Пояснительная записка (1228681), страница 6
Текст из файла (страница 6)
Проводник компонентов – это место, где вы выбираете компоненты, чтобы разместить их на схеме. Горячая клавиша по умолчанию для размещения компонента – Ctrl-W или двойной щелчок мышью. Курсор мыши примет форму компонента, пока вы не выберите место на схеме для компонента. Для поиска просто начните набирать название компонента, и проводник автоматически подберет подходящие элементы. Кнопка Поиск открывает расширенный поиск. В проводнике компонентов отображается текущая база данных, в которой хранятся отображаемые элементы. В Multisim они организованы в группы и семейства. Также в проводнике отображается описание компонента, модель и печатная плата или производитель. Более подробную информацию о моделях можно найти, выбрав модель в поле, производитель/идентификатор и кликнув по кнопке Модель.
В Multisim есть базы данных трех уровней. Из Главной базы данных можно только считывать информацию, в ней находятся компоненты Electronics Workbench. Пользовательская база данных соответствует текущему пользователю компьютера. Она предназначена для хранения компонентов, которые нежелательно предоставлять в общий доступ. Корпоративная база данных предназначена для тех, компонентов, которые должны быть доступны другим пользователям по сети. Средства управления базами данных позволяют перемещать компоненты, объединять две базы в одну и редактировать их. Все базы данных разделяются на группы, а они, в свою очередь, на семейства. Когда пользователь выбирает компонент и помещает его в схему, создается новая копия. Все изменения с ней никак не затрагивают информацию, хранящуюся в базе данных. Если изменить компонент в базе данных, то уже существующие копии компонентов останутся такими же, как и были. Изменения затронут новые компоненты этого типа. При сохранении схемы вся информация о компонентах хранится в файле Multisim. При загрузке пользователь может оставить загруженные элементы в том виде, как они есть или обновить компоненты данными из базы с аналогичными именами.
В Multisim есть множество функций и средств эмуляции, недоступных в других пакетах проектирования электроники. Эмуляция прибора позволяет снизить количество циклов разработки и ошибок при создании прототипа. Если схема проверяется эмулированием прямо во время ее разработки, количество циклов проектирования заметно снижается. В Multisim встроен не только эмулятор мирового уровня SPICE, но и ХSPICE, предназначенный для эффек- тивного эмулирования цифровых компонентов. Патентованные средства соэмуляции позволяют тестировать схемы с компонентами, описанными на VHDL. Пакет MultiMCU позволяет включать в эмуляцию смешанной схемы определенные микроконтроллеры. Этот пакет доступен не во всех версиях Multisim. В Multisim входит средство создания моделей – конструктор моделей, который автоматически сгенерирует модель на основании данных. Начальные настройки конструктора моделей соответствуют определенной модели. Они не фиксированы, с помощью данных databook можно выбрать компоненты и численные значения, соответствующие определенному компоненту. Конструктор моделей запускается на 6-м шаге создания нового компонента с помощью мастера компонентов. Также его можно запустить при редактировании компонента из базы данных. Модели SPICE можно найти на сайтах производителя микросхем, также опытные пользователи часто создают свои модели.
Перед началом эмуляции, у всех схем должен быть источник и заземления. Запускаем интерактивную эмуляцию. Настройки интерактивной эмуляции можно изменять в меню Эмуляция/Настройки интерактивной эмуляции. Во время эмуляции могут появиться ошибки. Для поиска и исправления ошибок служит Советник эмуляции.
Виртуальные приборы – это модельные компоненты Multisim, которые соответствуют реальным приборам. Например, среди виртуальных приборов в Multisim есть осциллографы, генераторы сигналов, сетевые анализаторы и плоттеры боде. Виртуальные приборы – это простой и понятный метод взаимодействия со схемой, почти не отличающийся от традиционного при тестировании или создании прототипа. Виртуальные приборы LabVIEW могут регистрировать реальные данные, пользоваться ими во время эмуляции, отправлять данные на вывод аналоговых приборов. Таким образом, эмулированные данные могут управлять реальными приборами. Для создания виртуальных приборов среда разработки LabVIEW необходима, а для использования уже созданных, нет. Терминалы прибора соединяются с элементами схемы так же, как и для других компонентов. В Multisim также есть эмулированные реально-существующие приборы. Они выглядят и действуют точно в соответствии с техническим описанием производителя.
В Multisim входит множество средств анализа данных эмуляции, от простых до самых сложных, в том числе и вложенных. Кроме встроенных функций анализа, есть возможность определить свою функцию с помощью команд SPICE. При подготовке к анализу, настройте его параметры, например, диапазон частот для анализатора переменного тока. Также необходимо выбрать выходные каналы. Результаты отображаются на графиках Multisim Grapher и сохраняются для последующей обработки Postprocessor. Некоторые результаты сохраняются в контрольной записи, которую тоже можно просмотреть.
Плоттер – основной инструмент просмотра результатов эмуляции. Он открывается из меню Вид/Плоттер (View/Grapher) и автоматически при работе эмуляции. Данные отображаются на графике и в таблице. График – это одна или несколько зависимостей вдоль вертикальной или горизонтальной оси. В таблице представлены строки и колонки текстовых данных. Окно разделено на несколько закладок, число которых зависит от работающих функций анализа. У каждой закладки есть две возможные активные зоны, указанные красной стрелкой на левом поле: всей закладки, около ее имени, или активного графика.
В Multisim есть средства создания и редактирования компонентов, необходимых для схемы. Есть два метода: с помощью Мастера компонентов, и диалогового окна Свойства компонента. Мастер компонентов открывается из меню Инструменты/Мастер компонентов. В нем можно полностью описать компонент: указать его символ, модель SPICE. Чтобы открыть диалоговое окно свойств компонента, дважды кликните на размещенном компоненте, открой- те закладку Значение и нажмите Редактировать компонент.
National Instruments LabVIEW – это среда графического программирования, которую можно использовать для автоматизации задач тестирования и измерений при проверке схем. Данные Multisim, сохраненные в форматах .LVM или .TDM можно просто загрузить в LabVIEW с помощью технологии Экспресс ВП. После этого данные эмуляции можно наложить на полученные результаты для проверки схемы. Чтобы загрузить данные Multisim из файлов .LVM или .TDM, воспользуйтесь командой Прочитать файл измерений (Read from Measurement File). Этот ВП находится на палитре Программирование/Запись и чтение файлов (Programming/File IO). Этот ВП можно настроить на чтение либо .LVM, либо .TDM файлов.
SignalExpress – это инновационное средство настройки измерений на основе нескольких шагов работы с мышью, которые не требуют разработки программного кода. В отличие от традиционных инструментов, в SignalExpress сочетается оптимальный баланс функциональности измерений и простота использования, позволяющая разработчикам стандартизировать создание различных приложений: Моделирование схем, Проверка схем, Анализ схем, Проверка приборов, Автоматический поиск неполадок. Чтобы передать данные эмуляции в SignalExpress добавьте соответствующий шаг: например Добавить шаг/Аналоговый/Загрузить и сохранить сигнал/Загрузить из LVM английский вариант Аdd Step/Analog/Load and save Signals/Load from LVM. Укажите имя файла для загрузки и выберите зависимости, которые нужно импортировать. В поле Область укажите временную или спектральную область записанных данных. Закройте окно и запустите рабочий файл SignalExpress, чтобы загрузить данные.
National Instruments ELVIS – это идеальный прибор для любой электротехнической лаборатории, в которой есть Multisim. В ELVIS есть среда разработки макетных плат со встроенными приборами, включая генератор сигналов, цифровой мультиметр, осциллограф и источник питания переменной мощности. Макетная плата съемная, это позволяет студентам выполнять часть лабораторной работы отдельно от модуля ELVIS. В ELVIS есть программное обеспечение на базе LabVIEW для взаимодействия с виртуальными приборами. В эти приборы можно добавить возможность загрузки данных Multisim для сравнения результатов эмуляции и измерений.
Multisim используется в колледжах и университетах по всему миру, он стал необходимым инструментом образовательного процесса. В Multisim студенты знакомятся с теорией схемотехники с помощью интуитивно понятных методов. Продукция Electronics Workbench применяется на всех уровнях: от начального до профессионального, поэтому уровень образованности студентов будет постоянно расти и позволит им переходить на более сложные задачи, не изучая для каждой новую среду.
В Multisim Целый набор компонентов предназначен для студентов. Они расположены в Основной группе (Basic group) Главной базы данных (Master Database) в семействе 3D_VIRTUAL.
Анимированные компоненты изменяются во время работы схемы. К ним относятся светодиоды, 7-сегментные дисплеи и некоторые другие компоненты, например, переключатели и потенциометры. Анимированные компоненты находятся в разных разделах базы данных Multisim.
Параметрические компоненты имитируют свойства настоящих. Уровень параметров может задать пользователь в свойствах компонента. Если мощность, рассеиваемая виртуальным резистором превысит установленный порог, то он перегорит и разомкнет цепь. Параметрические компоненты расположены в Основной группе (Basic group) Главной базы данных (Master Database) в семействе RATED_VIRTUAL.
Трехмерные макетные платы – это еще одно средство Multisim, на котором студенты учатся важным элементам создания прототипов. Если элементы на плате соединены правильно, соответствующие соединения и компоненты на схеме окрасятся в зеленый цвет. Также в плату входят следующие средства: Проверка соблюдения проектных норм (Design Rules Check, DRC) и проверка соединений (Connectivity Check).
Кроме стандартной макетной платы студенты могут создать схему NI ELVIS с соответствующим трехмерным изображением. Виртуальные приборы ELVIS, например, генератор сигналов, осциллограф и источник питания также имеют модели. Создание схемы ELVIS выполняется из меню Файл/Новый/Схема ELVIS (File/New/ELVIS Schematic).
Преподаватель может внести в схему неполадку и попросить студента отточить свои навыки, обнаружив ее. Внесенные неполадки можно скрыть от студента. Чтобы поиск выполнялся стандартными средствами отладки. Неполадку можно добавить в закладке Неполадки (Faults). В качестве неполадки можно задать отсутствие контакта на терминале, короткое замыкание двух терминалов или резистивные потери в Омах. Преподаватель может задать неизвестную подсхему, чтобы студенты отработали навыки анализа неизвестных элементов. Ограничения схем – очень важный элемент создания задач на неизвестную схему или поиск неполадок. Они позволяют преподавателю видеть подсхемы, скрывать неполадки и ограничивать число доступных компонентов и приборов. Например, можно вынудить студентов воспользоваться осциллографом для исследования амплитудной передаточной характеристики схемы, ведь плоттера Боде или анализатора переменного тока может не оказаться. Ограничения общие и на схему открываются в меню Опции (Options). Доступ к ним защищен паролем [18].
1.3 Выбор пакета моделирования
Тема выпускной квалификационной работы требует разработать лабораторную модель системы автоматического регулирования в CAE пакете. Разработка лабораторной модели требуется для дальнейшей разработки задач. Данные задачи, в виде лабораторных работ, должны решаться студентами на практических занятиях предметов САПР, для ознакомления со средой имитационного моделирования. Учебный процесс ВУЗа имеет ограниченное время. Также решаемые задачи на практических занятиях должны иметь специфику специальности студентов, имеющих в своей программе предметы САПР. Поэтому нам необходимо выбрать ECAD систему, наиболее удовлетворяющую учебному процессу ВУЗа. Помимо этого система должна иметь базу данных, в которой будут иметься все аналоги разрабатываемой в ВКР схемы.
В первом разделе главы мы рассмотрели пять популярных ECAD систем. Наиболее примечательной стоит отметить Electronics Workbench Multisim. В комплект программы Multisim входят средства для описания схем и их эмуляции, также проверки и тестирования созданных схем. Модуль описания схем входящий в данную систему, включает в себя безрежимное редактирование, удобное соединение и всестороннюю базу данных, логически распределенную в рабочем пространстве программы. Все эти средства позволяют, экономит время, не тратя его на разработку библиотек, настройку моделирования, что требуется делать в других рассмотренных ECAD системах. Очень важным свойством программы является просмотр, и изменение параметров в режиме реального времени. Все эти преимущества позволяют приступить к редактированию практически сразу после запуска программы Multisim. Так же одним из направлений развития программного обеспечения Electronics Workbench является работа с ВУЗами. Что делает пакет Electronics Workbench Multisim наиболее подходящим под критерии выбора пакета для моделирования.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
