Multisim10在數(shù)字電子技術(shù)課程教學(xué)中的應(yīng)用

摘要 將Multisim仿真軟件融入數(shù)字電子技術(shù)教學(xué)中，能夠克服傳統(tǒng)理論教學(xué)中的不足，使理論與實(shí)驗(yàn)有機(jī)結(jié)合，教學(xué)更靈活、更有效，有利于提高學(xué)生的自學(xué)能力和創(chuàng)新能力。

關(guān)鍵詞 Multisim；數(shù)字電子技術(shù)；仿真

中圖分類號(hào)：G434 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1671-489X(2011)18-0145-02

Application of Multisim10 in Teaching of Digital Electronic Technique//Li Wei， Li Jianzeng， Li Aihua

Abstract The Multisim emulation technique is infused into digital electronic technique teaching， the shortcoming of the traditional procedure of teaching is overcome， theory and experimental are organically combined. Teaching is more vivid， effective and students’ abilities of independent study and innovation are improved.

Key words Multisim；digital electronic technique；simulation

Author’s address Ordnance Engineering College， Shijiazhuang， China 050003

1 引言

數(shù)字電子技術(shù)是電類專業(yè)的重要基礎(chǔ)課程，既有抽象的理論分析又有較具體的實(shí)踐應(yīng)用，在本科教育中起著重要作用。通過對(duì)常用電子器件、數(shù)字電路及其系統(tǒng)的分析，使學(xué)生掌握數(shù)字電子技術(shù)的基本理論和基本技能，該課程的教學(xué)質(zhì)量直接影響到后續(xù)課程的學(xué)習(xí)以及學(xué)生的理論分析和實(shí)踐能力。傳統(tǒng)的理論教學(xué)多采用板書并配以多媒體課件形式，在整個(gè)授課過程中教師只能對(duì)電路原理和運(yùn)行結(jié)果進(jìn)行講解和描述，學(xué)生被動(dòng)地接受知識(shí)，不能完全理解電路工作過程，學(xué)習(xí)積極性沒有完全調(diào)動(dòng)起來，導(dǎo)致教學(xué)效果不理想。為激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和求知欲，將Multisim仿真技術(shù)引入課堂教學(xué)中，將抽象、枯燥的理論轉(zhuǎn)化為形象直觀的教學(xué)內(nèi)容，使學(xué)生在接受理論知識(shí)的同時(shí)，加深對(duì)電路的理解，更容易掌握所學(xué)內(nèi)容，提高學(xué)習(xí)興趣。此外，學(xué)生還可以嘗試通過仿真軟件對(duì)電路進(jìn)行局部改進(jìn)或設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單電路，提高創(chuàng)新能力[1]。

2 Multisim10在數(shù)字電子技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用

Multisim10是一款用于電路設(shè)計(jì)和仿真的EDA工具軟件，為數(shù)字電子技術(shù)仿真提供了豐富的元器件模型，如時(shí)鐘信號(hào)、各類門電路、各種集成組合邏輯門、時(shí)序邏輯門等；同時(shí)它具有強(qiáng)大的分析功能，仿真效果形象生動(dòng)，是電子類專業(yè)課程教學(xué)的首選軟件。數(shù)字電子技術(shù)課程的重點(diǎn)和難點(diǎn)是組合、時(shí)序邏輯電路的分析和設(shè)計(jì)，本文以組合和時(shí)序邏輯電路部分內(nèi)容為例，介紹Multilsim10仿真軟件在教學(xué)中的應(yīng)用。

2.1 Multisim10在組合邏輯電路中的應(yīng)用

對(duì)于具有無存儲(chǔ)記憶功能特點(diǎn)的組合邏輯電路而言，根據(jù)邏輯命題，列出邏輯真值表，寫出邏輯表達(dá)式，然后選擇所用器件，即可完成組合邏輯電路的設(shè)計(jì)。整個(gè)設(shè)計(jì)過程中真值表轉(zhuǎn)換為邏輯表達(dá)式，邏輯表達(dá)式再轉(zhuǎn)換為電路圖的過程繁瑣、易錯(cuò)[2]。利用Multisim10提供的邏輯轉(zhuǎn)換儀可以直觀、方便地實(shí)現(xiàn)真值表、邏輯表達(dá)式、電路圖之間的相互轉(zhuǎn)換，學(xué)生也能更形象地看到經(jīng)分析抽象出來的邏輯器件的輸入、輸出關(guān)系，加深對(duì)理論知識(shí)的理解和掌握。這里以組合邏輯電路中典型的三人表決電路為例，介紹用邏輯轉(zhuǎn)換儀設(shè)計(jì)相應(yīng)的數(shù)字電路。根據(jù)三人表決電路的邏輯要求，在邏輯轉(zhuǎn)換儀中設(shè)定好真值表（圖1）。

圖1中，單擊按鈕，就可得到最簡(jiǎn)的“與或表達(dá)式”Y=AC+AB+BC；單擊按鈕，就可得到由“與門”和“或門”組成的邏輯電路（圖2），邏輯表達(dá)式在圖1中，這與理論分析是一致的；通過單擊按鈕，還可將邏輯表達(dá)式轉(zhuǎn)換為只由“與非門”組成的電路。由此看到應(yīng)用邏輯轉(zhuǎn)換儀設(shè)計(jì)邏輯電路非常方便，而且可以在不同的電路結(jié)構(gòu)之間實(shí)現(xiàn)快速轉(zhuǎn)換。

2.2 Multisim10在時(shí)序邏輯電路中的應(yīng)用

在時(shí)序邏輯電路中，計(jì)數(shù)器是典型的電路。由于種類繁多，功能控制端各不相同，學(xué)生無法真實(shí)地感受電路的可實(shí)現(xiàn)性。用Multisim10進(jìn)行實(shí)時(shí)電路仿真，并用虛擬儀器中的邏輯分析儀查看電路時(shí)序圖，用虛擬數(shù)碼管顯示計(jì)數(shù)結(jié)果，或者通過虛擬指示燈查看計(jì)數(shù)器的輸出狀態(tài)[3]，可以很好地將器件與功能聯(lián)系起來，在驗(yàn)證電路功能正確性的同時(shí)，也加深對(duì)所學(xué)電路功能的理解，增強(qiáng)學(xué)生主動(dòng)思考問題和創(chuàng)新的能力。

例如，用同步四位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS161實(shí)現(xiàn)七進(jìn)制計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)范圍為5～11，要求循環(huán)計(jì)數(shù)。根據(jù)題目要求，采用置位法進(jìn)行設(shè)計(jì)，計(jì)數(shù)器預(yù)置數(shù)為5，二進(jìn)制數(shù)為0101，當(dāng)計(jì)數(shù)到11時(shí)，計(jì)數(shù)器從5開始重新計(jì)數(shù)。首先根據(jù)題目要求和分析，連接仿真電路，如圖3所示，用頻率500 Hz的信號(hào)發(fā)生器，產(chǎn)生占空比為50%的方波，然后運(yùn)行仿真電路，以4個(gè)藍(lán)色的指示燈查看計(jì)數(shù)器的輸出狀態(tài)；打開邏輯分析儀，查看一個(gè)計(jì)數(shù)周期的計(jì)數(shù)情況，從邏輯分析儀中可以看出計(jì)數(shù)從0101到1011（十進(jìn)制的5～11）的計(jì)數(shù)過程，如圖4所示；從數(shù)碼管觀察顯示數(shù)字從5～9、a、b，即從5～11的循環(huán)計(jì)數(shù)過程[4]。

3 結(jié)束語

將Multisim軟件應(yīng)用于數(shù)字電子技術(shù)課程教學(xué)，可以幫助學(xué)生加深對(duì)理論知識(shí)的理解和對(duì)重點(diǎn)、難點(diǎn)問題的掌握，使教學(xué)的內(nèi)容更加完善，課堂教學(xué)更加生動(dòng)活潑，課堂的實(shí)驗(yàn)演示也更加靈活方便。由此較好地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和效率，激發(fā)學(xué)生的鉆研精神，鍛煉學(xué)生的創(chuàng)新能力。

參考文獻(xiàn)

[1]聶典.Multisim 10計(jì)算機(jī)仿真在電子電路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[M].北京:電子工業(yè)出版社，2009

[2]閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].5版.北京:高等教育出版社，2006

[3]孫曉艷.基于Multisim的電子電路課堂教學(xué)[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2006，29(24):142-144

[4]韓進(jìn).EDA仿真技術(shù)在“數(shù)字邏輯”教學(xué)實(shí)踐中的應(yīng)用[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2005，24(5):40-42

注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請(qǐng)以PDF格式閱讀原文