Оглавление

1. Введение 2

2. Основная часть 3

2.1. Анализ средств моделирования схем 3

.2. Обоснование выбора среды моделирования 9

.3. Моделирование цифрового устройства 10

3. Заключение 14

1. Введение

В ходе прохождения учебной практики была поставлена задача смоделировать схему в среде Multisim. После изучения большого количества разработанных схем в среде Multisim, была составлена схема шифратора. Математическое моделирование в данной работе проводиться с помощью компьютерной программы Multisim 11.0, которая является удобным и ориентированным на конечного пользователя инструментом для проектирования и изучения различных электронных схем. Использование программы объясняется ее особенностями (достоинствами):

1. наличие гибкой системы приборов, по внешнему виду и характеристикам приближенных к промышленным аналогам;

2. наличие обширной библиотеки электронных компонентов + большое количество дополнительных библиотек, что позволяющей собрать практически любую схему;

3. наличие простого и легко осваиваемого интерфейса и системы отката на несколько шагов назад или вперёд соответственно (Ctrl +Z), благодаря которым сборка и анализ исследуемой схемы могут происходить намного быстрее, что экономит время.

2. Основная часть

   1. Анализ средств моделирования схем

Electronics Workbench. Один из самых известных пакетов схематического моделирования цифровых, аналоговых и аналогово-цифровых электронных схем высокой сложности.

Данная система схемотехнического моделирования показала достаточно высокую гибкость и точность вычислений, найдя широкое применение более чем в 50 странах мира, как на предприятиях, так и в высших учебных заведениях. Electronics Workbench включает инструменты для моделирования, редактирования, анализа и тестирования электрических схем. Программа имеет простой интерфейс и идеально подходит для начального обучения электронике. Библиотеки предлагают огромный набор моделей радиоэлектронных устройств от самых известных иностранных производителей с широким диапазоном значений параметров. Кроме этого, есть возможность создания собственных компонентов. Активные элементы могут быть показаны как идеальными, так и реальными моделями. Всевозможные приборы (мультиметры, осциллографы, вольтметры, амперметры, частотные графопостроители, динамики, светодиоды, лампы накаливания, логические анализаторы, сегментные индикаторы) позволяют делать измерения любых величин, строить графики. Electronics Workbench может провести анализ цепи по постоянному и переменному току, исследовать переходные процессы при любом внешнем воздействии с помощью генераторов сигнала разной формы. Для более детального анализа программный пакет может работать с PSpice и Micro-Cap. Electronics Workbench позволяет экспортировать результаты работ в трассировщики Tango, Orcad, Protel, Eagle и Layo1.

Рис.1. Окно программы Electronics Workbench

Параметры компонентов можно изменять в широком диапазоне значений. Простые компоненты описываются набором параметров, значения которых можно изменять непосредственно с клавиатуры, активные элементы - моделью, представляющей собой совокупность параметров и описывающей конкретный элемент или его идеальное представление. Модель выбирается из списка библиотек компонентов, параметры модели также могут быть изменены пользователем. Широкий набор приборов позволяет производить измерения различных величин, задавать входные воздействия, строить графики. Все приборы изображаются в виде, максимально приближенном к реальному, поэтому работать с ними просто и удобно. Результаты моделирования можно вывести на принтер или импортировать в текстовый или графический редактор для их дальнейшей обработки. Программа Electronics Workbench совместима с программой P-SPICE, то есть предоставляет возможность экспорта и импорта схем и результатов измерений в различные её версии. Основные достоинства программы. Экономия времени Работа в реальной лаборатории требует больших временных затрат на подготовку эксперимента. Теперь, с появлением Electronics Workbench, электронная лаборатория всегда будет под рукой, что позволяет сделать изучение электрических схем более доступным. Достоверность измерений. В природе не существует двух совершенно одинаковых элементов, то есть все реальные элементы имеют большой разброс значений, что приводит к погрешностям в ходе проведения эксперимента. В Electronics Workbench все элементы описываются строго установленными параметрам, поэтому каждый раз в ходе эксперимента будет повторяться результат, определяемый только параметрами элементов и алгоритмом расчета.

Multisim является очень мощной программой в сфере моделирования и расчета электрических (электронных) схем устройств на цифровых и аналоговых компонентах. В ней содержится большой набор инструментария и библиотек элементов для работы. Это виртуальные тестеры, генераторы, осциллографы, готовые модели электротехнических деталей и т.д. Программное обеспечение полностью совместимо с программами CAD и PCB-дизайна.

Рис. 2. Окно программы Multisim

Особый интерес для радиолюбителя лежит в панели компонентов. С помощью нее происходит доступ к базе радиоэлементов. При нажатии на любую из выбранных пиктограмм открывается окно выбор компонента. В левой части окна мы выбираем требуемый компонент.

Рис. 3.Панель компонентов

При необходимости можем использовать различные виртуальные измерительные приборами, например осциллограф и посмотреть сигналы в любых точках схемы.

Рис. 4. Окно осциллографа

SciLab 5.5.2 – это пакет математических модулей, собранных в одной программе, предоставляющих возможности для математических, инженерных и прочих научных расчетов. Может полностью заменить такой мощный продукт как MATLAB.

Рис.5. Окно программы Scilab

На рынке программного обеспечения есть очень небольшой, но важный сегмент, который принадлежит ПО в сфере обучения. Зачастую такие программы имеют либо обучающий, либо вычислительный характер и используются в ВУЗах. Так вот, программа SciLab является бесплатным ПО как раз для различных вычислений, в отличии от ее ближайшего конкурента MATlab, который является проприетарным программным обеспечением, то есть не совсем свободным. Рассматривать данное ПО стоит в сравнении с аналогичной программой Matlab. SciLab содержит в себе набор модулей, которые в свою очередь имеют возможность обрабатывать и считать сотни и даже тысячи математических формул. Причем, вы в праве добавлять свои собственные формулы в программу и просчитывать их. Делается это при помощи языков программирования, таких как C, C++ и им подобных. Каждую функцию или их систему можно отобразить в виде графиков, как двух, так и трехмерных. 2D и 3D графика может быть как статична, в виде изображения, так и в виде анимации, то есть динамическая. Присутствуют такие элементы как интерполяция и аппроксимация функций. Так как SciLab и Matlab почти полные аналоги, то у них похож и собственный язык программирования, с помощью которого можно прописывать собственные примеры для вычисления. Также SciLab может конвертировать файлы Matlab для дальнейшей работы с ними в собственной среде.