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电子电路设计与仿真范文1
【关键词】QuartusII；交通灯；控制电路
1.引言
EDA技术是以计算机为工作平台，融合了应用电子技术、计算机技术、信息处理及智能化技术的最新成果，进行电子产品的自动设计，它的应用大大简化了硬件电路的设计过程，QuartusII软件作为FPGA/CPLD集成开发环境，它提供了一种与结构无关的设计环境，使设计者能方便地进行设计输入、快速处理和器件编程。
采用数字电子技术实现数字信息处理、传输、控制的数字逻辑单元集合称为数字系统，数字系统一般由数据子系统和控制子系统构成。
数据子系统由寄存器和组合电路构成，寄存器用于暂存信息，组合电路实现对数据的加工和处理。在一个操作步骤中，控制子系统发出命令信号给数据子系统，数据子系统完成命令信号所规定的操作。在下一个操作步骤中，控制子系统发出另一组命令信号，命令数据子系统完成相应的操作，通过多步操作（也称操作序列），数字系统完成一个操作任务，控制子系统接收数据子系统的状态信息及外部输入来选择下一步的操作。
控制子系统决定数据子系统的操作和操作序列。控制子系统决定操作步骤，它根据外部输入控制信号和数据子系统的状态信号来确定下一个操作步骤。控制子系统控制数字系统的整个操作过程。
本文利用QuartusII软件，设计仿真实现十字路通灯控制电路。
2.系统功能与使用要求
十字路通灯控制系统要完成对十字路通信号灯的控制，系统功能与使用要求如下：
（1）十字路口由一条东西方向的主干道和南北方向的支干道构成，主干道和支干道均有红、绿、黄3种信号灯。
（2）通常保持主干道绿灯、支干道红灯，只有当支干道有车时，才转为主干道红灯，支干道绿灯。
（3）绿灯转为红灯过程中，先由绿灯转为黄灯，5s后再由黄灯转为红灯；同时对方才由红灯转为绿灯。
（4）当两个方向同时有车时，红、绿灯应每隔30s变换一次，应扣除绿灯转红灯过程中有5s黄灯过渡，绿灯实际只亮25s。
（5）若仅一个方向有车时，处理方法是：
①该方向原来为红灯时，另一个方向立即由绿灯变为黄灯，5s后再由黄灯变为红灯，同时本方向由红灯变为绿灯。
②该方向原来为绿灯时，继续保持绿灯。当另一方向由车来时，作两个方向均有车处理。
3.总体方案设计
根据交通灯控制系统的功能，车辆传感器及交通示意图，如图1所示：
图1 车辆传感器及交通示意图
（1）在东西南北4个方向各装1个车辆传感器，有车用1表示，无车用0表示。主干道（A道）的东西分别为AX1和AX2，只要AX1和AX2中有一个为1，就说明A道有车，令AX=AX1+AX2。支干道（B道）的南北分别为BX1和BX2，只要BX1或BX2中有一个为1，就说明B道有车，令BX=BX1+BX2。
（2）设黄灯5s时间到时T5=1，时间未到时T5=0；5s定时器由五进制计数器构成，C5是控制信号。设绿灯25s时间到时，T25=1，时间未到时T25=0；25s定时器由二十五进制计数器构成，从C25是控制信号。
（3）设主干道由绿灯转为黄灯的条件为AK，AK=0时绿灯继续，当AK=1时立即由绿灯转为黄灯。设支干道由绿灯转为黄灯转为黄灯的条件为BK，当BK=0时绿灯继续，当BK=1时立即由绿灯转为黄灯。AK、BK与T25、AX、BX有关。
（4）设主干道的东侧绿灯、黄灯、红灯分别为AG1、AY1、AR1，主干道的西侧绿灯、黄灯、红灯分别为AG2、AY2、AR2。AG1、AG2、AY1、AY2、AR1、AR2分别并联，即它们同时点亮或熄灭，分别用AG、AY、AR表示。设支干道的南侧绿灯、黄灯、红灯分别为BG1、BY1、BR1，支干道的北侧绿灯、黄灯、红灯分别为BG2、BY2、BR2。BG1、BG2、BY1、BY2、BR1、BR2分别并联，即它们同时点亮或熄灭，分别用BG、BY、BR表示，两个方向的交通灯有4种输出状态.
4.数据子系统设计
交通灯控制系统的数字子系统只有25s定时器和5s定时器。假设基准时钟周期CP为1s，则需要设计一个二十五进制计数器和一个五进制计数器，且每个计数器应具有计数器使能控制端和计时间到信号输出端。本设计中计数器采用可异步清零、同步置位的4位十进制加法计数器74LS160构成。
采用反馈置数法将十进制计数器74LS160设置成五进制计数器。在74LS160的数据输入端有D3D2D1D0=0000，当输入4个计数脉冲后，计数器有Q3Q2Q1Q0=0100。74LS160是同步预置数的，且低电平有效；在预置信号为低电平时并不立即置数，而必须再有一个有效时钟信号，才能完成置数功能，使计数器的状态为Q3Q2Q1Q0=0000。
二十五进制计数器是采用2片74LS 160同步级联方式实现的。个位74LS160完成十进制计数，并将其进位输出至十位74LS160的计数控制端P。
为实现“逢25清零”功能，当计数到24个时钟脉冲时，使2片74LS160的清零端输出低电平，在下一个时钟脉冲上升沿到来时，整个计数器复位到全0状态。只有当个位74LS160的计数状态为Q3Q2Q1Q0=0100，且十位74LS160的计数状态为Q3Q2Q1Q0=0010时，2片74LS160的清零端LD’能同时为0。
在五进制计数器中，当C5=1时，5s定时器开始工作；当5s定时时间到，T5=1。在二十五进制计数器中，当C25=1时，25s定时器开始工作；当25s定时时间到，T25=1。
5.控制子系统设计
设控制子系统的初始状态为S0，此时主干道A道为绿灯，支干道B道为红灯。要想脱离该状态转入A道黄灯、B道红灯的S1状态，必须同时满足如下条件：B道有车（BX=1）；A道无车（AX=0），或者25s定时时间到（T25=1）。也就是，AK=BX（AX’+T25）。
同样，在S2状态，此时主干道A道为红灯，支干道B道为绿灯。要想脱离该状态转入B道黄灯、A道红灯的S3状态，只需要满足如下一种条件：B道无车（BX=0）；A道有车（AX=1），且25s定时时间到（T25=1），也就是，BK=BX’+AX·T25。
根据以上分析，可以列出交通灯控制器状态转换表，如表2所示。根据交通灯控制器激励表状态，以及输入和输出变量，选用两个4选1数据选择器74LS153分别实现AK和BK，选用另一个4选1数据选择器74LS153实现表中的转换条件。由状态转换图可知共有4个状态，故只需选用74LS161的QB和QA。控制输出使用2线-4线译码器74LS139，因译码器输出是低电平有效，故需要加反相器。为此，十字路通灯控制子系统逻辑电路如图2所示。
6.十字路通灯控制电路仿真实现
将控制子系统模块电路和2个定时器模块电路进行连接，得到实现交通灯控制的逻辑电路。该电路有2个数据信号输入AX、BX，一个时钟信号输入CP，一个复位信号RESET’（低电平有效），6个输出信号AR、AY、AG、BR、BY、BG。采用QuartusⅡ提供的各种常用逻辑部件，通过原理图输入，实现十字路通灯控制系统。输入的原理图如图2所示。编译并进行时序仿真，结果如图3所示。
7.结论
根据数字系统功能要求，利用Qu-artusII软件，设计完成了十字路通灯控制电路，并进行了仿真实现，通过仿真结果，可以看出完成后的系统满足设计要求。
参考文献
[1]郑燕.基于vhdl语言与quartus ii软件的可编程逻辑器件应用与开发[M].北京：国防工业出版社，2007.
[2]周润景，苏良碧.基于quartus ii的fpga/cpld数字系统设计实例（第2版）[M].北京：电子工业出版社，2013.
电子电路设计与仿真范文2
1.1电子电路设计于教学中所存在的意义一般在电子电路的平时应用中会出现各式各样的问题，所以在设计与研发时要投入大量的精力。这样就要求在教学中采用实践模拟的方式进行实验，随之科技的发达程度奠定仿真技术的展开。而这种仿真技术可以大大提高电子电路软件在教学中使用的效率，使用计算机软件可以加深对电子电路的研发。这就会体现出计算机在电子电路中的重要地位，而仿真技术的开展为电子电路教学的发展奠定了夯实的地基。在仿真教学中计算机软件为电子电路设计的后续研发创造了良好的实践环境，尤其是可以预先解决在实践中所存在的问题可以及时避免了日后实际应用中所面临的困难。在计算机教学过程中可以针对频繁出现的问题进行一系列的分类整理，整理出一个系统的解决方案。在日后的实际应用时给予及时的帮助。而且如今的仿真教学可以开发学生在电子电路的设计中的脑力思维，有效将自己所学的理论知识与应用实践有机的结合起来。开拓研发者的思维就是在对电子电路设计教学的创新，只有将电子电路设计进行不断地修改及创新才能保证在计算机软件的应用中立于不败之地。因而将目光投入到电子电路设计上就是对计算机软件教学的重视。
1.2软件应用对于电子电路设计的意义随着对电子电路教学的拓展，应用实践越开越得到重视。在教学过程中不再是拘泥于书本上的理论知识，而是更加重视在电子电路设计中对于实践的开展以及应用。为了加大对学生的动手能力的提升，在电子电路教学过程中实践应用占据了很大的部分。由于最后要回归于计算机软件的应用，所以在教学过程中会加大开展学生对电子电路与计算机软件的联系。只有明确这两者间的必要联系才会在电子电路设计中时刻考虑着在实际应用中对于计算机软件的应用。在这之中也会存在着许多客观因素，一些学校的教学设备没有很好的完善或没有相关与电子电路设计的实践基地。这些因素都会影响电子电路设计教学的效果，达不到预期的期待值。这种情况就要求在教学中对于理论知识的加强以及巩固，然后努力创造出可以培养学生对于电子电路设计的环境。只有使用计算机软件设计才可以及时的改正电子电路的设计，才能引发学生能够在彻底的对电子电路设计的创作思维。完全彻底掌握对于所学的理论知识的应用，只有将理论与实践相结合起来才能提高在教学中对电子电路设计的质量。
2各类软件在电子电路设计教学中的应用
2.1Portues软件在电子电路设计中的应用在现如今的教学工作中，Portues软件起到了很大的应用。Portues软件是一种仿真的教学软件，随着科技的不断发展进步这种软件逐渐普遍应用在电子电路设计教学中。然而这种软件的应用需要在界定的页面中进行演示，再根据对于仿真练习的实验结果得出一系列的结论，重新设计出相应解决方案。这样一来大大提高了计算机软件的使用效率，同时也可以利用此项仿真软件得出一系列的图象，进行加深的修改。一般情况下，我们需要对于已经完成的电子电路设计进行人工的检测以及修改。但是使用Portues软件就可以大大节省这样的时间，在实际的应用过程中只需要将PortuesISIS软件的窗口打开进行对于原始电子电路设计进行分析，系统就会自动生成相应的研究结果。可以说Portues软件的功能很全面应用起来也相应的简单有效，为电子电路设计的过程中所出现的数据及时给于调整，用其自身所存在的功能帮助在电子电路设计教学中所出现的问题。而且可以代替以前落后的检测方式，用更加科学的手法进行对于电子电路设计的检查。这样一来，可以在相同的时间完成更多的工作任务降低电子电路设计中的实验成本。有效的提高在教学中电子电路设计的效率，以及可以减少电子电路设计的时间。有效的节约时间是端正学习态度的一种方式。
2.2CAD软件在电子电路教学中的运用在电子电路设计教学中CAD软件对于图像的研究有着不一样的特点，其实CAD软件对于电子电路教学的应用比较普遍。随着对于电子电路教学发展，CAD软件不仅对于电路制图有所帮助而且对于相关数据的核算以及相关几何方面绘制也是有所助益的。在电子电路设计的教学历程中，教师可以通过这个软件进行元件的改善，在实践的过程中可以根据不同的电子电路设计展现不同的解决方案。因为在实践的过程中会遇到各种不同的问题，学生可以利用这个软件进行简单快捷的解决。通过对这个软件的使用也可以帮助学生看到在电子电路设计中所存在的不同特点的问题。增强学生在实践过程中经验的累积，通过这些经验可以帮助在教学过程中避免这些问题的干扰。CAD软件不仅可以为教学中的电子电路设计设置相关的元件，而且CAD软件本身也存在着元件整理库，面对电路设计的问题可以直接提出解决方案并及时拿出对设计中所存在问题的解决方案。根据CAD软件这样的功能可以节省在教学过程中对于原理图像制作的时间，同时可以加深学生在制作过程中对于所设计的图像的印象。不过在实际操作过程中还要着重说明这个软件的特点就是有真实元件与模拟元件的区分，要保证学生在设计电子电路过程中人身安全。
2.3EWB计算机软件在电路教学中的应用EWB软件与CAD软件的不同之处就是在于它是一种仿真的技术型软件，其中拥有更多的高科技元件以及相关电路模型在其中。作为仿真软件EWB软件所拥有的强大的使用功能，是对于电子电路的整体分析以及提出相应的问题。这项软件拥有不同于其他软件的适用性，对不同的电子电路设计有着不同的解决措施。所以在老师的教学过程中要强调这个软件的不同之处，在保证可以充分利用EWB软件主要功能的同时帮助学生使用软件开展更多的功能实践。举例来说可以对电子电路的形式进行系统的扫描以及分析，EWB软件包括各种函数仿真以及模拟电路的生成。学生可以透过这些高科技的元件使用进行自己的设计的电子电路完善，在进行这些功能的使用时教师应当对相关软件的生成进行详细的解释说明，保证学生可以充分利用此软件进行学习。只有深入的了解了这种计算机软件才能完全融入到自己的电子电路的设计中这样才能够彻底展现EWB软件的时效性以及精准程度。
3结语
电子电路设计与仿真范文3
[关键词]数字电子电路；EDA技术；应用；探究
在微电子技术飞速发展的背景下，数字电子电路的设计的难度也在不断加大，电子产品翻新的速度也在不断加快，这给数字电子电路设计带来了较大的压力。EDA技术是数字电子电路的设计中较为先进的技术，具有其他技术不具备的优势，使数字电子电路的设计得到了革命性的发展[1]。EDA技术的优势在于当程序修改错误时，不需要使用额外的硬件电路，且在使用EDA技术进行电子产品设计时能够使电子产品的成本降低和设计周期缩短。因而，EDA技术在数字电子电路设计中得到了越来越广泛的运用，也推动了数字电子电路的设计领域的变革，促进电子产品的发展。对此，我们需要EDA技术在数字电子电路的设计中应用有所了解。
1EDA技术概述
EDA（ElectronicDesignAutomation，电子设计自动化）技术是逐渐从计算机辅助测试、计算机辅助制造、计算机辅助设计以及计算机辅助工程中发展而来的[2]。该技术主要是将计算机作为载体，在EDA软件平台上，设计者主要采用硬件描述语言VHDL进行设计，进而由计算机自动完成各项工作。EDA技术是一种融合了当前多种新型技术的新技术，它以计算机为载体，将计算机技术、信息技术、电子技术以及智能技术相互融合起来，进而完成电子产品的自动化设计工作，这样有效促进了电路设计的可操作性以及效率性，不仅保障了电路设计的质量和效率，同时也极大地减轻了设计者的工作强度，同时也降低了电子产品的生产成本。具体来说，EDA技术的特点以及EDA技术设计流程如下。
1.1EDA技术的特点
相比于传统的CAD（ComputerAidedDesign，计算机辅助设计）技术而言，EDA技术具有显著的特点。首先一点，EDA技术在硬件电路选择软件设计方式方面上，它可以选择多种设计输入，如VHDL语言、波形等等，它在完成下载配置前能够在没有硬件设备的情况下能够自行完成。与此同时，它在修改硬件设备也是非常简单、易于操作，这种修改硬件设备的方式和软件程序修改方式非常接近，采用软件测试的方法对其进行测试，这样就能科学有效地设计特定功能的硬件电路[3]。第二点，EDA技术能够仪自动化的形式进行产品直面设计。它可以通过HDL语言和电路原理图等自动化的逻辑编译的相关程序输入其中，并生成相应的目标系统。简单说来，这种技术能够以计算机为依托，从电路功能模拟、电路性能分析、电路的设计以及优化、电路功能的测试和完善等全部流程都可以以自动化的形式实现。第三点，EDA技术具有较高的集成化特点，并可以自身构成片上系统。EDA技术在数字电子电路设计中是以芯片为载体进行设计的一种设计方式。因而，当前大规模集成线路的不断发展能够有效促进繁杂的芯片设计工作的完成，同时也能够完成专业化的集成电路设计[4]。第四点，EDA技术可以大大提高系统升级的工作效率，它能够当场进行目标系统的编程，实现有效的系统升级。第五点，EDA技术具有自动化的特点，且进行技术开发的时间并不长，且能够有效节约设计的费用，避免了资源的浪费，同时EDA技术也具有极大的灵活性和实用性，可操作性较强。
1.2EDA技术设计流程简介
EDA技术对于数字电子电路设计的意义可以认为是它将推动了数字电子电路设计的一个发展变革，使其进入了一个发展的新时期。传统的电路设计的模式多是以硬件搭试调试焊接的方式，而E-DA技术以计算机自动化的设计模式对传统的电路设计模式进行了创新。EDA技术设计流程主要包含8个流程依次为[5]：设计指标设计输入（将电路系统采用一定的表达式输入计算机，其中包括图形输入以及文本输入）逻辑编译（将设计者在EDA中输入的图形或文本进行有效的编排转化）逻辑综合（将电路中高级的语言转化为低级的，并与基本结构相应射）器件适配（将由综合器产生的网表文件配置到指定文件中，使之能够下载文件）功能仿真（跟进吧算法和仿真库对涉及进行模拟，以验证其涉及是否和要求一致）下载编程（将适配后生成的配置文件和下载文件以编程器下载）目标系统。
2可编程逻辑器件
数字逻辑编辑器具有自身的发展历程，一般可以将其分为分立元件、中小型标准芯片以及可编程逻辑器件等三个阶段。对逻辑器分类方面可以将其分为固定逻辑器和可编程逻辑器。其中固定逻辑器的电路是固定的、不可变的，而可编程逻辑器则可以为使用者提供多种逻辑能力，也可以在不同的时间内进行改变，进而完成不同的功能[6]。可编程逻辑器件（programmablelogicdevice，PLD）产生于通用集成电路，根据使用者对器件编程来确定其逻辑功能。可编程逻辑器件具有较高的集成度，一般能够满足大多数数字系统设计的需求。在科学技术快速发展的情况下，可编程逻辑器件也随之不断发展。当前，可编程逻辑器件已经成为解决逻辑方案的首选，这主要是因为它能够根据用户的需求进行相应的产品功能增加以及产品升级，且操作较为简便，具有低成本、低消耗、多功能、高集成性等优势。与此同时，当前一些公司也在不断对其进行研究，不断完善可编程逻辑器件的功能，并获得了较为显著的效果，如Altra公司的FLEX10K的系列产品、Xilinx公司的XC4000的系列产品[7]。
3VHSIC硬件描述语言
VHSIC硬件描述语言（Very-High-SpeedInte-gratedCircuitHardwareDescriptionLanguage，VHDL）是电路设计中使用的一种高级语言，主要在20世纪80年代由美国国防部认定的标准硬件描述语言，之后其他公司纷纷推出了VHSIC硬件描述语言设计环境。对此，我们需要对VHSIC硬件描述语言具有一个较为清晰的了解。数字电子电路设计的第一步就是使用EDA技术以及相应的软件开发工具进行设计输入。简单地说就是简要描述电路设计、硬件设计以及测试方法。在设计一些规模不大的数字电子电路时，一般硬件描述的方式为原先的时序波在设计一些大规模的数字电子电路时，其描述方式就需要采用具有较强针对性的硬件描述语言。VHSIC硬件描述语言不仅能够详细描述硬件电路的功能、定时与信号连接的关系，而且还能采用简洁的模式准确描述硬件电路中逻辑较为抽象的部分[8]。由于VHSIC硬件描述语言具有详细准确描述硬件电路功能的特征，因而，VHSIC硬件描述语言成为EDA技术在数字电子电路设计中最为常用的设计输入方式和描述语言。在数字电子电路设计中，VHSIC硬件描述语言已经成为使用最为广泛的硬件电路应用描述语言。这主要是因为VHSIC硬件描述语言具有硬件特点的语句，其结构和语法具有高级计算机具有高度相似性。除此之外，VHSIC硬件描述语言在程序结构上也有着十分明显的优势，它进行实体设计时能够将其设为可视部分和不可视部分。从中可以发现，VHSIC硬件描述语言与综上所述，可以看出VHDL硬件描述语言比传统的其他硬件描述语言相比，如AHDL、VBLE，具有强大的描述功能，能够有效规避器件的复杂结构，进而对数字电子电路设计进行有效的描述[9]。具体说来，与其他硬件描述语言相比，VHSIC硬件描述语言的特点主要有以下几个方面：其一，具有强大的功能以及灵活的设计。这主要是VHSIC硬件描述语言有着功能强大的语言结构，能够采用简短的语言进行复杂逻辑的描述；同时，它也具备多层次的设计功能，支持多种设计方法。其二，具有广泛的支持性，且易于修改。由于VHSIC硬件描述语言已经成为使用最为广泛应用描述语言，因而具有广泛的支持性；由于其结构化和易读化的特征，因而易于修改。其三，系统硬件描述能力强大，VHSIC硬件描述语言可以进行结构描述、寄存器传输描述、行为描述，也可以进行三者混合描述。其四，与器件设计相对独立，在进行VHSIC硬件描述语言可以不用考虑器件设计情况，专心用于VHSIC硬件描述语言设计的优化。其五，移植能力强，能够共享。VHSIC硬件描述语言设计完成后可以将成果进行分享，避免电路的重复设计。除此之外，VHSIC硬件描述语言还具有其他的特征：其一，VHSIC硬件描述语言属于设计输入语言，它能够通过计算机详细描述硬件电路的运行状态，并将其与数字电路的设计系统自动综合。其二，VHSIC硬件描述语言是常用的测试语言，它能够以测试基准对数字电子电路进行可以仿真与模拟，进而判断其功能情况。其三，VHSIC硬件描述语言是标准化语言，它是当前设计语言中使用最为广泛的语言之一，也是当前电子领域普遍认可的标准化语言。其四，VHSIC硬件描述语言是可读性语言，它不仅可以被计算机识读，同时也可以被设计者识读。其五，VHSIC硬件描述语言一种网表语言，它独特的语言结构让其在计算机设计中工作较好，同时它在设计工具间联系的格式中属于低级设计工具，即它在门级网表文件形成中具有相互转化的功能和高度兼容性。
4EDA技术在数字电子电路设计中的应用
我们可以通过设计一个数字钟电路来展现E-DA技术在数字电子电路设计中的应用，该数字电路钟能够显示秒、分、时。
4.1准备的设备
本次实验主要是选用FPGA芯片EDA技术实验工具以及电子计算机。
4.2实验设计方法
依照EDA技术的设计规范进行分层设计，其内容包括数字钟；时计数、分计数、秒计数以及译码显示；24进位制计数器、60进位制计数器以及译码显示电路。在VHDL语言描述上，要使用VHDL语言对60进位制计数器、24进位制计数器进行描述编程，并将两者进位标准进行调整，使其一致。关于译码显示电路的设计。在设计中可以使用动态译码扫描处理电路进行处理，这能够某个时间点点亮单个数字码而达到6个同时显示的视觉效果，这样不仅将电路能耗降到最低，同时也节约了器件资源，并延长了器件的使用寿命[11]。关于顶层设计，在这一设计中需要建立在底层设计模块的基础上，通过原理图方法将两者进行有机的融合，进而获得一个完整电路。
4.3编译下载
电子电路设计与仿真范文4
【关键词】EDA；电子系统；CPLD/FPGA；VHDL
1.引言
电子设计自动化（Electronic Design Aut-omation）的缩写即是EDA。EDA技术是把计算机技术应用在电子设计过程的一门技术，从而实现了电子设计的自动化进行，现今EDA技术已经广泛用于电子电路的设计仿真以及集成电路版图设计、印刷电路板的设计和可编程器件的编程等工作中。EDA技术是一门综合的学科，它代表了未来电子设计技术的发展方向，打破了软硬件之间的隔阂。
我们依据计算机辅助技术介入程度的不同，将电子系统设计分为以下三类：
1.1 人工的设计方法
此种设计方法从提出方案到验证方案等等均需要由人工来完成，并且方案的验证必须搭建实际的电路来完成验证。这种人工的设计方法缺陷在于：开销特别大，但是效率却极低，并且周期比较长，还有一点就是现在的产品不是单单靠人工就能够完成的。
1.2 计算机辅助设计CAD
1970年以来，计算机开始被应用于Ic版图设计以及PCB布局布线，后来发展为可对电路功能和结构进行设计，并且在原来的基础上增添了逻辑仿真、自动布局布线等等的功能。可以这么说CAD技术的应用取得了可喜的成果。但我们也不能过于乐观，因为各种各样的软件层出不穷，每一种设计软件只能够解决一部分的问题，这就造成了软件不能完全脱离人去设计，智能化程度不能够满足人们的需求。
1.3 EDA电子设计自动化
1990年以后是EDA时代的到来。伴随着电子计算机的不断发展，计算机系统被广泛的应用于电子产品的设计和电子产品的测试以及电子产品的制造等各环节当中。由于电子产品的性能不断提高以及精密度的增加，产品的更新所需要的时间越来越短。相应的，电子产品的设计和电子产品的测试以及电子产品的制造也必须跟上更新的步伐。同时EDA也是CAD向前发展的必然产物，是电子设计的核心内容。
2.EDA的基本特征
作为现今社会电子设计最前沿的技术，电子设计工程师可以通过EDA从协议、算法等等开始对电子系统进行设计，这样可以使计算机完成大量的工作，并实现了从电路设计以及性能分析至设计出PCB版图整个过程完全在计算机上实现自动化处理。EDA设计工程师采用从系统设计入手，对功能方框图进行划分以及对结构进行设计。设计工程师对系统硬件功能的完成需要依靠EDA软件和硬件描述语言。
另一方面，电子设计的仿真和调试是在高层次上进行完成的，这样做的好处是方便在初期发现一些错误，主要是结构设计上的，这样可以有效地减少设计资源的浪费，同时避免了做大量的逻辑功能仿真工作，使设计能够取得一次性成功。又由于电子产品日趋复杂，集成度又显著提高，现存的中小型规模的集成电路已经不能够满足我们的要求，这就导致了电子电路设计由小规模芯片转向了大规模甚至超大规模芯片，产生了具有高集成度和低功耗等功能的可编程ASIC器件。
3.EDA的应用
随着EDA技术的迅猛发展，EDA技术主要在以下两个方面发挥了巨大作用。首先，在科研方面的应用：
主要是应用仿真工具，比如PSPICE、VHDL等，利用这些工具进行电路的设计以及电路的仿真；还用虚拟仪器对产品进行测试；在仪器中应用CPLD/FPGA器件；从事一些ASIC或者PCB的设计等等，总之EDA技术在科研方面获得了广泛的应用。取得了显著地经济和社会效益。其次，在教学方面的应用：可以这么说几乎设置有电子信息这个专业的院校，无论理工科还是文科类的高校，几乎都设有EDA的课程，设置这门课程的目的在于，让同学们了解EDA的原理，能够学会利用HDL对系统逻辑进行描述，同时掌握用其进行仿真实验的操作方法，达到无论是做毕业设计还是以后参加了工作，都能够进行简单的设计。为此我国每2年举办一次大学生电子设计的竞赛，这也是在考察学生的EDA技术水平，可以这么说，EDA技术已经是电子领域里不可或缺的一门技术。
4.EDA的常用软件
EDA软件很多，大体上分为PCB设计软件、IC设计、电路设计以及仿真工具等，下面简单介绍在我国应用比较多的几个软件。
4.1 电子电路设计以及仿真工具
电子电路设计以及仿真工具有：SPICE、EWB等等。
（1）SPICE工具是由美国加州大学研发出的电路分析软件，由于其广泛的被使用，同时功能足够强大，被认为是国际上对电子电路性能模拟的一个标准，具有文本输入和电路原理图的图形输入两种功能。
（2）EWB工具是加拿大Interactive Image Technologic Ltd公司研发的电子电路仿真工具。这款软件可以提供多种类型的虚拟仪器，可以像操作实际仪器一样对其进行操作。并且软件可以提供的元器件种类繁多，器件比较齐全，它在功能上模仿了SPICE，但是没有SPICE那么多的分析功能。
4.2 PCB设计软件
PCB设计软件包括Protel、Cadence PSD、OrCAD、PowerPCB等等，其中Protel在我国应用最广泛，它是由澳大利亚Protel Technology公司研发的电路板设计软件。许多理工类高校都设有这么课程，而且电路公司几乎没有一个不使用它的，它能够全方位的对电路进行设计，并且Protel具有易于使用、界面友好等优点，电路设计和PCB设计是其最有代表性的功能。
5.EDA的发展前景
21世纪后，大规模的FPGA、CPLD器件的涌出，使得EDA软件持续更新，EDA技术取得了更大的发展。如果想参与世界范围电子市场的竞争，提高竞争能力，那么EDA技术是需要熟练掌握的，只有这样电子企业才能够生存和发展下去。
参考文献
[1]李雪梅，张建辉.电子EDA技术及发展与应用[J].乐山师范学院学报，2004（05）.
[2]顾青华.谈电子EDA技术的应用与发展[J].信息与电脑（理论版），2010（08）.
电子电路设计与仿真范文5
将管理、运筹以及控制等方面技术融合在一起，形成系统工程技术。由于该技术涉及领域众多，因此在应用环节中需要根据使用需求做出调整，将不必要的程序省去，有效缩短系统构成所用时间。对电子电路进行设计时，会出现大量不确定因素，需要计算分析，系统工程技术了帮助设计师快速判断需要重点研究的项目，制定出合理的优化方案。电子电路系统设计需要有确定的目标，再对各组成部分优化处理。系统工程技术会将设计中的影响量整理下来，依次做出比较。通过这种方法来确定设计过程中需要加入的抗干扰功能。系统工程还可在电子电路中形成功能网络，传统设计理念只是对局部电路进行加强处理，缺少模块之间的配合，从设计方案分析以及足够成熟，但使用时很容易产生阻碍影响。应用这一技术后可有效解决配合不当的问题，使电路设计方案更具有可行性，电子系统运行控制成本也会有明显减少。
2电子电路设计中体现的系统工程理念相关性
2.1元器件的集合性。
元器件是电路组成的基础部分，在选择准备阶段引入系统工程理念可帮助元件形成一个集合。只有在相互配合的状态下元器件功能才得以实现，这也正是系统性的体现。随着设计工作的深入，一些不必要的元器件会被替代或者省略掉，以此来追求运行环节的简便，系统工程在形成初期会帮助设计人员确定不必要的部件，并对实现功能的模块组成进行简化处理。以电子电路系统设计层面对这种形成进行分析，可以称之为元器件的集合性。
2.2组成要素相关性。
系统是由不用功能设备组成的，根据使用需求这些电气设备在供电环节中会独立存在。明确电路的导通原理后可以对系统进行有效设计，既可以为控制环节提供便捷，又能在使用功能上做出进步，电子元件的导通原理相似，由此可以将系统工程技术中的相关性引入其中。可以确定重要组成模块之间的关联性，以此来降低导通线路的复杂程度。
2.3电路系统层次性。
电子电路运行指令由控制模块发出，信号通过传输与接收装置后被功能模块感知到，并做出相应指令。这一环节中体现出了电路的层次性质，系统工程技术同样具有严谨的层次划分，这一特异性为技术应用提供了空间。系统工程理念引入到设计工作中，可以将设备运行不同阶段产生的参数变化记录下来，明确影响因素后方便技术人员制定出调节方案，电子电路在使用过程中也更安全稳定。
3系统工程技术在电子电路系统设计中的应用
3.1电子电路系统设计总体方案的确定。
开展设计工作前首先要有一个明确的设计方案，作为设计工作进行的理论依据。还要对总电路系统进行划分，根据实现功能的不同来完成，划分后的电路模块称之为单元，是需要单独设计的。为避免工作开展出现混乱，可以借助计算机设备拟定程序框图，将电子元件导通顺序标记在其中。例如电流的放大环节，首先是电流的产生，沿着导通方向流动，进入到放大模块中，设备捕捉到有用功后会选择性放大，在这一环节前会有滤波设备对干扰进行过滤。其次是模拟电路的输出环节，模块将信号转换为系统可以接受的相似电信号，向接受环节传输。从理论层面分析这一流程较为复杂，但制定程序框图后可清晰的呈现在计算机中。
3.2设计任务及目标系统分析。
设计任务的设定要以使用功能为前提，同时还要体现出电力系统的先进性，具有抗干扰和保护能力。系统工程技术可以用来分析目标的可行性，并根据各设计团队的操作能力合理分配设计任务。在对电路导通原理进行分析时要考虑设备安装现场的实际条件，以方案与现实不符，对安装阶段造成影响。确定上述内容后可得出准确的设计目标，设计工作也可以正常开展。
3.3整体方案论证与优化选择。
方案的选择在整体系统设计过程中起到很重要的作用，要求根据自身所掌握的知识和资料，针对系统提出的要求、条件和任务来完成功能设计，最后设计完整的框架。框架图需全面不仅反映系统各组成部分功能和完成的任务，还需要清楚的表示出系统各部分之间的相互关系。具体内容如下：
3.3.1根据系统的要求，可以把电路划分成若干功能块，这样可以粗略得到系统框图。每个框图又可以包含多个单元电路，将总指标分配给每个单元电路，最后根据单元电路的任务来完成电路的总结构。
3.3.2系统的框架图和单元电路的结构呈现多样化的特点，要仔细的比较和研究设计方案，力争使方案的设计做到可靠、合理、经济和技术先进等。依据较高的可靠性和技术可行性来选定最后的方案。
3.4元器件模块的选择
电子电路中出现的各种故障往往表现为元器件的故障和损坏。究其原因往往不是元器件本身所存在的缺陷，而是由于对元器件的选择不当导致的。因此在进行总方案的设计和参数的计算时，要考虑选择合适的元器件。选择元器件主要从以下两方面来考虑：
3.4.1在元器件的选择上需要从电路的总体方案和具体问题上出发，考虑好每个元器件要具备什么功能。单元电路的参数要根据电路的工作环境和指标要求等来计算，以确保元器件参数额定值的准确性，并且要留出足够的富裕量，保证在低于额定值的条件下来工作。
3.4.2在电路设计指标达标的条件下，要尽量减少元器件的种类和规格，提高元器件的重复利用率。最后利用模型分析对构成电子系统各个元器件模块进行性能微调，使其更好的接近理想状态。
3.5整体电路仿真。
Multisim等仿真软件的使用，极大的满足了电子电路系统设计中的仿真要求。其通过使用软件模块库提供的内容，设计电路、修改参数，建立系统动力学模型。通过系统工程动力学数值分析计算。评价其稳定性、可靠性。从而为最终的电子系统性能提供评价，从整体上增加了设计验证的准确性。
3.6电子系统总体价值分析。
经过上述步骤，一个较完备的电子电路系统基本建立。使用系统工程中的决策分析技术，能够通过效用分析、冲突分析等手段分析该系统的成本、风险以及可能存在的隐患。在电子系统形成产品前尽可能完善其功能，得到技术上稳定、安全、可靠的电子电路系统。
4结论
电子电路设计与仿真范文6
课题内容设计合理与否，将直接影响到课程设计的综合训练效果。在具体课题内容设计时，应注意以下几点：
选择具有实用性和趣味性的课题从学生的实际水平出发，帮助学生选择适合自己的题目，使题目与理论知识密切相关，又具有较强的趣味性和实用性，与生产实际相结合。例如，要求学生组装一整的收音机、家居生活中能用到的声光控开关、门窗防盗报警器等。又如我们选用的《音乐彩灯控制器设计》、《多功能数字钟的电路设计》、《交通灯控制逻辑电路设计》等课题，学生做起来积极性很高。更重要的是通过这一过程，学生运用专业技能解决实际问题的综合能力得到了提高。
选择能综合应用理论知识的课题要求学生综合运用本课程的基本理论和知识，独立完成一项实际课题。通过查阅资料、线路设计、选择元器件、电路安装调试，使学生所学的基本理论和知识充分运用于解决实际问题。例如电子脉搏计这一课题，要应用到传感器、放大电路、有源滤波电路、整形电路以及数字电路中的各种门电路、触发器、计数器及译码、驱动显示电路。又如数字钟电路设计这一课题，数字钟是一个典型的数字电路系统，选此作为设计题目，可使学生将学过的比较零散的数字电路知识有机地、系统地联系起来用于实际，培养综合分析、设计电路的能力。还可选用有源滤波器的设计题目，使学生进一步加深领会运算放大器在信号处理电路中的应用，选用交流宽带放大器的设计，使学生对放大电路的三种不同组态的特点、应用场合以及电路的设计方法得到练习，并通过这个对基本放大电路的放大倍数、输入电阻、输出电阻、频带宽度以及引入负反馈对放大器性能的改善得到进一步的理解，同时提高学生理论联系实际的能力。
课题内容要注重集成电路和新技术、新产品的应用当今时代电子技术飞跃发展，新技术、新产品层出不穷，课程设计可以弥补教材的滞后性。在电路设计中，应尽量采用集成电路，特别是集成运算放大器和某些专用芯片（如模拟乘法器、锁相环）作为电路的重要构件，体现出现代电子电路的设计是各种集成电路构件的组合的先进设计理念，尤其是将模拟电路、数字电路与微处理器相结合，以数字电路为主，软硬件结合，以硬件电路设计为主，符合现代电子电路结构的发展方向。例如我们原来经常选定分立元件OTL和OCL功放电路设计课题，随着目前大量的集成功放芯片的上市，我们就把这些课题内容并入《集成电路音响放大器》、《音频信号发生器》等课题中。又如在数字脉搏计课题中，介绍了锁相倍频的新概念，同时介绍了集成电路CC4046和C14526构成的锁相倍频电路。通过这些课题设计将一些集成电路的工作原理以及使用方法介绍给学生，并在实践中得到练习，使所学的理论知识更加丰富。
选择适应专业需要，结合专业特点的课题为了拓宽学生的知识领域，使学生对专业有所认识和了解，提高学生对专业的兴趣和学习的积极性，在课程设计中引入了一些结合专业特点的课题。例如数字转速测试系统与频率计设计，由于转速测量在工业控制领域和人们的日常生活中经常遇到，在工厂里测电机每分钟的转速，自行车里程测速计，心率计以及汽车时速的测量等都属于这一范畴。又如PWM（电动机调速系统），由于该系统在工业控制的调速系统中得到广泛地应用，同时，又由于该系统由脉宽调制器和脉冲放大器两大部分组成，而脉宽调制器又包括锯齿波发生器和电压比较器，密切地联系了电子技术课程的基本内容。这些课题对掌握基础知识，开阔学生的视野，增强对专业课的认识，提高学习的积极性都能起到较大的作用。
注意选择和后续专业课有关的课题为对电子技术课程的进一步提高和为后续课程打下一定基础，可考虑选择一些模拟电路和数字电路综合性的课题，以使学生对电子技术有一个全面的、综合的认识，对后续专业课有一定了解，为后面的学习打好基础。例如《调速系统的给定积分器》课题。
课程设计的组织实施
以人为本，因材施教教师只在大思路上作一定的引导，对具体方案不做过多干预，只起组织、引导、检查、把关和解决一些疑难问题的作用，放手让学生大胆实践，以充分发挥学生的主动性和创造性。我们的改进做法是:在注重结论正确的同时，强调整个设计方案实施的全过程，即使得出的结论不尽如人意，甚至是错的，只要学生能找出其中的原因并提出相应的改进措施，仍然可获得较好的成绩;相反，如果结论是抄袭得来的，即便是正确的，设计成绩也按不及格处理。如电子脉搏计的设计课题，只给出设计方案的原理框图，讲明基本原理、总体构思和适当的设计提要，在设计任务书中给出原始数据及主要技术要求，而具体的原理图及元件的参数，集成电路的选择，电路的安装调试等工作则要求学生独立完成，这样做可培养学生的自学和独立解决问题的能力，学生的收获更大。
虚实结合，重在“真品”（1）采用机辅分析。电子设计自动化(EDA)技术是以计算机为工作平台，对电子电路或系统进行自动分析和设计的计算机辅助技术，它的应用使得电路功能、参数的分析和设计都可以脱离具体对象，在构筑于计算机平台上的虚拟环境中通过仿真处理而自动实现。EDA技术已成为现代电子工程开发与应用领域的支撑技术，在电子行业，Miltisim、Protel等电子仿真软件，已成为电子工程设计的必备工具。学习和掌握应用计算机对电子电路的分析是目前和今后发展的必然趋势，将其应用到课程设计领域也是教学改革的方向。一是应用Miltisim设计电路仿真。在学生根据设计课题拟定初步方案后，要求他们先在电路仿真与分析软件Milltisim平台上对于所设计的电路进行仿真，观察电路功能是否满足设计要求，分析主要元器件参数对电路指标的影响，初步了解电路静态和动态的工作情况，在Milltisim平台上调试电路使之达到技术指标，为电路的实调做准备。二是应用ProtelForWindows设计印刷电路板。在Milltisim仿真后，给学生介绍印刷电路板的自动化设计软件ProtelForWindows和设计印刷电路板的基本工程知识，要求学生应用ProtelForWindows设计软件绘制本组设计的电路原理图并设计出印刷电路板图。通过几年课程设计的实践，对有源滤波器、交流宽带放大器、数字温度计、数字钟、交通灯控制器等设计课题采用MilltisimEDA软件与虚拟样机，指导学生进行电子技术课程设计，取得了较好的教学效果。（2）结合传统设计。近年来，全国各高校都开设了EDA技术的教学和实践课程。对机电类专业的学生而言，电子技术课程设计是学生在学完电子技术理论课程后进行的一次综合性训练，其目的是培养学生综合运用所学理论知识的能力、独立设计电子产品的能力和对电子产品实际安装、调试的能力。如果学生没有从原理图设计开始一直做到样机调试成功，经历整个电子产品的设计、开发过程，又如何能提高电子技术课程设计的作用?所以要将传统课程设计与EDA技术的训练相结合，比较电路实测的性能和计算机的仿真结果，以认识计算机仿真在电路设计中所起的作用，使学生对EDA技术的了解不只是停留在软件系统的操作上，而是对该技术在电子设计中所起的作用有一个整体的认识，能对学生综合能力的培养有所帮助。
形成组合，团结协作在组队方面，采取电子设计竞赛的组织方式，2～3人为一组，要求学生不仅要共同讨论设计课题和选择设计方案，还必须落实自己具体的设计任务，如计算机辅助分析、硬件电路的制作、调试、资料的查阅、整理和总结等，有分工有合作，以培养学生的团队精神。
