仿真技術的特點范文

導語：如何才能寫好一篇仿真技術的特點，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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關鍵詞：Proteus仿真技術；電工電子技術；基于工作過程

中圖分類號：TP368.1

《電工與電子技術》這門課程是電類專業的一門專業必修課程，而其枯燥無味的理論知識往往使得學生在學習過程中感到力不從心，而針對電工電子技術這門課程內容的特點，我們可以進行任務驅動法教學，在每個任務中借助Proteus仿真技術加強理解和學習，能夠起到較好的效果。

借助于Proteus仿真技術，對《電工與電子技術》課程按照基于工作過程的體系設計原則進行學習情境設計，如表所示。如電工部分，可以設計成電阻電路、電感電路和電容電路的設計與制作三個情境，在每個情境下設計若干任務，每個任務是由簡單到復雜的，每個情境之間既相互獨立有相互遞進聯系；同時在每個任務當中學生以任務書的指導下完成利用Proteus仿真技術先完成電路的仿真，從而對任務中的問題產生好奇，從而進一步學習知識包中的內容，最后再將整個過程進行制作、安裝和實際調試，來進一步鞏固所學的知識。在此過程中我們可以看出Proteus仿真技術的運用，使得教學內容變得更直觀和容易理解，提高了學生的學習興趣。

通過Proteus軟件可以完成電路原理的繪制、結果顯示、電流流向等，而且還可以在電路圖上用箭頭顯示電流方向、用顏色顯示電流的大小等信息，簡單易學，直觀方便。以一個簡單任務為例子來說明。如在電阻并聯電路的制作與測量中，我們可以通過Proteus軟件完成許多枯燥無味的理論的學習。其一我們可以選取兩個電阻相并聯的例子來演示，先畫出電路原理圖，之后在總支路和分支路上放置電流表，讓學生觀察三個電流之間的關系，學生很快會發現總電流等于個分電流相加之和，這就引入的基爾霍夫電流定律的學習。如圖1（a）所示。其二當我們想用一個電阻代替多電阻時，只要讓兩個二端電路的在同一個端電壓下產生相同的電流相時，二者電阻可以等效，這樣就可以發現電阻并聯時總電阻和各個分電阻之間的關系，如圖1（b）所示。其三我們還可以改變兩個電阻的阻值，再通過電流表觀察流經的電流與其電阻的關系，很快就可以得到電阻并聯分流的規律，等等諸如此類的問題，可以通過軟件仿真得到形象的演示。

在模擬電路和數字電路中借助Proteus軟件演示就更為有利了，比如學生比較難理解的共射極放大電路的反相放大的問題，借助Proteus軟件的示波器可以很快觀察到輸入輸出波形的反相放大問題，而且通過改變基極電阻和集電極電阻及輸入信號等等，可以對應觀察各種失真：飽和失真、截至失真以及雙向失真等。數字電路中的集成芯片管腳多，功能復雜，借助于Proteus軟件，熟練將各種電路連接起來，觀察現象，從而理解功能。如編碼器、譯碼器、數據選擇器、數值比較器、計數器、寄存器等集成芯片的使用，都可以運用仿真來加以學習和理解。

當電工、模擬、數字知識學完之后，對于《電工電子技術》任務教學中的模塊電路的課程設計時，如功率放大器、直流穩壓電源、數字鐘等電路設計制作時，可以先讓學生自己設計，在Proteus中演示模擬設計結果，查找問題，當結果成熟之后再進行實際的插件、焊接或安裝、調試等，在實際中中可能遇到的一些基本錯誤可以提前避免，而重點去解決實際中的調試問題，大大提高了效率。

《電工電子技術》任務式教學方式著重強調以學生為主體，教師為主導，學生主要是通過任務指導書自己完成任務，并思考問題、分析問題和解決問題，因此結合實際任務中提出的思考題，學生借助形象逼真、簡單易學的Proteus軟件可以很快上手，使其成為任務教學的有力工具，使學生在興趣中學到知識，為進一步扎實實際制作、安裝、調試打下了堅實的基礎。

參考文獻：

[1]孫余凱.電子技術與技能實訓教程[M].北京：電子工業出版社，2006.

[2]周潤景，張麗娜，劉印群.PROTEUS入門實用教程[M].北京：機械工業出版社，2011.

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【關鍵詞】 單片機 數字電壓表 A/D轉換器 液晶顯示屏

一、總體框圖

設計電壓表的總體框圖如圖1所示。被測電壓經A/D轉換器轉換由模擬值變為數字值，在單片機的邏輯控制下輸出到液晶屏上顯示出來。

圖1 電壓表總體框圖

二、電壓表硬件設計

本設計要實現基于單片機的LCD電壓表，計劃以51單片機為核心，以ADC0809為A/D轉換器，實現模擬電壓的數字化測量及顯示。輸入電壓為直流電壓，設計電壓表的顯示位數為3?位，工作電壓為5V，最大測量值為5V，測量速率約為2.5次/秒，準確度±0.1%，分辨率0.05%，顯示容量16×2個字符。

采用ADC0809作為A/D轉換器，AT89S51單片機作為控制部分，把測得的模擬電壓值經A/D轉換后顯示在液晶顯示屏上。設計中用ADC0809進行8路數據的采樣。

該電壓表可測量0～5V直流電壓，通過電位器調節產生，顯示位數3?位，工作電壓5V。A/D轉換器將采集到的電壓值進行A/D轉換后，輸出到AT89S51的P2口，再由AT89S51的P3口將電壓值送入液晶顯示器顯示出來。

三、A/D轉換模塊程序設計

ADC0809 START端為A/D轉換啟動信號，ALE端為通道選擇地址的鎖存信號。實驗電路中將其相連，以便同時鎖存通道地址并開始A/D采樣轉換。

ADC0809是8位A/D芯片，數字量表示最大為16進制#FFH，也就是10進制的255.5V對應的是255數字量，3V就是255×3/5。每個數字量表示的模擬量為5/255V，約0.02V，也就是說精度（最小分辨率）為0.02V。如果想提高精度，可以適當降低基準電壓。例如降為3V，精度就可以達到0.0118V，但是超過3V的就沒有辦法表示了。因此，實際電壓值應等于測量到的數值乘以5，然后除以255。

本設計中，把AT89S51的P0.0～P0.3作為控制端，P3口作為A/D轉換數據的接收端。

四、液晶顯示模塊程序設計

4.1 1602的初始化設置

控制器內部設有一個數據地址指針，用戶可以通過它們來訪問全部80字節RAM。

4.2 1602的初始化過程

1602的初始化過程即復位過程。液晶顯示模塊是一個慢顯示器件，所以在執行每條指令之前一定要確認模塊的忙標志為低電平，表示不忙，否則此指令失效。要顯示字符時要先輸入顯示字符地址，也就是告訴模塊在哪里顯示字符。初始化過程如下：

寫指令38H：顯示模式設置；寫指令08H：顯示關閉；寫指令01H：顯示清屏；寫指令06H：顯示光標移動設置；寫指令0CH：顯示開關及光標設置。

4.3數據采集部分

中斷方式使用EOC信號作為向AT89C51的中斷申請。在主程序中，向ADC發出首次啟動轉換信號。當檢測到EOC的請求后，轉去執行中斷服務程序，讀取轉換結果，并啟動下一次轉換，后繼續執行。

五、模塊的仿真

利用C51語言設計波形產生程序，并采用Proteus進行模塊化仿真，仿真圖如下圖2所示。

圖2 電壓表仿真結果圖

當改變連接在AD轉換器上的滑動變阻器時，模擬電壓源的電壓發生了變化，液晶顯示屏上的電壓也隨之改變（兩者的值基本上是一致的，準確度±0.1%）。

六、結束語

數字電壓表對A/D轉換的速度要求不高，因此采用了精度、速度、價格適中的逐次逼進式A/D轉換方式。在實時性要求不高的應用領域中，是一種低價格，高性能的A/D轉換方法，達到了設計要求。

在本次設計中，通過使用Proteus繪制電路圖，制圖繪制流程圖，匯編語言編寫程序，程序運行完畢后，電壓表的顯示屏上就可以顯示出電壓數值來。調節電位器，顯示數值就會發生變化。

剛開始總是無法正確顯示出實際電壓值來。后來經過調試，并根據ADC0809的轉換特性，修改了程序。再調節電位器的時候，電壓表的就可以正確顯示實際電壓值了。電壓表的最小顯示值是0V，最大顯示值是5V，這與設計目的是一致。電壓表顯示的電壓值精確到小數點后2位，精度為0.02V，一秒鐘內大約可以測量2次電壓值。液晶顯示屏上顯示出電壓值后，斷開電源，再接通電源時，還是會出現電壓值，經過實驗才發現，是忘了擦除實驗板上的程序而引起的，每次擦除程序后，再復位就可以清屏了。

張玲麗，1980，女，漢族，碩士研究生，講師，主要研究方向：通信技術

電話18071753047， QQ：46763348

湖北省武漢市洪山區珞瑜東路劍橋春天34-804

參 考 文 獻

[1]周潤景，張麗娜，劉映群.PROTEUS入門使用教程.機械工業出版社.2007

[2]馬俊，劉曉林.智能鍵盤字符輸入及LCD顯示系統設計.2009

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【關鍵詞】模擬電子技術；Proteus； 靜態工作點；交越失真

1、引言

模擬電子技術課程是電子、通信、電氣相關專業的一門重要的專業基礎課，該課程與實踐結合緊密，是培養學生創新能力和實踐創新教育的一門重要課程，在教學中，學生普遍反映模擬電子技術這門課程難度大，掌握困難，學習起來很吃力。究其原因有多方面的，其中一下幾點尤為主要：第一，該課程涉及面廣、概念多，模型多，內容雜、課程中無清晰的脈絡主線，學生學習過程中很難從系統的思想把握每個單元知識；第二，該課程理論與工程實踐聯系緊密，有很多工程近似計算和經驗性內容，如二極管模型，理想模型、恒壓降模型、折現模型，三極管小信號模型等，這些近似對與初學者來說很難把握在什么情況下使用何種模型，往往還容易用錯模型；第三，課程理論教學和實驗教學學時少，如果學生的理論知識不夠扎實，勢必會影響到實驗效果，實驗做不好也會影響理論掌握；第四，模擬電子技術研究的是具體分立原件，是集成電路的內部結構，理論復雜，現在教材內容刪減多，很多問題沒有交代清楚，內容銜接不連貫，僅僅拿來結論直接應用，學生難以融會貫通；第五，模擬電子技術實驗調試困難，針對學生人數多，指導老師很難照顧到每一個學生，實驗多是非線性，前后級關聯性強等特點，學生很難在短時間內掌握，從而使實驗效果不理想。

2、Proteus相關設計實例

本文從EDA輔助教學出發，討論如何利用EDA技術提高模擬電子技術課堂教學的效果。通過Proteus軟件構建一些形象、直觀的電子電路，演示仿真實例，“虛實”結合，讓學生在有限的課堂教學時間內，對理論知識建立一個直觀、初步的印象，看到有關知識點的仿真，這樣能使得學生在很短的時間內掌握理論知識，同事激發他們的學習熱情，實踐動手能力等。

2.1射極跟隨器的演示

三極管放大電路有三種基本組態方式，即共發射極、共集電極、共基極。這里以共集電極即射極跟隨器為例，經過學習知道，射極跟隨器的發射極輸出電壓與輸入電壓相位相同，電壓大小基本等于輸入電壓，略小于輸入電壓。故而稱為跟隨器。在Proteus中建立輸入文件，設計電路，選取器件，連接電路。運行仿真即可看到相應波形如圖1。通過波形可以很直觀的理解電壓跟隨器，激發學生探索建立共射極，和共基極的電路模型并進行仿真分析，從而更好的理解放大電路三種基本組態方式。

2.2運算放大器演示

集成運算放大器是模擬集成電路中應用極為廣泛的一種器件，它不僅可以用于信號的運算、處理、變換、還可以用于開關電路中。運算放大器作為基本的電子器件，很容易用來設計各種應用電路。因此對運放的掌握尤為重要。這里以反向放大電路為例，建立仿真文件，觀察輸出波形如圖2。通過輸出波形可以很直觀看出，經過運放LM324使輸入波形反向得到放大，激發學生探索建立同向運算放大電路，積分、微分運算放大路電路模型并進行仿真分析，從而更好的各種類型的運放電路。

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【關鍵詞】計算機；仿真技術；發展；應用

1計算機仿真技術簡介

隨著計算機技術的發展，計算機仿真成為可能，使用專門的軟件，借助多媒體技術可以給人身臨其境的感覺。仿真技術的發展，很大程度上得益于控制工程技術的發展，在控制工程中需要使用計算機進行仿真實驗。計算機仿真技術的應用能夠加快產品開發周期，提高產品質量，提高工作效率，減少經費開支。

2計算機仿真技術原理

通常情況下，計算機不能夠對外界信息進行認知，因此需要建立相應的數學模型來反映事物的本質特點。通過數學模型能夠清楚地反映出研究對象的特點，通過模型轉換，使用計算機算法等將數學模型轉化成計算機能夠處理的形式，也即建立仿真模型。仿真模型是計算機仿真的關鍵，再進行仿真實驗，通過仿真實驗對之前設置好的模型進行模擬，獲得仿真結果。對仿真實驗的結果進行評價通常采用反向驗證和置信通道法。

3計算機仿真技術應用

隨著信息技術的發展，計算機仿真技術得到了廣泛的應用，改變著傳統的生產生活方式。計算機仿真在交通工程、制造領域、教育領域等都得到了較好的應用。

3.1交通領域

人和車輛是交通的主要組成部分，要考慮安全的前提下，提高交通效果。交通安全仿真通過虛擬技術，增加各種誘發因素，進而對某一路段的交通安全情況進行評價。計算機仿真可以有效地對交通安全進性評價。仿真過程能夠實現可視化操作，能夠更加直觀地進行分析，不同于傳統的數值仿真。比如，對某路段進行交通安全評價時，傳統的絕對數和事故率方法可以進行評價，還可以在虛擬環境中設置不同的交通工具，考慮人的行為感知的情況下，進行評價。

3.2制造領域

制造業是國家的第二產業，對各行各業影響深遠，汽車制造是制造業的重要組成部分。實驗課題難度大，成本高。計算機仿真可以很好地解決這個問題，比如對碰撞試驗來說，通過建立相應的數學模型，可以對實驗過程進行模擬。

3.3教育領域

使用計算機進行模擬仿真分析已經成為當前重要的研究方法，在教學模擬實驗中，采用多媒體可以很好地提高教學水平。計算機模擬實驗能夠在相關實驗設計思想和方法的指導下，改變傳統教與學、理論與實踐的關系，發揮研究人員的主動性。計算機仿真模擬可以加深對相關理論的理解，提高實驗水平。

3.4計算機仿真技術在其他領域的應用

計算機不僅僅在交通、制造、教育領域得到大量應用，在軍事領域、消防、音樂等領域均有較廣泛的應用。通過計算機仿真，可以使用模擬駕駛器進行模擬，從而降低戰機、戰車、燃油的損耗，在進行軍事武器研發時，可以縮短研發周期，降低研發成本。計算機仿真在消防中的應用，可以對現場的溫度、空氣流動速度、火荷載、逃生路線等進行模擬，從而提高應對突發事件的能力，提高設計科學性。

4計算機仿真技術的發展方向和趨勢

4.1計算機仿真技術發展方向

網絡化仿真。仿真系統開發兼容性不強、開始周期長，費用昂貴，難以實現信息共享，隨著計算機技術和網絡技術的發展，計算機仿真技術取得了較大水平的提高。利用網絡技術的優勢，可以實現仿真系統共享。系統的網絡共享能夠提高資源的利用效率，避免不必要的重復開發，減少科研經費。虛擬制造技術。虛擬制造技術發揮計算機仿真技術的虛擬現實技術的優勢，使用計算機完成對產品的管理和控制，虛擬制造技術已經成為計算機仿真技術發展的重要方向。

4.2計算機仿真技術發展趨勢

隨著計算機技術和仿真技術的發展，仿真技術很好地解決了各學科發展中的問題，很大程度上提高了工作效率，更加形象直觀地進行仿真實驗，節約了產品開發周期，降低了開發成本，提高了產品質量。計算機軟硬件性能得到了較大水平的提高，進一步促進了仿真技術的發展。仿真技術主要朝著面向對象的仿真建模、分布式仿真、智能仿真等方向發展。

4.2.1面向對象仿真建模發揮計算機的符號處理能力，可以提高人們對仿真對象的認知速度，與傳統的人工建模有著較大的進步。面向對象的仿真建模，可以最大程度提高系統的建模能力。此外，面向對象的仿真建模操作難度小，更容易使用，可以發揮仿真技術的優勢。

4.2.2分布式仿真分布式仿真將不同分布位置的計算機通過網絡進行連接，形成時間空間相互禍合虛擬仿真環境。分布式仿真系統由幾個子模型組成。部分是仿真系統中，主要有動態、靜態數據分割技術、功能分割技術等。

4.2.3智能仿真在仿真的不同階段引入知識表達和處理技術，可以縮短仿真建模時間，提高模型效率，幫助用戶做出最優決策，及時修正模型，界面更加智能化，增加仿真系統的尋優能力。

4.2.4其他仿真一些仿真可以實現高度的可視化，對仿真過程進行形象展示，便于研究人員真實地對仿真過程進行分析，易于理解。動畫仿真能夠將聲音、視圖等元素加入其中，交互性更強。

5結語

計算機仿真伴隨著其他學科的發展而快速發展，隨著計算機技術的快速發展，計算機仿真技術很好滴解決了其他學科的問題。計算機仿真經歷了從簡單的原型到物理模型，再到今天的動態顯示仿真過程，并可實現可視化操作。多媒體技術、人工智能、可視化等技術同仿真技術的結合，仿真技術的發展和應用將更加廣泛。在不遠的將來，計算機仿真技術在生產生活中會發揮更大的作用，促進社會經濟的發展。

參考文獻

[1]王莉.計算機仿真技術在自動化物流系統中的應用[J].自動化與儀器儀表,2015(04):51-52+55.

[2]周杰.檔案高仿真復制技術——檔案館應用傳統手工復制和計算機高仿真技術的研究[J].檔案學研究,2013(05):54-57.

[3]胡媛,吳正一,胡小峰,戴星.計算機仿真技術在優化就醫序列中的應用研究[J].中國醫院管理,2013(06):33-35.

[4]李劍虹,涂贛峰,戚喜全,毛繼紅,呂定雄,馮乃祥.我國鋁電解槽計算機仿真技術的研究發展及現狀[J].材料與冶金學報,2010(03):173-179.

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關鍵詞：虛擬仿真技術；服裝工藝；教學與學習；應用與實踐

尖端計算機技術的高度發展為虛擬仿真技術的發展提供了重要的科學基礎和形成依據。這使得服裝工藝教學產生了新的思路和成果。虛擬仿真技術作為一種媒體交互技術，通過發揮它自身獨有的特點（如交互性強、模擬真實、選擇多樣、使用靈活等），讓服裝工藝教學能夠在虛擬環境中將服裝設計中各個環節的實踐環境和實踐過程以直觀的方式傳達給學生。由此，學生能夠清晰而深刻地發現實物處理中會出現的種種問題和需要注意的各種細節。讓學生達到對專業技能應用性更深刻的理解，便于學生充分掌握教學知識，對所使用的專業技術理解更加完善，以此來高效而深層次地達到服裝工藝教學的目的。本文將從虛擬仿真技術在服裝工藝教學中的特征和其在服裝工藝教學中的應用這兩個方面來展開探索和討論。

1虛擬仿真技術在服裝教學中的應用特點

虛擬仿真技術在應用于服裝教學過程中，通過配置虛擬的實踐環境，調配虛擬的實踐器材，有著降低教學資金投入、簡化教師描述現象、便于學生直觀理解生產流程及掌握專業知識等特點。具體應由如下三個方面來進行考慮和討論：第一，服裝工藝教學最終要為服裝市場服務，因此不能單獨思考，要同時結合與服裝生產企業，以此來確保服裝工藝教學時，為達到其教學目的所需要的實用性和實踐性。第二，服裝工藝的教學不僅要讓學生在實踐過程中明確和掌握對服裝生產過程中出現的問題及其解決方法，更要培養學生的創新意識，所以需要做到將服裝工藝教學與服裝企業產品的模擬生產有機結合。第三，通過仿真虛擬技術來建立完善且合理的教學體系，讓服裝工藝教學的過程被擴充和豐富，同時注重學生的思維和獨立性，達到因材施教。接下來筆者將具體描述虛擬仿真技術在服裝教學中的三個應用特點。

（1）仿真的教學情景。應用虛擬仿真技術，對服裝企業的生產場景進行一個虛擬化的演示，并同時建立出仿真的服裝生產場景，是學生能夠親眼體驗到實踐情景的保證。在這種虛擬的實踐場景中，學生能感受真實生產中的氛圍和環境，并考慮操作步驟和會產生的問題。這種模擬能夠激發學生的動手動腦能力，這便是虛擬仿真技術的第一個特點――教學情景仿真性。

（2）形象的教學方式。虛擬仿真技術的第二個特色是具有教學方式形象性。在應用虛擬仿真技術時，會有一個直觀而立體的影像展示在學生面前，這個虛擬的影像包含了服裝企業的生產技術與生產流程。這種通過眼鏡直接接受的信息，比起傳統的書面或課件傳授，會讓服裝工藝的教學更利于學生接受，加強學生對服裝工藝專業知識技能的理解與掌握。

（3）實用的教學內容。服裝工藝學科作為一門技術性和實踐性都非常強的學科，對學生應用現代技術的能力要求很高。通過虛擬仿真技術構建的仿真實踐平臺，能夠讓學生在虛擬實踐中對其過程和處理有實感的體驗。這無疑在很大程度上降低了學生和教學者展示實踐，進行實踐和理解實踐的硬件難度。因此，虛擬仿真技術在服裝工藝教學中第三個特點便是教學內容使用性。這種特性充分地體現了虛擬仿真技術在服裝工藝教學中的重要意義，它不僅提高了服裝工藝教學的教學質量與效率，更為社會培養了許多現代化的、高質量的生產技術型人才。

2服裝工藝教學中虛擬仿真技術的應用

為了將虛擬仿真技術在服裝工藝教學中的上述三個特點發揮出來，需要創設合理的虛擬仿真平臺來與之配合。其中，又需要劃分成仿真軟件平臺和仿真硬件平臺這兩個子平臺。

（1）虛擬仿真技術在服裝工藝教學軟件平臺上的應用。仿真軟件平臺的創建有助于實現服裝工藝虛擬仿真教學。它在虛擬仿真教學的直觀表現、網絡傳輸、信息交互和數字化表現等方面都起著主導地位。仿真軟件平臺在協作性上的教學形式和教學情景的虛擬表達以及教學內容的仿真傳遞都至關重要，沒有仿真軟件平臺的搭建很難講虛擬仿真技術應用于服裝工藝的教學中。而將服裝企業現代化生產技術作為主要內容，通過建立仿真模型，并創造一個虛擬的仿真環境來表現給服裝工藝教學就是仿真軟件平臺的本質。它在外部配合仿真操作界面搭建了一個虛擬的仿真實踐環境，而在內部則是對生產技術實踐模式進行了一段仿真演示。要構建仿真軟件平臺，首先要對服裝工藝虛擬仿真教學系統軟件有一個明確的理解，在此之上進行設計與開發。當服裝工藝虛擬仿真教學系統軟件完成后，還需要根據課程和教學目的來進行一個服裝工藝虛擬仿真課件的設計與制作。服裝工藝虛擬仿真課件的制作需要將學生的專業實踐作為參考依據，最終通過虛擬仿真技術，實現一個虛擬的服裝企業生產流程，讓學生能夠獲取一個逼真的生產場景，并且實現生產操作的仿真。使學生能夠在服裝工藝教學中處于一個虛擬的教學場所中，身歷其境地以一位企業服裝工作者的身份感受虛擬仿真操作。在虛擬化的工作中完成服裝企業的現代化生產，這時學生可以更加清晰地了解實際生產過程，充分掌握生產知識。

（2）虛擬仿真技術在服裝工藝教學硬件平臺上的應用。當學生對專業技能進行學習研究和實踐時，則需要搭建仿真硬件平臺來為學生構筑一個工作場所，并且配備相應的工具。換言之，仿真硬件平臺是虛擬仿真技術在服裝工藝教學中硬件設施的基礎。而服裝工藝教學應用到虛擬仿真技術時，仿真硬件平臺所提供的場所和工具的完善程度，將承載著服裝工藝教學的質量與效率。仿真硬件平臺的特點有如下兩個：第一，對企業的生產環境進行仿真。第二，對企業的實際生產過程進行虛擬表現。構建一個完善的服裝工藝虛擬仿真硬件平臺，其實踐的設置和實訓室的布置為重點關注的對象。服裝企業現代化生產過程需要的特點，應在設施實踐中充分體現出來。無論是器械還是設備的配比，都可根據服裝企業生產車間的標準來進行相應的配比和模擬。當然，如果條件允許，在仿真硬件平臺中配置一些并沒有被現代服裝企業所廣泛使用的高端先進生產設備也是可以的，這些基礎設施能夠幫助培養學生在服裝工藝上的創新意識。仿真硬件平臺的配置應當盡可能與現代服裝企業相似，為學生創造仿真度高的生產格局，達到一個虛擬實踐需求的實踐氛圍和環境，并通過這種方式來匹配學生在實際的服裝工藝實踐時基本的硬件需求。

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關鍵詞：仿真；化工教育；應用

1 工仿真技術的意義與現狀

化工仿真系統指的是運動計算機技術模擬化工生產的過程和裝置，并對其進行分散系統控制。其工作原理是利用計算機強大的運算能力，建立化工生產的動態數學模型，再現其真實的變化過程。分散控制系統即Distributed Control System，它是一種利用微型計算機或微處理技術來實現對生產過程的集中管理和分散控制的系統。

國外已經將化工仿真系統廣泛投入到實際的生產應用之中，許多新的生產工藝和設備制造方法都由仿真技術進行模擬，以便對該工藝與設備投入實際生產的可行性進行分析論證，許多化工生產人員在上崗之前也必須經過仿真培訓來提高其實際操作能力。受其影響，我國許多大型企業也逐漸開始將計算機仿真技術引入到平時的生產和對員工的培訓過程中。

現代工業的發展正變得越來越大型化和復雜化，其連續化、集成化和自動化的特點使其對工人素質的要求越來越高。在如今這個要求工業生產更高產、更優質、能源消耗更低、污染更低、生產過程更加安全的前提下，傳統的“師傅帶徒弟”的員工培訓方法已經遠遠不能滿足生產進步的要求了，我們需要的是一種更科學、更全面、更有效的培訓與教學方式，于是計算機仿真技術因運而生。計算機仿真技術就是利用計算機來模擬實際中的生產過程，它不需要投入原料、零風險、不會產生多余的時間浪費，大大提升了學生和員工的實際操作能力，在提高培訓質量的同時縮短了培訓時間、降低了培訓費用，對我國化工職業教育的發展具有重要的意義。

2 仿真技術的優越性

2.1 實用性強

化工仿真技術可以通過模擬一個與實際情況近乎相同的環境，來讓使用者更直觀、更生動的感受產品制作的工藝流程，更仔細的觀察儀器設備的內在結構和操作方法，具有短時間內使學生細致了解化工生產過程中，單元操作的方法和技巧的特點。

化工生產常常伴隨著許多危險，加之其設備昂貴、試驗投入的經費較高，學生往往很難獲得實踐操作的訓練機會。計算機化工仿真技術則完美的解決了這個問題。學生可以利用仿真系統反復的進行操作訓練，這大大增加了學生對設備和工藝流程的熟練程度，當遇到問題和故障時，學生也能冷靜應對、妥善處理，強化了學生對理論知識的理解能力和實際操作的能力。

再者，在涉及到化工設備講解的課堂上，傳統的看圖紙、聽老師講解的教學方法很難讓學生對設備產生一個完整而全面的認識，老師也不可能找一臺機器細致的拆分給學生看，這就導致理論知識脫離了實踐應用。而化工仿真系統卻能通過計算機的模擬，呈現出一個完整而細致的設備結構圖，學生在計算機上練習設備操作流程的時候如果出現錯誤，仿真系統也會做出相應的提示，通過總結錯誤的產生原因，就能達到讓學生更深刻的理解理論知識的目的。

2.2 互動性強

傳統的化工教學往往是單向的，學生只能單方面的對機械進行操作，機械設備并不能給學生們提供一個反饋。但化工仿真系統不同，它實現了讓學生與實訓對象的互動，設備會根據學生的操作產生不同的提示效果，這在增強學生理論聯系實際的能力的同時，也使得學生們充分發揮了其主觀能動性，這是在真實試驗中難以實現的。

2.3 效率高

化工生產是一個緩慢的過程，有的化工原料需要一段極長的時間來產生化學反應、變化，這就使得在實際的訓練過程中，學生們往往要花費大量的時間去觀察、等待其變化結果，因此老師也沒辦法顧及到每個學生所遇到的問題，而且這個變化過程是不可逆的，如果學生遺漏了一些重要的變化過程，只能通過二次試驗重新觀察，導致教學效率極其低下。化工仿真技術恰好解決了這個問題。在化工仿真系統中，學生只要操作或原料配制正確，計算機就能以最短的時間將整個化學變化的過程展現在學生們的面前，學生還可以根據實際需要暫?；蚣铀龠@個變化過程，大大提高了試驗的質量和效率。

2.4 安全性高

正如前文所說，化工試驗往往伴隨著極高的安全風險，高溫、高壓、易燃、易爆、腐蝕、有毒是化工生產的標志性特點。這就導致在實際訓練中，為了保證學生的安全，而不得不忽略一些重要環節，使得學生不能完整的去認識化學變化的全過程。而化工仿真模式不僅能模擬整個的實際變化情況以便學生觀察，更是毫無安全隱患，這是實踐中根本不可能達到的效果。

3 提高化工仿真技術的建議

3.1 深入發展仿真教學軟件

化工仿真技術的優越性已在上文進行了詳細的論述，其優點是顯而易見的，但我們不能就此止步不前。一方面，計算機都是在理想情況下進行數據模擬的，在實際操作中難免會出現一些特殊問題，這就需要我們在實際的工作實踐中加強觀測力度，及時的為仿真系統導入新的數據以確保其準確性；另一方面，現行的仿真教學軟件只是一個初級的模擬程序，隨著社會的發展和科學技術的更新換代，我們要不斷更新模擬程序，為學生提供一個更準確，更真實的仿真系統。

3.2 提高仿真教學的時間

各大高校和企業應為學生和員工提供更多的仿真教學機會，這不僅能幫助學生加深對理論知識的認識、提高實踐動手能力，更能通過不斷的實際應用歸納總結仿真技術中存在的缺點，以便日后建立更完善的仿真教學系統。

4 結束語

化工仿真技術為化工專業的學生和在職員工提供了一個將理論與實際相結合的學習平臺，彌補了實踐教學中教學手段和特殊條件的限制。為各大高等院校引入化工仿真技術可以大大提高教學的效率，增強學生的實際動手能力，保證了我國化工職業教育的健康發展。

參考文獻

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[2]張祖鷹.仿真技術在教學實訓中的應用研究[J].電腦開發與應用，2008（4）.

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關鍵詞：關鍵詞：計算機技術 虛擬現實 計算機仿真技術

一、計算機仿真發展歷史

仿真模擬方法可以追溯到1773年，法國科學家用仿真模擬的方法做物理實驗，然而，第一個用這種方法做隨機試驗的人也許是美國統計學家E.L De forest，那是在1876年。比較早而且著名的蒙特卡羅方法使用者是W.S.Gosseet。他在1908年以”Student”為筆名時，使用了蒙特卡羅方法來證明他的t分步法；盡管蒙特卡羅法起源于1876年，但是直到約75年后，它才命名為蒙特卡羅法。其原因是直到數字計算機出現以前，這種方法在許多重要問題上不能運用。從1946年到1952年數字計算機在一些科研機構得到發展。

與今天的計算機相比，早期的計算機預算速度慢且不能存儲任何東西?，F在可并行計算機已成主流。自計算機誕生以來，性能的提高，幾乎是每四五年提高100倍，每十年提高1萬倍的速度持續發展著。

二、仿真的定義和分類

1.仿真定義

計算機仿真技術是以數學理論、相似原理、信息技術、系統技術及其應用領域有關的專業技術為基礎，以計算機和各種物理效應設備為工具，利用系統模型對實際的或設想的系統進行試驗研究的一門綜合性技術。

仿真是在數字計算機上進行實驗的數字化技術，它包括數字與邏輯模型的某些模式，這些模型描述某一事件和經濟系統，在若干周期內的特征。

系統仿真是建立在控制理論、相似理論、信息處理技術和計算技術等理論基礎之上的，以計算機和其它專用物理效應設備為工具，利用系統模型對真實或假想的系統進行試驗，并借助于專家經驗知識、統計數據和信息資料對實驗結果進行分析研究，進而作出決策的一門綜合性的和試驗性的學科。

三、需求牽引 技術推動

相互推動

計算機技術作為一個獨立的研究領域已有多年的歷史，計算機仿真技術隨著計算機科學技術的飛速發展，除了本身日趨成熟，并且或得了廣泛運用外，目前正面臨挑戰。

“需求牽引、技術推動“是促使計算機仿真技術在近年內去得飛速發展的重要。計算機仿真的形成是當代科學技術飛速發展的結果。

計算機仿真技術首先可以以高效地處理科學數據和解釋科學數據。其次，計算機仿真技術豐富了信息交流手段。

計算機仿真技術的形成推動工業發展、提高工業競爭能力的需要。

四、仿真軟件

仿真軟件的應用和定義

仿真建模軟件系統，是為科研人員進行仿真實驗提供支持的系統。如果在計算機上進行仿真實驗必做一場軍事演習，那么科研人員就是這場軍事演習的指揮官，仿真建模系統則為這場演習提供場地和手段。他能為指揮官加工信息、預計結果和進行輔助決策。其用途非常廣泛，經濟價值極高。仿真軟件是一項面向仿真用途的專用軟件，他的特點是面向用戶、面向問題。仿真軟件一般是由模型和描述語言、翻譯程序、使用程序、算法庫、函數庫、模型庫、運行控制程序等組成。應具有建模、運行控制、結果處理以及相關的數據庫等組成。

五、計算機仿真的基本理論

計算機仿真是由系統工程、現代數學方法和計算機技術相結合的新型學科。

計算機仿真是一種科學方法，科學研究通常有三種途徑：理論推導、科學實驗和仿真模擬。

計算機與數學學科的相互作用促進了進算計技術的發展。在本質上數學是計算機的靈魂。

在計算機仿真技術中引入人工智能技術，能夠優化系統，做到有優化機制自動修改系統參數，并啟動仿真模塊，最終獲得最優解，但在離散事件系統仿真重這種機制還處于研究階段。

新技術的研究開發、利用，大大提高計算機的仿真軟件的功能與性能，解決計算機仿真系統開發的軟件瓶頸問題。隨著以智能化、集成化、自動化、并行化、開放化以及自然化、為標志的計算機仿真軟件新技術的深入研究、開發、利用，不僅是仿真軟件的功能與性能迅速提高，而且有可能從根本上解決仿真軟件生產率低下的問題。結合軟件工程實踐，探討軟件理論，有可能從理論弄清楚軟件開發的復雜度，進而采取有效的測試進行控制，從理論與實踐兩方面解決計算機仿真系統開發的軟件瓶頸問題。

六、計算機仿真技術的支撐技術

計算機仿真技術的支撐技術主要有分布式計算機仿真技術、協同式計算機仿真技術、沉浸式計算機仿真技術、基于網絡的環境計算機仿真技術。

計算機仿真技術分布式，既是由于數據分布的需要，也是應用分布式計算環境進行并行計算，以達到實時顯示目的的重要手段，分布式計算平臺有互聯網的異構機組成，包括高性能的SMP和DSM多處理器、工作站/PC機機群系統。

來自不同地區、不同學科的學者過去式通過出差或開會等方式進行交流的，現在，隨著高速網絡投入使用，采用多媒體技術支持下是、的CSCW技術可以達到快捷、高效協同工作的目的。

計算機仿真技術采用傳統上為虛擬環境所裝用的投影式顯示設備，標志著這兩個研究方向融合的發展趨勢。由于沉浸式顯示設備能使用戶獲得臨場感，更有利于用戶獲得對數據的直觀感受，有助于結果的分析。

七、仿真系統的作用和意義

隨著軍事和科學技術的迅猛發展，仿真已成各種復雜系統研制工作的一種比不可少的手段。尤其是在航空航天領域，仿真即使已是飛行器和衛星運載工具研制必不可少的手段。在研制、堅定、和定形全過程必須全面的應用先進的仿真技術。否則，任何新型的、先進的飛行器和運載工具的研制都將是不可能的。

計算機仿真技術在軍事的應用是很廣泛的，如運用交戰模型進行的計算機仿真，新型武器裝備發展過程中的仿真、部隊作戰訓練方面的仿真、高層論證和規劃計劃中的仿真、軍事作戰理論和學術研究中的仿真、作戰指揮和戰爭計劃中的仿真，以及戰后后勤保障的仿真等。

參考文獻

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關鍵詞：仿真技術；液壓挖掘機；聯合仿真

液壓挖掘機是一種功能典型、工況復雜、用途非常廣泛的工程機械，特別是在中國這樣一個發展中國家，幾乎在所有的基礎建設中都要用到挖掘機。節能型挖掘機就成為發展的方向和趨勢，利用計算機仿真技術進行液壓挖掘機的設計開發成為目前主要的先進設計手段之一。

1　計算機仿真技術產生的背景

1.1傳統技術的缺陷

傳統批量產品的開發過程通過單件產品的模型試驗來獲取信息，然后再制造物理樣機來核查設計要求是否達到。要加快設計周期，滿足市場需求，可以采用“并行設計”的思想，但是產品有實質性變化時設計需要反復試驗和修正，影響了并行設計的效果。要有效地加快設計進程，最合理的方法是加快樣機的試制。由于物理樣機的試驗和改進延長了設計周期，多個樣機的制造更導致成本高昂，可見傳統的基于物理樣機的產品開發設計模式有待改進。

1.2市場競爭的需要

隨著世界經濟和科學技術的飛速發展，企業為了提高競爭力，必須縮短新產品研制和開發，降低產品的研發成本，進行創新性設計.計算機仿真技術就是在這種迫切需要的驅動下產生的。

1.3仿真技術實現的可能性

計算機軟硬件的發展，為計算機仿真技術的實現提供了良好的支持和技術環境。仿真技術的產生和發展與CAD技術的成熟及大規模推廣應用分不開。此外，機械系統動力學建模理論的計算機實現使得參數化機械系統動力學數學“軟模型”得以很好實現。計算機硬件的發展，加上數值算法的進步，加快了復雜的數學模型仿真運算速度，促進了計算機可視化技術及動畫顯示技術的提高，為虛擬樣機技術提供了良好的用戶交互界面。

2　計算機仿真技術發展趨勢

雖然現有的仿真工具可以有效輔助產品某個功能單元的設計開發，但隨著產品規模和復雜程度的不斷增長，分系統問的關系也越來越復雜。僅靠傳統的單領域仿真已經很難滿足對整個產品或其某個復雜子系統的功能和行為分析。目前，有不少商用仿真軟件本身里邊有好多模塊，它既可以對一個產品進行聯合仿真，同時也提供了與其他仿真軟件之間的接口。通過這些接口，實現多領域建模，并提供聯合仿真運行功能。

3　聯合仿真技術的特點

傳統的設計思想是串行的過程，從設計到產品的批量生產按照從前至后的順序進行。在整個過程中各個小組往往把注意力集中在各自的細節上而忽略了整機性能，最終產品集成后存在沖突缺陷。

聯合仿真技術采用數字仿真的形式進行虛擬產品設計開發，仿真模型的參數就是物理樣機的設計參數，虛擬樣機因為參數修改方便，相比物理樣機而言是“軟模型”，能輕易地實現原型的多樣化，柔性好。無需制造實物樣機就可預測產品的性能.節省了物理樣機制造時間，降低了開發成本，減少了風險。

4　仿真技術與液壓挖掘機開發

4.1復雜產品仿真技術研究現狀

復雜產品通常涉及眾多學科領域，其每個子系統都可能是由各學科領域的零部件組成。眾多的子系統相互作用，組成一個有機的整體，展示出產品的外觀和功能。

仿真通過對所要研究系統模型的開發，幫助人們了解系統的行為，使人們在產品設計階段即可對產品行為進行全面的分析，并有可能根據產品行為進行優化設計。復雜產品由于自身的復雜性，開發難度大、時間長、成本高，因此要求將仿真應用于其設計中，使企業能以更短的時間、更好的質量、更低的成本推出自己的產品。在過去的10—20年內，隨著計算機軟、硬件技術的飛速發展，仿真技術已在復雜產品設計中得到大量應用。

4.1.1系統動力學仿真現狀

虛擬樣機是一種新型的設計、開發和評估手段，其在工程中的應用是通過商業化軟件實現的。由于系統仿真技術能夠滿足真實產品設計要求，通過建立機械系統的虛擬樣機。使得在物理樣機建造前便可分析出它們的工作性能，因而其日益受到國內外機械領域的重視。目前，國際上有20多家公司在這個日益增長的市場上競爭，比較有影響的有美國MSC.Soflware公司的ADAMS、比利時LMS公司的DADS等。

4.1.2液壓控制系統仿真現狀

從20世紀70年代初開始，國外開始進行液壓系統和元件的計算機數字仿真研究，經過幾十年的研究開發，液壓仿真軟什的性能實現了從原先的精度低、速度慢，發展到精度高、速度快：從只能處理線性系統發展到能處理非線性系統；從復雜的編程和輸入發展到交互友好的圖形用戶界面等。隨著計算機技術的發展，液壓系統仿真技術得到了迅速發展，近幾年來，各款老牌的液壓仿真軟件公司紛紛推出了面目一新的版本，例如，英國的Bathfp、瑞典的Hopsan等。

4.1.3聯合仿真現狀

目前。人們已經開始將機械、控制、電子和軟件等多領域的聯合仿真應用于汽車、鐵路車輛、作戰系統等復雜產品的設計中，例如：福特公司將整車多體動力學仿真和汽車姿態控制系統仿真集成，通過機械、控制的多領域聯合仿真，使機械設計人員和控制系統設計人員能夠更好地進行通信和協同工作，極大地縮短了產品開發時間。

雖然聯合仿真已經在很多領域得到應用，但目前的應用還存在諸多局限，主要體現在：通常只能做到機械、控制和液壓等少數領域的聯合仿真。通常只能局限于單臺計算機上集中進行，分布式協同建模和分布式仿真運行幾乎不可能。

4.2仿真技術在液壓挖掘機領域的應用

4.2.1國內應用現狀

國內液壓挖掘機行業近年來雖有很大發展，但與國外挖掘機行業發達國家相比仍存在許多不足，設計水平與發達國家相比有較大的差距。國內眾多的研究人員和單位對液壓挖掘機工作裝置設計進行了不少研究，開發了設計軟件，他們的研究基本上局限于某些問題的解決，關于工作裝置設計參數分析和在CAD上其自動設計的綜合研究文獻還沒有。因此，開發出的軟件缺少通用性，不能用于挖掘機一些通用問題的解決，對液壓挖掘機進行分析的大型通用軟件目前市場上還很少。

4.2.2國外應用現狀

仿真技術在國外工程機械的很多方面都得到應用，如車輛懸架設計、發動機設計和沖擊特性預測、駕駛員行為特性仿真、挖掘功率預測及工作效率預測等多方面都成功地應用了仿真技術。

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（西安外事學院工學院，陜西 西安 710000）

【摘要】現在單片機（Single-Chip Microcomputer）因其技術慢慢成熟，逐漸成為計算機發展和應用中不可缺少的重要方面，單片機（Single-Chip Microcomputer）技術的開發與運用徹底改變了傳統的固有思路。本文選取電子琴系統作為例子來介紹仿真技術在單片機開發中的運用，并以單片機MCS-51和AT89S51軟硬件協同（hardware-software codesign）的仿真技術來對整個系統進行模擬效仿,主要目的是為了突出單片機的普及程度,然后進一步對單片機（Single-Chip Microcomputer）技術的運用和發展起到促進的作用。

關鍵詞 仿真技術；單片機；應用

0　概述

單片機（Single-Chip Microcomputer）操作起來方便快捷，而且單片機能夠很準確地對數據進行處理，可謂是速度快、效率高，正因為這樣，單片機（Single-Chip Microcomputer）被廣泛應用到了各個領域，可以稱的上是計算機的左膀右臂，更是其不可缺少的重要分支。往后，單片機（Single-Chip Microcomputer）內的RAM、ROM存儲容量越來越大，編程也會越來越方便，輸入/輸出端口會變得更多功能化，工作溫度范圍更廣、可靠性更高、抗干擾能力更強、內部資源會變得更為豐富。

與此同時，電子設計自動化(EDA)以計算機的硬件和軟件為基本的工作平臺因為集成電路和計算機技術的飛速發展已經發展成為可以獨當一面，甚至可以是作為替代品來完成電子系統設計的重要工具。其中FPGA是一種新興的可編程邏輯器件(PLD),與其它可編程邏輯器件(PLD)相比,具有更高的密度、更快的工作速度和更大的編程靈活性，FPGA是一種新興的可編程邏輯器件可以取代現有的全部微機接口芯片實現微機系統中的存儲器、地址譯碼等多種功能具有更高的密度、更快的工作速度和更大的編程靈活性被廣泛應用于各種電子類產品中[1]。單片機（Single-Chip Microcomputer）的優點良多，如果一定要舉例說明，那首先提到的一定是它物超所值并且操作起來簡單靈活、數據處理的能力極為突出……而FPGA的高速規范等特點能使這兩個設備相互結合，以后的發展前景無限。

（1）單片機的含義

單片機（Single-Chip Microcomputer）又稱微控制器，誕生于1971年（由intel公司研制），是一種由運算器、控制器、存儲器、輸入輸出設備構成的集成電路，優點在于可靠性高、體積小、擴展靈活、應用軟件配套并且能耗小、價格低等。單片機的發展分為早期、中期、當前三個主要階段，經歷了由Single Chip Microcomputer到Micro Controller Unit再到System on Chip的升級階段，單片機的發明對于電子信息技術而言是向前踏進了一大步。

第一階段是初級單片機形成的階段，該階段的特點是存儲器容量較小，尋址范圍<4K,沒有串行接口，指令系統功能弱。

第二階段是高性能單片機階段，該階段的特點是結構體系較第一階段而言更加完善且性能大大提高，面向控制的特點更是進一步突出（其中，MCS-51為單片機中的經典款）。

第三階段是微控制器化階段，該階段的特點是片內面向測控系統外圍電路增強，使單片機（Single-Chip Microcomputer）可以在復雜的自動測控系統和設備中方便靈活地運用。

（2）單片機的應用

單片機（Single-Chip Microcomputer）因為什么原故而被器重，進而可以被廣泛的應用呢？其實究其主要原因該是因為單片機（Single-Chip Microcomputer）能被更輕松地應用到嵌入式系統之中。單片機（Single-Chip Microcomputer）數量眾多（遠超過PC機和其他計算的總和），甚至在數量上從某種意義而言竟然比人類的總和還多，可見其數量之多！單片機（Single-Chip Microcomputer）的家族隨著科學的發展慢慢壯大起來，如今，幾乎所有能接觸到的電子產品（如手機、電話、計算器）中都少不了集成有單片機（Single-Chip Microcomputer）的存在，機電一體化產品（如B超、打印機、復印機等）中也有它，實時工業控制（如溫度控制、生產線控制等）中也有它，交通領域（如工業控制系統、汽車）中同樣也會發現它的蹤跡。

單片機的發展可以使人們的生活質量得到很大的提高，因為單片機能夠使家電網絡化技術增強，隨著單片機技術的不斷升級與精進，會使我們的生活更加的便捷。

1　單片機的分類

單片機（Single-Chip Microcomputer）有了新的發展，根據市場的需求，單片機（Single-Chip Microcomputer）的運行速度不斷得到提高，用戶可以根據產品的需要進行速度的選擇。

單片機（Single-Chip Microcomputer）根據二進制運算的結果可以分為8位、16位、32位單片機等……可以根據使用場合的不同分為高端單片機和低端單片機，也可以根據通用類型來區分，分為通用型和專用型單片機[2]。甚至可以根據涉及的領域來進行單片機的分類，如家用類、通信類、軍工類等單片機的類型。

2　有關仿真技術

仿真技術(Simulation Techniques)是以仿真工具（Simulator）為探索方法，仿真軟件（simulation software）為探索目標，通過建立仿真模型(Simulation Models) 和進行仿真實驗（simulation experiment）的方法來對自己猜測的結論進行初步研究、初步分析、初步評估，進過一些列分析后再更深入地進行深層次的研究、分析、評估，并根據取得結果來對自己的結論進行判定的綜合技術。仿真技術(Simulation Techniques)不像大的工程，進行該項技術完全不需要被場地、氣象、環境等所束縛，可以根據需求反復進行，經濟實惠。由于科學技術的發展，仿真技術(Simulation Techniques)也在快速地與時俱進，仿真系統研究的對象日趨復雜，所用的建模愈來愈復雜，規模也愈來愈大且可以涉及的范圍也十分廣泛。它與很多學科都有千絲萬縷的關系，可以毫不夸張的說仿真技術(Simulation Techniques)是一門綜合多種學科的先進技術。

隨著仿真技術的發展，仿真技術(Simulation Techniques)的應用目的變得多樣化、全面化。仿真技術(Simulation Techniques)是作為對實際系統進行試驗的輔助工具而應用的，其目的可以包括但不僅限于系統的研究、系統的設計與分析、系統的測試與評估、操作人員的培訓等……

仿真技術(Simulation Techniques)的應用不僅僅限于產品，更可以來進行方案論證，戰術技術指標論證、設計分析、生產制造、試驗、維護、訓練等各個有需要的階段，除此之外，仿真技術(Simulation Techniques)還可以用于多個或單個系統中，可謂是以較低的費用取得最好的可能性。

3　仿真技術在單片機開發中的應用探討（電子琴系統設計）

關于低級別的模擬，軟件和硬件協同仿真技術（hardware-software codesign）對此研究還比較完善，與普通的不同（軟件調試環境、微處理器模型和硬件協同仿真RTL描述），它在相對良好的環境中，自備控制接口通過一個系列軟件（經由處理器和硬件交互發起）來和軟件環境和硬件環境進行對接，我們在這里以電子琴的開發為例，介紹軟硬件協同仿真技術（hardware-software codesign）在電子琴系統中的應用。

3.1　整體設計

現在我們以電子琴系統舉例子進行說明，仿真板（emulator）是硬件仿真（hardware simulation）和調試界面，系統執行（system performs）、單步執行（single step）、監控斷點等功能都是經由單片機（Single-Chip Microcomputer）仿真軟件來對它們進行負責和處理的。AT89S51 /MCS-51單片機、矩陣鍵盤（matrix keyboard ）、音頻模塊（NAMTM）和顯示模塊（display module）應該被包括在電子琴的系統設計之中。這樣子進行系統設計是以該系統的硬件和軟件設計的前期來驗證其正確性和性能效率為主要目的。

3.2　MCS-51單片機

3.2.1　關于整體系統的設計

MCS-51單片機由Intel公司生產，由于運用時間較早，影響面又大，已經成為了行業中的標桿，且該單片機（Single-Chip Microcomputer）采用兩種半導體工藝生產，一種采用高速度、高密度和短溝道HMOS工藝。另一種是采用高速度、高密度和低功耗的互補金屬氧化物的CHMOS工藝。

3.2.2　關于單片機的設計

MCS-51單片機以一個8位CPU為首，該CPU就像人類的大腦一樣，是MCS-51單片機的指揮臺，指令由CPU發出，然后根據CPU發出的指令，CPU會有相關執行機構來對指令進行讀入和分析，MSC-51單片機內含的所有部件都受CPU的控制。這個CPU是由8位算術/邏輯運算部件ALU、布爾處理器、定時/控制部件和若干寄存器等主要部件組成。

MCS-51單片機的3個寄存器，分別是內部有工作寄存器、專用寄存器和特殊功能寄存器。

MCS-51單片機的兩個存儲器是分別獨立的，可以儲存不同的東西，按儲存類型分為程序存儲器和數據存儲器，這兩個存儲器各的尋址系統均不相同，而控制信號、功能和分開編址則統稱為哈佛結構（Harvard architecture）。

3.2.3　仿真設計難點

如何進行源程序編輯中的查找和替換是仿真設計的一大難點，為了可以對源程序提供的查找和替換功能進行又快又準地編輯,在對其進行編輯處理時時,（焦點雖然處于編輯位置）但是查找替換功能依然沒有辦法順利進行下去，此刻應該想到將焦點放到查找和替換的窗口上,想辦法讓系統能夠暫時性地生成一個編輯窗體對象進行焦點的定位,使在編輯窗體內查找和替換內容的操作這一項設想成為現實。MCS-51的CPU不僅是一個龐大的類，而且是仿真軟件的核心，這些大類可分為：數據傳送類、算術運算類、邏輯運算及移位類、控制轉移類、位操作類等，不僅如此，還需要對CPU內部的所有資源(內部RAM,寄存器,位操作區)進行定義。

3.3　AT89S51單片機

3.3.1　關于單片機的設計

AT89S51單片機，其中有40個引腳，4K字節閃存芯片上的程序存儲器，128 字節的隨機存取數據存儲器，32個外部雙向口，五個中斷優先級嵌套中斷，兩個16位可編程定時計數器，兩個全雙工串行通信端口，WDT電路，片上時鐘振蕩器，低功耗、高性能的8 位芯片[3]。芯片兼容標準MCS-51指令集和80C51引腳結構，使用高密度，非易失性內存技術，可為許多嵌入式控制應用提供具有成本效益的解決方案。

3.3.2　關于結構的設計

電子琴系統具有的按鍵數量較其他而言略多，因此這次例子中將其按矩陣結構來進行排列，盡管鍵盤按矩陣的結構排列比按連接式結構排列相比，不論是從識別方式還是其他都要更加的復雜，不過這樣可以使端口的利用頻率得到提高。各個按鍵之間（包括每一行和每一列）行線和列線要根據電阻器的功率作參考進行對應的連接，而按鍵的狀態只會顯示數字“0”和“1”。當按鈕沒有被按下的時候，輸出端行線的產量高，這說明鍵按還沒有被按下時，下列線輸入能夠和芯片鏈接，而一旦某一個鍵被按下，輸入端電壓會顯示變低，我們可以通過觀察輸入線的狀態得知有沒有按鍵是被按下的狀態，這可以使系統的性能得到提高。

3.3.3　在設計中對音頻模塊和顯示模塊的設計

對AT89S51使用音頻脈沖刺激其定時器，每個反向輸出脈沖的時間不斷地經過反向、反向、再反向的過程，然后通過蜂鳴器發出剛剛流程中產生出不同頻率的脈沖信號后，優美的音樂就誕生了，這就構成了使電子琴系統的音頻模塊形成的基本因素。另外，將AT89S51 單片機的P2 端口連接到一共陰數碼管a－h 的引腳上，可以實現電子琴系統的顯示模塊，能夠在數碼管上循環顯示數字0-9，總之，單片機仿真技術由于考慮到軟件的實際情況，模擬運行驗證可以更真實的應用環境，系統設計更容易早期發現問題，避免設計錯誤，克服芯片的開發成本高的缺點[4]。對整個系統的軟件進行一番模擬和操作，不僅能降低開發的風險，還能減少開發的時間和開發的成本得到。

把共陰極數碼管a-h這8個引腳連到AT89S51單片機的P2端口的P2.0-P2.7，來形成電子琴系統應用的顯示模塊，數碼管在應用中可以將數字0-9顯示出來。

簡而言之，在進行系統仿真的設計和開發時有幾點是必須要考慮到的，那就是軟件和單片機（Single-Chip Microcomputer）的實際情況以及運行并驗證仿真模擬軟件的可行性有多大，在系統設計的方案落實之前，一些前期的問題要盡可能的考慮周全，要將“三思而后行”的觀念落到實處，這樣可以使將來在軟件運行時有可能發生的問題得到避免，并且節約了成本，避免了投資浪費的情況發生，同時這也是對人力和物力的節省，使單片機（Single-Chip Microcomputer）技術的設計開發成本在可行性范圍內大幅度地降低。

4　總結

當今社會，殺毒軟件和防火墻越來越智能化，但是歸根結底這些軟件主要還是針對用戶的操作系統環境進行實時監測、檢測和防御病毒。那么針對一些具有高要求的企業的網絡，提前計劃和部署相應的安全解決方案是非常有必要的。不難理解，對于一些不安裝任何防火墻和殺毒軟件的電腦，公司的重要文件通過網絡泄露機密的可能性是很大的。但是，根據我們的實踐可以知道，大多數情況下安全管理軟件和防毒軟件會互相沖突、互相報錯，并且這問題不容易解決。但現如今，我們可以通過仿真技術在單片機開發中的應用很好地解決這個（安全管理軟件與防毒軟件相互沖突）問題，這樣就會使得企業信息安全得到了很大的保障，安全性得到了提高，繼而減輕了企業IT的工作負擔和工作內容。

考慮以上因素，微控制器硬件因為軟硬件協同（hardware-software codesign）仿真技術的研發，所以不再需要模擬的全部功能，不僅如此，該技術的創造發明能讓一個成功的系統設計增強信心。換而言之，軟硬件協同（hardware-software codesign）仿真技術能讓系統設計的調整更加簡便，能提前評估設計的性能，還可以讓軟硬件的檢測更加的容易。軟硬件協同（hardware-software codesign）仿真技術的研發在單片機（Single-Chip Microcomputer）開發中表現出了卓越的仿真能力，這無條件地讓這個技術搖身一變成為現今最好的仿真工具之一，據此可得，仿真技術在單片機（Single-Chip Microcomputer）開發的進程中具有非凡地推廣意義。在此，我們不難預測，隨著科學技術的不斷發展和計算機仿真技術的日益完善，單片機（Single-Chip Microcomputer）仿真技術能實現單片機（Single-Chip Microcomputer）開發應用的最大效益并且日后的應用一定會更加廣泛。

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篇10

【關鍵詞】計算機仿真技術；生產系統；應用研究

1前言

21世紀是科技的時代，在各個行業領域中都有計算機技術的應用，所謂計算機仿真技術是基于計算機硬件設備與操作系統的一種仿真環境，對不同的物體與信息進行分析與加工，同時仿真技術也能將真實的事物變為虛擬的環境，幫助用戶更好的感受到聽覺、視覺的效果，在仿真環境中用戶可以同計算機進行虛擬的互動，真正實現身臨其境的效果，計算機仿真技術最為重要的一個特點就是構想性，能夠通過仿真技術讓人們更好的理解抽象的東西，并將這些東西以三維立體的形式表現出來。為了更好的適應市場的需求，提高生產系統規劃設計，減少投資風險，就需要讓企業的生產系統高效的、可靠的運行與生產。從目前來看，生產系統設計與管理中還存在很多的問題，由于系統自身具有一定的復雜性在調度的時候也比較困難，因此利用計算機仿真技術是最有效、簡單的方法，本文就對計算機仿真技術在生產系統中的應用進行具體的分析。

2計算機仿真技術在生產系統中的應用

2．1生產系統的計算機仿真技術

生產系統計算機仿真是一種系統建模與實驗分析的方式，它能將生產資源、工藝路線、庫存與管理等信息都結合起來，根據系統的活動過程來代替數學方式進行描述，在理解上也更加容易理解，全面的反映出生產系統的特征與過程，近年來，仿真技術在我國制造業已經得到廣泛應用，主要用于解決以下方面的問題:(1)生產系統的改造與重組。通過生產系統的流程進行仿真的分析，然后將各個部分的關系進行量化。(2)在制造單元分析問題上建立起仿真模型，確保相關資源的配置情況以及系統的合理性，估算出系統生產能力以及設備故障對系統的影響，從這些方面來確定出方案。(3)在生產系統仿真模型建立完成之后，生產管理人員就可以對生產系統的策略進行調整，根據模型可能造成的結果來做出最科學的管理措施。計算機仿真技術在生產系統中的這些功能，讓計算機仿真技術在制造業中獲得更大的發展。在生產系統計算機仿真的分析過程中，包括三個方面的內容:第一是根據調查研究來確定系統需要解決的問題，然后建立起概念模型并對相應的系統規則、變量、元件等進行論證，在此過程中除了設計人員之外，相關企業管理人員也要參與進來進行論證。第二是根據生產系統仿真的問題提供相應的數據，然后對仿真模型進行初始化將這些數據進行輸入，同時輸出最后的仿真結果。第三是對仿真的結果進行分析從而提供更多的決策依據。

2．2生產系統計算機仿真實例

用于生產系統的計算機仿真工具主要有三種類型:第一是計算機算法語言例如C語言、C++、Fortrun等，第二種類型是通用的仿真程序語言，第三種是計算機仿真軟件。計算機算法語言與通用的仿真程序語言都需要設計人員具備很好的編程能力，這兩種工具的運用相對困難一些，計算機仿真軟件就沒有這些缺點，它有著簡單、易掌握的特點，同時所有的數據都可以在一個圖形界面中完成是目前使用最廣泛的應用，在國外很多的企業都開發了這種軟件，例如Automod、Witness等，在進行實際操作的時候要建立起一個系統規劃模型，在這個車間中應該包括兩臺數控車床、一臺清洗機、一套檢測設備，如果加工作業到達車間的時間為20分鐘，那么就應該按照1:1的比例來分配工作量，車間需要有一位技術人員來復雜加工與檢驗入庫的工作，同時為了擴大車間的生產能力提高設備使用率，應該適當的對現有系統進行完善與改造，如果車間需要雇傭3個技術人員，那么加工過程中的搬運時間就為2分鐘，并且加工中的搬運時間就由設備的長度與速度來決定的，每條輸送裝置的長度為50m，速度為40m/min，通過對生產系統的仿真可以看出，利用仿真可以對生產系統進行簡單的描述，這也是為提高生產系統的效率提供依據，這只是一個比較簡單的實例過程，對于比較復雜的生產系統來說只依靠人的能力是遠遠不夠的，要想仔細的對這些因素進行分析與預測就應該采用更加先進的辦法，將計算機仿真技術加以完善對管理人員的幫助也就更加明顯了。

3結語

綜上所述，本文主要對計算機仿真技術在生產系統中的應用進行說明，可以看出，隨著我國制造業進程的不斷深入，計算機仿真技術已經投入使用并得到了廣泛的好評，它能夠解決制造業系統中的復雜問題，還可以應用于自動制造系統的研究，可以說有著很好的發展前景，在計算機不斷普及的今天，相關專業技術人員在該領域做出了很多的討論與嘗試，利用計算機仿真技術對生產系統進行分析也是最經濟、有效的方式，相信未來我國的計算機系統會得到更加廣泛的應用，邁上新的歷史階段。

參考文獻:

［1］孫迪，王昊．計算機仿真技術在生產系統中的應用［J］．通訊世界，2016(06)．

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