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Multisim仿真软件在数字电子技术教学的应用

暑假社会实践报告 时间:2022-02-13 10:08:28


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(广东省粤东高级技工学校 广东·汕头 515041)

摘 要 数字电子技术教学中引入Multisim仿真软件,可将枯燥无味的电路工作过程通过仿真演示直观的展现在学生面前,有很好的辅助教学效果。Multisim仿真软件是当前全球较好的仿真软件,其界面简洁,功能丰富,操作简单,在工程设计与课堂教学中均可大量应用。我们以3-8线译码器为例,在进行基本理论教授的基础上进行电路仿真,通过仿真操作可以让学生感性了解电路原理,通过仿真可以生动的展现Multisim仿真软件的强大功能,能有效地提高教学质量。

关键词 Multisim 仿真 数字电子技术

中图分类号:G712 文献标识码:A

1引言

数字电子技术专业课是中高等职业学校电子专业、电工专业、计算机专业及其它相关专业的必修课。该课程是一门专业性较强的专业基础课,其教学是以理论课辅以课程实验和课程实践等教学环节构成。但在一些缺少实验设备的学校,教师的教与学生的学存在很大的难度。传统的板书或多媒体课件教学很难满足该课程的教学需求,理论讲授与实践演示相脱节难以通过直观现象向学生展示理论知识,使得该课程教学效果不佳,知识讲授枯燥无味,学生兴趣不高等问题出现,难以提高教学质量。

随着计算机技术的发展,在教学中应用Multisim计算机仿真设计软件辅以生动的仿真演示,作为理论教学的补充,为传统的教学注入新活力。这一方法代替了费时费力制作的实验电路,可以大大减轻验证阶段的工作量,实现了理论分析与验证同步进行,其强大的生动直观性、信息的集成性和实时交互性,为数字电子专业课的教学创设了良好的平台,极大地激发了学生的学习兴趣,可以较好地突破教学难点,并能对仿真中产生的各种数据进行保存,为整机检测提供参考数据。该软件预先设计了大量的数字电路芯片模型,既满足了学生的感观要求,又满足了实际教学的仿真技术,还可引导学生在软件上设计并验证,在数字电子专业课的教学当中显得格外重要。

2 Multisim软件简介

Multisim是美国国家仪器有限公司(National Instruments,简称NI)推出的以Microsoft Windows为基础的仿真工具,适用于模拟/数字电路的设计工作。它包括了电路原理图绘制、电路硬件描述语言输入,具有丰富的仿真分析能力。该软件采用交互式界面,操作方便,形象直观,具有相当丰富的元器件库和各类常用的虚拟仪器,同时具有强大的电路和数据分析功能,因而得到了广泛的应用。

3 Multisim仿真软件在数字电子技术教学中的应用

Multisim是用于电子电路设计和仿真的EDA工具软件之一,将其应用到课堂演示教学中,可以对所讲述数字电路的现象进行即使模拟,也可以对电路中各种参数进行即时分析,极大地提高了数字电子技术课程的直观性和趣味性,激发学生的学习兴趣,提高教学质量。

当我们讲授3-8线译码器这一课题时,会谈论该译码器对应的典型集成电路74LS138。

图1:3-8线译码器(低电平输出)集成电路74LS138

该集成电路的功能是:输入为为3位二进制数A、B、C,输出有8个低电平互斥的输出为Y0~Y7,使能输入控制G1高电平有效,G2A、G2B低电平有效。译码表如表1所示。可见,当A、B、C分别为000~1111时,Y0~Y7轮流输出低电平,即译码器输出低电平有效。

表1:3-8线译码器(低电平输出)真值表

3-8线译码器(低电平输出)逻辑表达式为:

我们可以利用Multisim仿真软件对74LS138进行仿真实验,其仿真电路图如图2所示。

图2:74LS138仿真电路

图2:74LS138仿真电路

通过图2可以看到,当K3(G1)打在1(VCC 5V),K4(G2A)和K5(G2B)打在0(接地0V)时,74LS138输入时能有效,由K1、K2和K3组成的3位二进制数A、B、C为000时,Y0输出低电平(即Y0对应LED灯不亮)。通过该仿真软件可以很直观的向学生展示3-8线译码器的工作过程,验证了真值表和表达式,使学生从数字电路学习中得到感性认识,还可根据课本提示,引导学生利用两片3-8线译码器74LS138可以实现4-16线译码功能,如图3所示。图中,4位输入为ABCD,D为最高位。当D=0时,U1工作,输出范围为Y0~Y7;D=1时,U2工作,输出范围为Y8~Y15。

4结论

将Multisim仿真软件引入数字电子技术的课堂教学,可使教学更灵活、形象、更贴近工程实际。有助于加深学生对电路的原理理解,激发学生的主观能动性,激励学生自己分析问题和解决问题,培养学生的创新精神,大大地提高了学生对电子电路学习的兴趣。更能有效的节约教学资源,深化教学改革,提高教学质量。

参考文献

[1] 熊伟,侯传教,梁青,孟涛.Multisim 7电路设计及仿真应用[M].北京:清华大学出版社,2005.

[2] 郑步生,吴渭.Multisim2001电路设计及仿真入门与应用[M].北京:电子工业出版社,2002.

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