Методические указания

Министерство образования и науки Российской Федерации

Московский государственный институт электроники и математики

(технический университет)

Кафедра ИКТ

Методические указания

Методика создания презентаций лекций средствами анимирования, а также моделирования электронных схем в интерактивном режиме

Выполнил:

Студент группы С-105

Москва 2008

Содержание

Содержание. 2

Методы решения. 3

Черчения электронных и электрических схем с помощью программы sPlan 4

Программа sPlan - простой и удобный инструмент для черчения электронных и электрических схем. 4

Анимирование схемы.. 5

Моделирование графиков электрической цепи. 11

Создание презентации и привязывание к ней созданных объектов 16

Заключение. 20

Методы решения

Для решения поставленной задачи использованы следующие программные средства:

1.  sPlan или любое другое специализированное ПО.

2.  MS PowerPoint – для создания презентаций и демонстрации материала в процессе обучения.

3.  MS Excel – для моделирования электронных схем. С помощью MS Excel можно смоделировать функции, описывающие электронные схемы и вводить в них изменения в процессе занятий в реальном масштабе времени.

4.  Macromedia Flash – для анимирования процессов в электронных схемах.

Черчения электронных и электрических схем с помощью программы sPlan

Программа sPlan - простой и удобный инструмент для черчения электронных и электрических схем.

С легкостью находятся нужные элементы, перетаскиваются на рабочее пространство и объединяются.

Так же просто импортировать результат в такие форматы как bmp, gif, jpg, emf.

Анимирование схемы

Для анимации электрических процессов в схеме используется программа Macromedia Flash.

Схему, которая будет импортироваться во Flash нужно ввести в графической форме. Для этого подходит любой графический редактор (Paint), либо специализированное ПО (sPlan).

File->impotr->import fo libraly.

Далее файл выкладывается на рабочее пространство Macromedia Flash и начинается анимирование электрического тока.

Оно осуществляется путем наложения слоев и назначения движения.

Движение осуществлятся двумя способами:

Покадровая анимация

Это анимация, полностью составленная из ключевых кадров. То есть самостоятельно определяется, как содержимое кадра, так и его "длительность" (т. е. сколько таких статических кадров будет занимать изображение).

Достоинства:

Покадровая анимация дает вам, в некотором смысле, больший контроль над анимацией, и если вы опытный аниматор, вы можете выгодно ею пользоваться. Это единственный способ организовать смену абсолютно независимых изображений - слайд шоу (например, создавая обычный баннер средствами Flash). И все остальное, что вытекает из возможности прорисовывать каждый кадр вручную.

Недостатки:

Покадровую анимацию сложно модифицировать. Особенно, если это не дискретный набор изображений, а связанная анимация. Приходится модифицировать все кадры. На деле, у опытных Flasher-ов, такая ситуация практически не встречается. Покадровая анимация занимает достаточно большой объем, так как приходится хранить информацию о каждом кадре.

И анимация с построением промежуточных кадров (tweened motion)

При этом способе анимации Flash автоматически строит промежуточные кадры между ключевыми кадрами, заданными вами. Это означает, что вы рисуете объект, потом на другом кадре производите изменения, о которых мы поговорим ниже, и просите Flash рассчитать те кадры, которые лежат между этими двумя ключевыми кадрами. Он выполняет эту работу, и вы получаете плавную анимацию.

Скорость и плавность анимации зависят от количества кадров, которые отводятся под движение и скорости вашего Flash фильма (movie). Скорость фильма можно изменить: Modify->Movie:, Ctrl+M - там параметр Frame Rate задает количество кадров в секунду. Для качественной анимации скорость должна быть не меньше 25-30 кадров в секунду.

Во Flash существует два варианта построения промежуточных изображений - motion tweening (построение анимации на основе модификации символов) и shape tweening (построение анимации на основе изменения формы). Эти способы отличаются в корне. Первый используется чаще всего, т. к. с помощью него можно построить подавляющее большинство анимаций. Второй применяется в случаях, когда нужно плавное изменение формы.

Для анимирования схемы будет выбран tweened motion, что означает прорисовку только на начальном frame и последним.

Электронная схема анимирована, и нужно экспортировать ролик.

File->Export->Export movie.

При экспорте можно указать уровень компрессии файла, его качество и т. д.

Анимированная электронная цепь сохраняется в файл с расширением. swf.

Моделирование графиков электрической цепи

Для моделирование было выбрано приложение Microsoft Excel.

Основные преимущества программы MS Excel перед другими программами состоит в возможности быстрого видоизменения входных данных и расчетных соотношений.

В качестве примера рассмотрим моделирование фильтра Баттерворта.

____________________________________________________________________________________________________________________________________

Фильтры Баттерворта

Наиболее простую АЧХ имеет фильтр нижних частот Баттерворта. АЧХ фильтра n-ного порядка определяется соотношением: , (13) где n = 1, 2, 3,... На рис.9 изображены характеристики фильтра Баттерворта для различных n при А=1. Рис. 9. Характеристики фильтра Баттерворта для различных n при A = 1. Фильтр Баттерворта представляет собой полиномиальный фильтр, обладающий передаточной функцией вида: , (14) где K - постоянное число. Для нормированного фильтра, т. е. при значении w1, равном 1 рад/cек, передаточную функцию можно записать в виде произведения сомножителей для n = 2, 4, 6... , (15) или для n = 1, 3, 5... . (16) В обоих случаях коэффициенты задаются при b0 = 1 и для k = 1, 2,... следующим образом: . (17) Очевидно, что коэффициент передачи фильтра Баттерворта, описываемого уравнением (14), равен К. Если фильтр построен путем каскадного соединения звеньев в соответствии с (15), (16), то коэффициент усиления фильтра будет равен произведению коэффициентов отдельных каскадов: . АЧХ фильтра Баттерворта наиболее плоская в районе частоты w=0, по сравнению с АЧХ любого другого полиномиального фильтра. Вследствие этого ее называют максимально плоской. Следовательно, для диапазона низких частот (полосы пропускания) данный фильтр наилучшим образом отображает идеальную характеристику. Однако в полосе частот, находящихся около wс и в полосе задержания, АЧХ фильтра Баттерворта заметно уступает характеристике фильтра Чебышева.

______________________________________________________________________________________________________________________________________

Построение любого графика функции в Excel начинается с создания таблицы, в которой устанавливается зависимость между аргументами, которых может быть несколько, и функцией. К созданию таблицы следует отнестись внимательно, так как этот момент является ключевым при построении диаграммы.

В самом начале создания таблицы определяется шаг изменения аргумента. Иногда уже после создания диаграммы приходится несколько раз менять шаг или начальные и конечные значения функции. В результате нескольких таких итераций определяются оптимальные параметры диаграммы, и график приобретает лучшую наглядность. Дело в том, что большое количество функций имеет несколько минимумов и максимумов, которые не всегда удается отразить с первого раза. Такая же ситуация складывается при графическом поиске корней уравнений, решении неравенств графическим путем или нахождении точек пересечения функций.

С помощью данных, взятых из материалов по дисциплине «Схемотехника ЭВМ» можно начинать моделирование.

Внесем в Excel данные, по которым будет строится график.

Для более четкого постоение графика берется шаг с размером 0,05.

Всю колонку нам строить не надо, достаточно будет задать начальное и следующее значение, выделить их и растянуть на определенное колличесво ячеек.

Программа MS Excel сама просчитает интервал между начальным и последующим значением и в последствии будет выводить значение сама.

MS Excel так же просчитывает формулу и выводит конечный результат.

Три значения n были взяты исходя из порядка фильтра, и чтобы была видна ступенчатость на графике.

Выходные значения по которым строются графики берутся из этой формулы =$B$5/КОРЕНЬ(1+A5^(2*$C$5)), к каждой ячейки привязывается её значение, которые было в нее введено.

A5- это номер ячейки, при перемещении вниз по указанной формуле ячейка будет менять свой номер и будет получать значение ячейки с которой будет проводится данная математическая операция.

$B$5- это номер фиксированной ячейки, то есть при перемещении шаг за шагом вниз и высчитывании результата колонки w/w0.

Все простейшие математические операции над числами в MS Excel такие же как и в любой другой программе.

Создание презентации и привязывание к ней созданных объектов

Последовательность действий:

1. Вставка. swf объекта в MS Powerpoint: PowerPoint 2003, PowerPoint 2002 и PowerPoint 2000.

2. Добавление элемента управления ActiveX объекта Shockwave Flash к слайду или форме.

Для добавления элемента управления объекта Shockwave Flash к слайду выполните следующие действия.

	·  Откройте PowerPoint и выберите слайд для вставки элемента управления.
	·  Если панель инструментов «Элементы управления» не отображается, в меню Вид выберите Панели инструментов и далее Элементы управления.
	·  На панели инструментов «Элементы управления» нажмите кнопку Другие элементы, затем выберите Shockwave Flash Object. Примечание. Чтобы на панели инструментов «Элементы управления» отображался элемент управления Shockwave Flash Object, на компьютере должна быть установлена программа Shockwave Flash.
	·  Выберите местоположение элемента управления в слайде. Теперь в слайде отображается элемент управления ActiveX объекта Shockwave Flash.

Подключение к файлу анимации Shockwave Flash

Чтобы предоставить элементу управления Shockwave Flash возможность воспроизведения файла анимации Flash, выполните следующие действия.

	·  Правой кнопкой мыши щелкните вставленный элемент управления Shockwave Flash, затем выберите Свойства.
	·  Выберите свойство Movie. В поле Значение введите полный URL-адрес или путь файлу *.swf для воспроизведения.
	·  Убедитесь, что для свойства Playing установлено значение True. Примечание. Из-за наличия этой ссылки в элементе управления ActiveX средство упаковки презентаций не может упаковать файл анимации Flash. Если планируется использование этой анимации на другом компьютере, используйте один из следующих способов. ·  Разместите файл анимации на общем сетевом ресурсе или веб-сервере. - или- ·  Скопируйте файл анимации отдельно, затем в свойствах элемента управления обновите путь к этому файлу.

PowerPoint 2007

Убедитесь, что на компьютере установлен проигрыватель Flash. Затем выполните следующие действия.

	·  В PowerPoint откройте слайд для воспроизведения анимации в обычном режиме просмотра.
	·  Нажмите кнопку Microsoft Office, затем выберите Параметры PowerPoint.
	·  Выберите Основные, затем в области Основные параметры работы с PowerPoint установите флажок Показывать вкладку "Разработчик" на ленте и нажмите кнопку OK.
	·  На вкладке Разработчик нажмите кнопку Другие элементы управления в группе Элементы управления.
	·  В списке элементов управления выберите Shockwave Flash Object, нажмите кнопку OK и выберите местоположение элемента управления на слайде.
	·  Измените размер элемента управления с помощью маркеров.
	·  Щелкните объект Shockwave Flash правой кнопкой мыши, затем выберите Свойства.
	·  На вкладке Alphabetic выберите свойство Movie.
	·  В столбце значения (пустая ячейка рядом с Movie) введите полный путь, включая имя файла (например, C\:MyFile. swf) или URL-адрес файла Flash для воспроизведения.

После выполнения всех пунктов появляется на рабочем поле окошко с перекрестием,

можно запустить его чтобы до конца убедится, что вставили правильно.

Теперь остается перенести график, сделанный в MS Excel.

График привязан к файлу, с которого его перетащили.

Экселевский файл будет служить для изменения диаграммы, меняя определенные параметры.

Получается общий шаблон, в которой слева анимационный объект, а справа смоделированный график схемы, который меняется в интерактивном режиме при изменении его

Заключение

Презентация готова, но надо её правильно продемонстрировать.

В аудиторных занятиях преподаватель появляется с ноутбуком, чтобы демонстрировать электронный материал, присоединяет ноутбук к проектору.

Исходя из этого получается разделение на два монитора, на одном преподаватель может менять параметры схемы, а на другом демонстрировать полученный результат в реальном времени.

·  Были сформулированы требования к презентациям учебных занятий по дисциплинам электронного цикла.

·  Проанализированы возможности программных средств с позиции анимирования электрических процессов, а также моделирования их режимов.

·  Предложен и утвержден метод решения данной задачи.

·  Разработан тестовый пример с элементами анимирования и моделирования электрической схемы.