源的配置情况以及系统的合理性，估算出系统生产能力以及设备故障对系统的影响，从这些方面来确定出方案。(3)在生产系统仿真模型建立完成之后，生产管理人员就可以对生产系统的策略进行调整，根据模型可能造成的结果来做出最科学的管理措施。计算机仿真技术在生产系统中的这些功能，让计算机仿真技术在制造业中获得更大的发展。在生产系统计算机仿真的分析过程中，包括三个方面的内容:第一是根据调查研究来确定系统需要解决的问题，然后建立起概念模型并对相应的系统规则、变量、元件等进行论证，在此过程中除了设计人员之外，相关企业管理人员也要参与进来进行论证。第二是根据生产系统仿真的问题提供相应的数据，然后对仿真模型进行初始化将这些数据进行输入，同时输出最后的仿真结果。第三是对仿真的结果进行分析从而提供更多的决策依据。

2．2生产系统计算机仿真实例

用于生产系统的计算机仿真工具主要有三种类型:第一是计算机算法语言例如C语言、C++、Fortrun等，第二种类型是通用的仿真程序语言，第三种是计算机仿真软件。计算机算法语言与通用的仿真程序语言都需要设计人员具备很好的编程能力，这两种工具的运用相对困难一些，计算机仿真软件就没有这些缺点，它有着简单、易掌握的特点，同时所有的数据都可以在一个图形界面中完成是目前使用最广泛的应用，在国外很多的企业都开发了这种软件，例如Automod、Witness等，在进行实际操作的时候要建立起一个系统规划模型，在这个车间中应该包括两台数控车床、一台清洗机、一套检测设备，如果加工作业到达车间的时间为20分钟，那么就应该按照1:1的比例来分配工作量，车间需要有一位技术人员来复杂加工与检验入库的工作，同时为了扩大车间的生产能力提高设备使用率，应该适当的对现有系统进行完善与改造，如果车间需要雇佣3个技术人员，那么加工过程中的搬运时间就为2分钟，并且加工中的搬运时间就由设备的长度与速度来决定的，每条输送装置的长度为50m，速度为40m/min，通过对生产系统的仿真可以看出，利用仿真可以对生产系统进行简单的描述，这也是为提高生产系统的效率提供依据，这只是一个比较简单的实例过程，对于比较复杂的生产系统来说只依靠人的能力是远远不够的，要想仔细的对这些因素进行分析与预测就应该采用更加先进的办法，将计算机仿真技术加以完善对管理人员的帮助也就更加明显了。

3结语

综上所述，本文主要对计算机仿真技术在生产系统中的应用进行说明，可以看出，随着我国制造业进程的不断深入，计算机仿真技术已经投入使用并得到了广泛的好评，它能够解决制造业系统中的复杂问题，还可以应用于自动制造系统的研究，可以说有着很好的发展前景，在计算机不断普及的今天，相关专业技术人员在该领域做出了很多的讨论与尝试，利用计算机仿真技术对生产系统进行分析也是最经济、有效的方式，相信未来我国的计算机系统会得到更加广泛的应用，迈上新的历史阶段。

参考文献:

［1］孙迪，王昊．计算机仿真技术在生产系统中的应用［J］．通讯世界，2016(06)．

［2］林雅婷．基于计算机仿真技术的企业生产物流系统优化研究［J］．商场现代化，2015(27)．

［3］何彦庆．计算机实用技术的油田生产仿真系统的设计［J］．计算机光盘软件与应用，2012(18)．