Multisim10仿真軟件在數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

師彥榮，曾 偉

（四川理工學(xué)院，四川 自貢 643000）

Multisim10仿真軟件在數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

師彥榮，曾 偉

（四川理工學(xué)院，四川 自貢 643000）

為了提高數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量,加強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)技能和創(chuàng)新能力，文章提出了將Multisim10軟件與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)相結(jié)合，通過(guò)對(duì)74LS138D功能的講解介紹仿真軟件在數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用。研究表明，運(yùn)用Multisim10的仿真功能可以提高實(shí)驗(yàn)的效率和學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，對(duì)于幫助學(xué)生加深對(duì)理論知識(shí)的理解和自主思考問(wèn)題、解決問(wèn)題起著非常重要的作用。

Multisim10；數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)；仿真軟件；74LS138D

1 引言

數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)是計(jì)算機(jī)相關(guān)專(zhuān)業(yè)和電子類(lèi)相關(guān)專(zhuān)業(yè)的必修實(shí)驗(yàn)課。通過(guò)基礎(chǔ)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)逐步使學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)基本技能，培養(yǎng)學(xué)生分析、解決問(wèn)題的能力，進(jìn)而提高綜合素質(zhì)。現(xiàn)階段的實(shí)驗(yàn)教學(xué)主要還是在實(shí)驗(yàn)箱或者電路板上搭建電路進(jìn)行，這種傳統(tǒng)的方式容易受實(shí)驗(yàn)室條件的限制，比如說(shuō)實(shí)驗(yàn)儀器老化、環(huán)境溫度影響造成實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的誤差，在設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的開(kāi)展上會(huì)遇到困難，并且由于電子技術(shù)日新月異的發(fā)展，實(shí)驗(yàn)室元器件和儀器的品種跟不上科技更新的速度[1]。隨著EDA技術(shù)的發(fā)展和計(jì)算機(jī)的大量普及，將計(jì)算機(jī)電路仿真軟件教學(xué)和實(shí)驗(yàn)傳統(tǒng)教學(xué)結(jié)合起來(lái)就成為了必然[2]。在一系列的仿真軟件中，Multisim電路仿真軟件是普遍推廣使用的。將Multisim仿真軟件引入到數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，有利于克服實(shí)驗(yàn)室硬件設(shè)施不足的缺點(diǎn)，拓展實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，提高學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力。

2 Multisim10軟件介紹

Multisim10是美國(guó)國(guó)家儀器（NI）有限公司推出的以Windows為基礎(chǔ)的仿真工具，適用于板級(jí)的模擬/數(shù)字電路板的設(shè)計(jì)工作。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語(yǔ)言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力。Multisim10用軟件方法虛擬電子元器件和電子、電工儀器儀表，實(shí)現(xiàn)了“軟件即元器件”和“軟件即儀器”。[3]其主要特點(diǎn)是：

（1）豐富的元器件庫(kù)：Multisim10提供數(shù)千種電路元器件供實(shí)驗(yàn)選用，同時(shí)用戶也可以新建或編輯新的元器件庫(kù)。[4]

（2）充足的虛擬儀器：除了有一般實(shí)驗(yàn)室用的萬(wàn)用表、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器、雙蹤示波器、直流電源，還有實(shí)驗(yàn)室少有的儀器，如波特圖儀、字信號(hào)發(fā)生器、邏輯分析儀、頻譜分析儀、網(wǎng)絡(luò)分析儀等。

（3）詳細(xì)的分析功能：提供了電路的瞬態(tài)和穩(wěn)態(tài)分析，器件的線性和非線性分析等19種分析方法，幫助分析電路的性能。

3 Multisim10進(jìn)行仿真的基本步驟

（1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容從元件庫(kù)選擇元件放到工作區(qū)；

（2）將工作區(qū)中的元件按照電路布局進(jìn)行放置，用導(dǎo)線將元件連接起來(lái)，并設(shè)置好元件參數(shù)和模型；

（3）在電路中放置需要觀測(cè)的節(jié)點(diǎn),連接電壓表、電流表和示波器、信號(hào)發(fā)生器等儀器；

（4）根據(jù)測(cè)試要求設(shè)定儀器參數(shù)，進(jìn)行電路仿真、觀測(cè)；

（5）分析仿真結(jié)果，若結(jié)果不正確，調(diào)整元器件和儀器的參數(shù)；

（6）保存電路圖，打印仿真結(jié)果。

4 Multisim10在數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用

下面以3線-8線譯碼器74LS138D[5]功能測(cè)試為例，介紹仿真軟件的使用。

在元器件庫(kù)中選取芯片74LS138D，在圖像編輯器中繪制測(cè)試電路，如圖1所示。在信號(hào)輸入端連接字信號(hào)發(fā)生器XWG1，在信號(hào)輸出端連接邏輯分析儀XLA1，并在輸入輸出端連接上邏輯指示燈，用以判斷信號(hào)的高低電平。

字信號(hào)發(fā)生器是一個(gè)通用的數(shù)字激勵(lì)源編輯器，它可以產(chǎn)生32位同步數(shù)字信號(hào)，在數(shù)字電路測(cè)試中應(yīng)用十分靈活。設(shè)置字信號(hào)的起始地址為000，終止地址為111，字信號(hào)的輸出方式為Cycle（循環(huán)），設(shè)置后字信號(hào)從起始地址開(kāi)始逐條輸出[6～7]，如圖2所示。

邏輯分析儀用于對(duì)數(shù)字邏輯信號(hào)的高速采集和時(shí)序分析，可以同步記錄和顯示16路數(shù)字信號(hào)，如圖3所示，邏輯分析儀顯示出輸入輸出多路波形，通過(guò)波形變化，可以清晰觀察到譯碼器的工作狀態(tài)[8]。仿真結(jié)果符合74LS138D的工作原理。

5 結(jié)論

運(yùn)用multisim10可以進(jìn)行復(fù)雜的電路設(shè)計(jì)，如多路智力搶答器、電子秒表的設(shè)計(jì)等，并且能對(duì)傳統(tǒng)的數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行很好的補(bǔ)充：

（1）現(xiàn)有的信號(hào)發(fā)生器不能產(chǎn)生多路同步信號(hào)，現(xiàn)常用的雙蹤示波器無(wú)法觀察多路信號(hào)波形。而在multisim10軟件中，字信號(hào)發(fā)生器和邏輯分析儀這兩個(gè)虛擬儀器則可以很好地解決這個(gè)問(wèn)題。

（2）設(shè)計(jì)性、綜合性實(shí)驗(yàn)操作中，由于電路復(fù)雜，連接的導(dǎo)線很多，線路出現(xiàn)故障時(shí)容易對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響，檢查起來(lái)也比較有難度。通過(guò)multisim10軟件，學(xué)生可以先在計(jì)算機(jī)上對(duì)電路進(jìn)行設(shè)計(jì)和仿真，通過(guò)反復(fù)實(shí)驗(yàn)得到測(cè)量結(jié)果，然后在實(shí)驗(yàn)箱上進(jìn)行電路的搭建，從而提高實(shí)驗(yàn)的效率和準(zhǔn)確度[9～10]。

（3）multisim10的元器件庫(kù)中有豐富的元器件，可以任意選用，這樣可以克服實(shí)驗(yàn)室在元器件的品種、規(guī)格、數(shù)量上不足的限制，減少對(duì)實(shí)驗(yàn)耗材的消耗。

計(jì)算機(jī)仿真與虛擬儀器對(duì)實(shí)驗(yàn)教師的教學(xué)是一個(gè)很好的提高和促進(jìn)。學(xué)生可以很好地把學(xué)到的理論知識(shí)用計(jì)算機(jī)仿真表現(xiàn)出來(lái)，這樣極大地提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和積極性，真正做到了變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)。

［1］張冬梅，陳奎英. 基于multisim10的積分運(yùn)算電路的仿真[J]. 安徽科技學(xué)院學(xué)報(bào)，2010，24（4）：13-16.

［2］魯世斌，范程華，蔣先偉. multisim10在數(shù)字電子技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用[J].合肥師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2010，28（3）：51-53.

［3］張志立.基于Multisim技術(shù)的電路實(shí)驗(yàn)[J].科學(xué)與技術(shù)，2010，8（1）：15-18.

［4］郭映.Multisim10仿真軟件在數(shù)字電路教學(xué)中的應(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)與現(xiàn)代化，2010，（7）：162-165.

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［7］任駿原.Multisim在觸發(fā)器工作波形分析中的應(yīng)用[J].電子技術(shù)，2010，3：184-186.

［8］馬敬敏.用Multisim仿真分析數(shù)據(jù)選擇器的工作過(guò)程[J].電子技術(shù)，2010，4：186-190.

［9］高文煥.電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2004.

［10］陳大欽.電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)——電子電路實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)、仿真（第二版） [M].北京：高等教育出版社，2000.

The Application of Multisim10 Simulation Software in Digital Electronic Technology Experiment

SHI Yan-rong, ZENG Wei
（Sichuan University of science & engineering,Zigong643000,China）

In order to improve the teaching quality and the students’ ability of study and innovation in. digital Electronic Technology experiment. The combination of the Multisim10 and the traditional experiments teaching were introduced in this paper, and the application of simulation software in digital circuit experiment was describes by the interpretation of the 74LS138D, the results show that the application of simulation function of Multisim10 can improve the efficiency of experiments and students’ motivation, the ability of students in understanding the theory and independent thinking、 problem solving was also improved by his means.

multisim10; digital circuit experiment; simulation software; 74LS138D

TN709

A

1681-1070（2011）05-0042-03

2011-03-23

師彥榮（1984—），女，重慶人，初級(jí)實(shí)驗(yàn)師，電子科技大學(xué)在讀研究生，研究方向?yàn)樾盘?hào)與信息處理。