Multisim在數(shù)字電子技術(shù)教學中的應(yīng)用

楊昌億 唐琳 趙玲峰

摘要：本文從全新的角度來設(shè)計三個開關(guān)控制一燈。結(jié)合數(shù)字電路的邏輯設(shè)計和電路的分析設(shè)計，分析出開關(guān)的選型和線路連接。利用其強大的虛擬仿真測試功能，解決以往的電子電路設(shè)計受硬件條件限制的弊端，提高學生主動學習能力和創(chuàng)新實踐能力，改善數(shù)字電子技術(shù)教學效果。

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

1 緒論

數(shù)字電子技術(shù)是高校電子信息類、電氣信息類等專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課，具有很強的應(yīng)用性和實踐性。其目的是使學生不僅理解數(shù)字電路的工作原理和邏輯功能，掌握其分析和設(shè)計方法，更要設(shè)計出滿足要求的數(shù)字電路。即該課程不僅有邏輯性強的理論知識，還有很多應(yīng)用性極強的實踐環(huán)節(jié)。因此，教師在講授數(shù)字電子技術(shù)時，又該如何將理論知識和實踐教學相結(jié)合呢？

在實際教學中，我們受限于硬件條件，實驗環(huán)節(jié)的實驗時間相對比較少或者實驗時間安排不合理，根本做不到老師邊講解學生邊實踐操作，使得學生對數(shù)字電子技術(shù)中的基本原理和概念沒有直觀認識，致使課程結(jié)束后，學生都沒能掌握相關(guān)知識或者完全把知識還回給老師。

現(xiàn)在我們在數(shù)字電子技術(shù)教學中引入Multisim軟件，以此為平臺教學，很好得補充了傳統(tǒng)的教學手段。借助Multisim軟件的虛擬仿真測試功能，我們很好地將理論和實踐教學相結(jié)合，除了提高了學生主動學習的興趣，還能幫助他們掌握數(shù)字電子技術(shù)的基本理論和概念。

Multisim 就是一款集合了電路原理設(shè)計與虛擬仿真測試，既可進行電路原理圖設(shè)計，亦可測試電路功能的軟件。本文以Multisim12.0軟件為例，介紹其在數(shù)字電子技術(shù)教學中的應(yīng)用。

2 Multisim軟件介紹

Multisim是業(yè)界一流的SPICE仿真標準環(huán)境，是一個原理電路設(shè)計、電路功能測試的虛擬電路仿真軟件，一個虛擬電子實驗室。它是各種電路教學解決方案的重要基礎(chǔ)，用戶不僅可通過設(shè)計、原型開發(fā)、電子電路測試等實踐操作來提高學生的技能，還可在工程中使用Multisim設(shè)計方法可減少原型迭代次數(shù)并幫助用戶在設(shè)計過程中更及時地優(yōu)化印刷電路板（PCB）設(shè)計。

Multisim的特點包括：①所見即所得的設(shè)計環(huán)境②互動式的仿真界面③動態(tài)顯示元件④具有3D效果的仿真電路⑤虛擬儀器儀表⑥分析功能與圖形顯示窗口。

3 以實例三個開關(guān)控制一盞燈的設(shè)計電路體現(xiàn)Multisim在數(shù)字電子技術(shù)教學中的應(yīng)用

數(shù)字電子技術(shù)的講授任務(wù)包含了基本原理和概念的介紹、邏輯功能分析、數(shù)字電路的分析和設(shè)計等等。假若按照傳統(tǒng)的教學方法來進行講解的話，學生只能基本了解理論部分的知識，對于實踐環(huán)節(jié)中的操作并不能與教師講授同步進行，如果在授課的過程中學生有開小差的情況或者實驗環(huán)節(jié)時間安排較少或者安排不合理時，將達不到教學效果，同時也會影響積極性。本文按照新的教學方法，以Multisim軟件為平臺講解如何實現(xiàn)三個開關(guān)控制一盞燈的電路及設(shè)計。

假設(shè)開關(guān)A、B、C閉合為1，斷開為0，燈L亮為1，燈滅為0。按三變量的格雷碼形式列出真值表后，畫出卡諾圖，發(fā)現(xiàn)真值表也無法再進一步化簡。現(xiàn)在我們從變量的角度分析電路該如何連接。供電電壓送到開關(guān)A，開關(guān)A有1個輸入2個輸出。開關(guān)B接在開關(guān)A的之后，應(yīng)該有2個輸入2個輸出。開關(guān)C接在開關(guān)B的之后，應(yīng)該有2個輸入1個輸出。C的輸出接燈泡L。顯然開關(guān)A、C是單刀雙擲開關(guān)，而開關(guān)B有2個輸入2個輸出，是雙刀雙擲開關(guān)。假設(shè)B的輸出的兩個狀態(tài)：1態(tài)和0態(tài)，分別如圖1、圖2所示。

由于開關(guān)C的2個輸入要接在開關(guān)B的輸出上，而B的輸出可以是1態(tài)也可以是0態(tài)，因此需要把B輸出的1態(tài)和0態(tài)并接起來，連接到開關(guān)C的輸入端上。結(jié)果如圖3所示。

4 結(jié)語

在數(shù)字電子技術(shù)教學中，通過Multisim軟件平臺對所講理論部分的電路進行虛擬仿真測試，克服了教學過程中受限于硬件條件的弊端，能夠很好地把理論知識和實踐教學相結(jié)合，可以在設(shè)計出滿足要求的電路，激發(fā)學習熱情使得學生主動、積極地設(shè)計電路，取得良好實踐教學效果的同時，提高學生的實踐動手能力和創(chuàng)新能力。

參考文獻：

[1]閻石.數(shù)學電子技術(shù)基礎(chǔ)（第五版）[M].北京：高等教育出版社，2015.

[2]康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)字部分（第五版）[M].北京：高等教育出版社，2013.

基金項目：廣西大學行健文理學院教改課題，Multisim12在數(shù)電教學中的應(yīng)用，項目編號：2013JGLX08