文章編號(hào)：1672-5913(2008)16-0066-02

摘要：本文介紹了在“電工電子技術(shù)”CAI教學(xué)軟件中，RC串聯(lián)電路仿真運(yùn)行及動(dòng)態(tài)演示的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)的方法。該軟件以VB為開發(fā)工具，可以對(duì)RC串聯(lián)電路中的元件參數(shù)值進(jìn)行設(shè)置，模擬電路的充、放電過程，實(shí)現(xiàn)交互運(yùn)行，并可以使用模擬示波器進(jìn)行波形演示和波形對(duì)比，方便教師生動(dòng)直觀地教學(xué)。

關(guān)鍵詞：RC串聯(lián)電路；CAI；VB；波形演示

中圖分類號(hào)：G642

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

1引言

電工電子技術(shù)是高等學(xué)校計(jì)算機(jī)專業(yè)及電類相關(guān)專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，原理抽象、難懂，教學(xué)效果不佳。應(yīng)用CAI教學(xué)軟件能夠動(dòng)態(tài)、直觀地展示電路圖和電路原理，精確地模擬演示波形和進(jìn)行波形的對(duì)比，提高教學(xué)效果。

“電工電子技術(shù)”CAI軟件以VB為開發(fā)平臺(tái)，結(jié)合Protel99、PhotoShop5.0等軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)開發(fā)。在教學(xué)中使用該軟件，可以動(dòng)態(tài)演示RC串聯(lián)電路的充、放電過程，并可在模擬示波器中繪制和比較不同參數(shù)狀態(tài)下的波形曲線，該軟件的使用使抽象、枯燥的語(yǔ)言描述形象化，能夠較好地輔助教學(xué)，達(dá)到直觀生動(dòng)的教學(xué)效果。

2程序界面設(shè)計(jì)

“電工電子技術(shù)”CAI教學(xué)軟件的RC串聯(lián)電路部分將教學(xué)板書、電路動(dòng)態(tài)演示和波形模擬三部分內(nèi)容集中于一個(gè)窗體中并合理布局，省去了教師在教學(xué)過程中環(huán)境切換的煩瑣。窗體分為三個(gè)部分(如圖1所示)：

第一部分是位于窗口左邊的課程內(nèi)容顯示區(qū)，由一個(gè)帶滾動(dòng)條的文本框和一個(gè)下拉式列表框構(gòu)成。課程內(nèi)容的顯示可以通過下拉列表框的選項(xiàng)進(jìn)行選擇，然后由外部文

件動(dòng)態(tài)加載到文本框中。由于使用的是文本框控件，因此在授課的過程中還可對(duì)授課內(nèi)容進(jìn)行動(dòng)態(tài)的添加、刪除或修改。

第二部分是位于窗口右邊上半部分的動(dòng)態(tài)電路圖及參數(shù)設(shè)置區(qū)域。通過選擇右邊的單選按鈕可以動(dòng)態(tài)演示RC電路中電容器的充電、放電過程和電流流動(dòng)方向，并可以通過其他控件對(duì)電路及電路中元件的參數(shù)值進(jìn)行設(shè)置和操作。

第三部分是位于窗口右下部的波形演示區(qū)。它模擬示波器根據(jù)用戶設(shè)置的參數(shù)值進(jìn)行波形演示，并有控制面板，進(jìn)行可控操作和波形對(duì)比。

3動(dòng)態(tài)電路實(shí)現(xiàn)

微分電路是一種能夠?qū)⑤斎氲木匦蚊}沖變換為脈沖波形的變換電路，通俗地講，微分電路是將矩形脈沖的上升沿和下降沿分離提取的電路。它在電子技術(shù)的領(lǐng)域中應(yīng)用十分廣泛。

RC串聯(lián)電路就是一個(gè)典型的微分電路，如圖2所示。其中，C就是尖頂脈沖(微分信號(hào))的捕捉元件；R 是必要的輸出元件。R 與 C 的乘積就是該電路的時(shí)間常數(shù)τ，即τ=RC。當(dāng)輸入矩形脈沖的周期、幅度和占空比一定時(shí)，輸出尖頂脈沖的寬度和幅度與 RC 的取值存在數(shù)學(xué)關(guān)系。

當(dāng)矩形脈沖作用到該電路的輸入端，該電路就進(jìn)行充電和放電這兩個(gè)動(dòng)態(tài)過程。充電過程發(fā)生在矩形波的幅值持續(xù)期，相當(dāng)于一個(gè)電壓為 U 的電源作用到輸入端口，在軟件中電路充電的動(dòng)態(tài)實(shí)現(xiàn)過程界面如圖2所示。

放電過程發(fā)生在矩形波的幅值為0時(shí)，相當(dāng)于用導(dǎo)線將輸入端口短路，在軟件中電路放電的動(dòng)態(tài)實(shí)現(xiàn)過程界面如圖3所示。

實(shí)現(xiàn)充、放電過程的主要代碼如下：

Sub chongdian()

Line3.Visible = False

Line1.Visible = True

Line4.Visible = False

Timer1.Enabled = True

Image2.Visible = False

Image1.Visible = True

cf = True

y = 0

End Sub

Sub fangdian()

Line3.Visible = False

Line1.Visible = False

Line4.Visible = True

Timer1.Enabled = True

Image1.Visible = False

Image2.Visible = True

cf = False

y = 700

End Sub

Private Sub Timer1_Timer()

If cf = True Then

Picture5.Line (0， y)-(300， y)， vbRed

y = y + 10

If y >= 700 Then

Timer1.Enabled = False

End If

Else

Picture5.Line (0， y)-(300， y)， vbBlue

y = y - 10

If y <= 0 Then

Timer1.Enabled = False

End If

End If

End Sub

4仿真波形實(shí)現(xiàn)

在t=0時(shí)，開關(guān)與A端閉合，電源通過R向電容C充電，Uc由零初始值按指數(shù)規(guī)律上升，Uc=U(1－exp(-t/τ))；而U2由電源電壓初始值按指數(shù)規(guī)律衰減，U2=U－Uc = U* exp (- t/τ)。當(dāng)τ遠(yuǎn)小于開關(guān)動(dòng)作時(shí)間tw時(shí)，Uc上升很快，U2衰減很快。充電過程結(jié)束，Uc=U，U2=0，U2形成一個(gè)正尖脈沖。

當(dāng)開關(guān)與B端閉合，輸入端短接，電容上的電壓經(jīng)電阻放電，Uc按Uc=U*exp(- t/τ) 指數(shù)規(guī)律衰減， U2按U2=-U*exp(- t/τ) 規(guī)律衰減，放電過程結(jié)束后，Uc=0，U2=0，U2形成一負(fù)尖脈沖。

在軟件中，可根據(jù)教學(xué)的需要，設(shè)置多組不同的元件參數(shù)值，并通過對(duì)控制面板上的按鈕的設(shè)置和操作，在模擬示波器中有選擇地顯示不同的波形并進(jìn)行波形的對(duì)比。仿真波形實(shí)現(xiàn)的界面如圖4所示。

繪制波形的主要代碼如下：

'畫Uc

Dim yf2 As Boolean

yf2 = True

k = 700

j = 1

For i = 1 To 6000

If Int(i / HScroll1.Value) = i / HScroll1.Value Then

yf2 = yf2 Xor True

For s = 0 To 600 Step 70

Picture3.PSet (i，s)，vbGreen

Next s

j = 1

End If

If yf2 = True Then

k = 700 * (1 - Exp(-j / (R * C)))

Else

k = 700 * Exp(-j / (R * C))

End If

Picture3.PSet (i，k)， vbGreen

j = j + 1

Next I

5結(jié)束語(yǔ)

文中通過對(duì)RC串聯(lián)電路教學(xué)軟件實(shí)現(xiàn)的描述，體現(xiàn)了Visual Basic制作模擬仿真程序的優(yōu)勢(shì)。本軟件可以對(duì)電路及電路中元件的參數(shù)值進(jìn)行設(shè)置和操作，并模擬示波器進(jìn)行波形演示和波形對(duì)比，使課堂教學(xué)生動(dòng)、直觀，有效地提高了教學(xué)效果。

參考文獻(xiàn)：

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