電路仿真是一種計算機軟件模擬電子電路或系統(tǒng)行為的技術。無需實際構建電路或系統(tǒng)，即可對新設計進行測試，評估和診斷。在實際進行電路級故障排除之前，電路仿真可能是對系統(tǒng)進行故障排除以收集數(shù)據(jù)的有用工具。這允許設計者在實際構造系統(tǒng)之前確定設計的正確性和效率。因此，用戶可以在不實際物理構建系統(tǒng)的情況下探索替代設計的優(yōu)點。通過在設計階段而不是構建階段調(diào)查特定設計決策的影響，構建系統(tǒng)的總體成本顯著降低。

因此，軟件仿真是在物理電路制作之前嘗試的好方法。 Tinkercad是一個基于網(wǎng)絡的模擬工具，它可以幫助您測試硬件和軟件，無需進行任何物理連接，甚至無需購買任何硬件。

您是否感覺到輸入輸出引腳的短缺在Arduino？如果您想要驅(qū)動大量的LED或想制造LED立方體，我認為您肯定感覺需要I/O引腳。您知道只使用3針Arduino就可以驅(qū)動無限數(shù)量的LED嗎？是的，移位寄存器將幫助您實現(xiàn)這一魔力。在這個講解中，我將向您展示如何使用74HC595移位寄存器實現(xiàn)無限輸入和輸出。作為一個例子，我將使用六個7段顯示器制作帶溫度計和勒克斯計的數(shù)字時鐘。在最終制作硬件電路之前，我在Tinkercad中模擬了電路，因為這些電路涉及很多連接。模擬可以讓您更自信，您可以在沒有任何物理試驗和錯誤的情況下測試完成電路。顯然，它可以幫助您節(jié)省昂貴的硬件和寶貴的時間。

第1步：保存硬件免于燃燒

與其他電子電路一樣，LED電路對電流非常敏感。如果流過的電流大于額定電流（例如20mA），則LED會燃燒。選擇合適的電阻對于在不燒壞電路或LED的情況下獲得適當?shù)牧炼确浅Ｖ匾?/p>

Tinkercad電路具有出色的特性。它顯示了是否超過額定電流流過電路元件。在下面的電路中，我將一個七段顯示器直接連接到一個沒有任何電阻的移位寄存器。即使對于七段顯示器，寄存器也是不安全的，并且兩者都可以通過該連接燒毀。 Tinkercad通過紅色星顯示了這一事實。

在下面的電路中，我在LED的每個部分添加了一個180歐姆的電阻。大約14.5mA電流流過顯示器的每個部分，為顯示器節(jié)省。但是從模擬中可以看出，該電阻值對IC來說是不安全的。移位寄存器的最大電流容量為50mA。因此，IC在顯示器上最多可安裝三個（14.5 x 3 = 43.5mA）。如果IC上有三個以上的段可以被燒毀（例如14.5×4 = 58mA）。大多數(shù)制造商都沒有注意到這一事實。它們只考慮顯示器來計算電阻值。

但如果他們模擬Tinkercad中的電路，那么犯這個錯誤的可能性就會變?yōu)榱恪Ｒ驗門inkercad會通過顯示紅色星星來提醒你。

以下設計非常適合我為顯示器的每個部分選擇470歐姆電阻器。在模擬電路時使用了附件Arduino sketch。

步驟2：測量電壓，電流，電阻和電壓。波形

測量電流電壓是電子電路的一大麻煩，尤其需要多個并行測量。 Tinkercad仿真可以很容易地解決這個問題。您可以非常輕松地測量電流電壓和電阻。您可以一次為多個分支執(zhí)行此操作。以下設置顯示了電路的總電流和電壓。

您也可以使用示波器觀察波形并測量頻率。/p>

在上面的設置示波器中顯示來自Arduino的時鐘信號。您還可以一次測量多個分支的電流和電壓，這是非常有效的。如果您想在實際電路中使用萬用表一次測量多個支路電流，那將非常困難。但是在Tinkercad你可以很容易地做到。在下面的電路中，我使用多個電流表來測量來自不同分支的電流。

第3步：編寫程序＆amp;使用串行監(jiān)視器

Tinkercad電路的一個有趣且有用的功能是它有一個代碼編輯器，你可以直接從它的環(huán)境編寫Arduino和ESP8266的程序。您還可以通過選擇“阻止”模式使用圖形環(huán)境開發(fā)程序。這對制造商和制造商非常有幫助。沒有編程經(jīng)驗的業(yè)余愛好者。

它還有一個內(nèi)置的調(diào)試器，您可以從中調(diào)試代碼。調(diào)試器將幫助您識別代碼中的錯誤（錯誤）并更正（調(diào)試）它。

Tinkercad電路還具有串行監(jiān)視器和您可以非常輕松地監(jiān)控傳感器值并調(diào)試電路。以下電路用于測試PIR＆amp;超聲波傳感器和on =保存串行監(jiān)視器中的數(shù)據(jù)。

步驟4：模擬大電路和復雜電路（帶溫度計和勒克斯電表的時鐘）

在Tinkercad中，您可以在實際制作之前模擬任何復雜的電路。它可以為您節(jié)省寶貴的時間。在復雜的電路中犯錯誤的可能性非常大。如果你先在Tinkercad中進行測試，那么它非常有效，因為你知道你的電路和程序是否有效。從結果中，您還可以根據(jù)需要修改和更新電路。

我在Tinkercad模擬了一個復雜的電路，它是一個帶溫度計和勒克斯計的時鐘電路。該電路由帶5V穩(wěn)壓器的9V電池供電。六，七段顯示用于顯示小時，分鐘和秒的時間。使用單個模擬輸入的四個按鈕用于調(diào)整時間。連接蜂鳴器以設置警報。 LM35 IC用于顯示感應環(huán)境的溫度。環(huán)境光傳感器用于測量勒克斯。

數(shù)字按鈕開關用于Arduino引腳＃7。此按鈕開關用于更改選項。默認情況下，它顯示時間或以時鐘模式工作。對于第一次按下，它顯示溫度并顯示第二次按下的勒克斯水平。

步驟5：使用硬件實現(xiàn)

模擬電路并調(diào)整程序和電阻值后，實際上是實現(xiàn)電路的最佳時機。如果你想在某個地方做一個原型用于顯示，可以在面包板上實現(xiàn)一個實用的電路。面包板電路有一些優(yōu)點和缺點。面包板電路的主要優(yōu)點是它易于修改，不需要焊接。另一方面，面包板電路的連接可能非常容易松動，很難識別出復雜的電路。

如果要將其用于實際應用，焊接PCB電路是最好的。您可以非常輕松地在家中制作自己的PCB電路。不需要特殊工具。如果你想了解DIY PCB，你可以關注這些不錯的Instructables。

1。通過recwap逐步實現(xiàn)自制PCB。

2。 pinomelean的PCB制作指南

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審核編輯黃宇