電路仿真是一種計算機軟件模擬電子電路或系統行為的技術。無需實際構建電路或系統，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進行故障排除以收集數據的有用工具。這允許設計者在實際構造系統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的情況下探索替代設計的優點。通過在設計階段而不是構建階段調查特定設計決策的影響，構建系統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就可以驅動無限數量的LED嗎？是的，移位寄存器將幫助您實現這一魔力。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的情況下獲得適當的亮度非常重要。

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為零。因為Tinkercad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”模式使用圖形環境開發程序。這對制造商和制造商非常有幫助。沒有編程經驗的業余愛好者。

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

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

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整時間。連接蜂鳴器以設置警報。 LM35 IC用于顯示感應環境的溫度。環境光傳感器用于測量勒克斯。

數字按鈕開關用于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

模擬電路并調整程序和電阻值后，實際上是實現電路的最佳時機。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一個實用的電路。面包板電路有一些優點和缺點。面包板電路的主要優點是它易于修改，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逐步實現自制PCB。

2。 pinomelean的PCB制作指南

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審核編輯黃宇