EDA技術在《數字電子技術》教學中的應用

【摘 要】本文介紹常用EDA仿真軟件Multisim10的功能和特點，并通過具體的電路，闡述了Multisim10在《數字電子技術》教學中的應用。運用Multisim10仿真軟件對數字電路進行邏輯分析和仿真，結合動手操作練習，克服了傳統理論教學中的不足，提高了《數字電子技術》課程的教學質量，增強了學生的學習興趣。

【關鍵詞】Multisim10 數字電子技術 EDA 仿真 邏輯分析 教學案例

【中圖分類號】G712 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674－4810（2011）14－0081－02

《數字電子技術》是技工學校電子類專業的重要基礎課程之一，其實踐性較強。在傳統的教學方式上，《數字電子技術》課程主要以理論教學為主，隨著集成電路技術和計算機技術的發展及其應用，電子設計自動化（EDA）軟件已成為電子電路系統分析和設計的有力工具。在《數字電子技術》課程教學過程中，通過Multisim10軟件對電路進行仿真、演示，使課堂教學內容更加生動、形象、直觀。

一 EDA仿真軟件Multisim10功能介紹

Multisim10是加拿大圖像交互技術公司（Interactive Image Technoligics簡稱IIT公司）推出的以Windows為基礎的仿真工具，適用于板級的模擬、數字電路板的設計工作。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力，其主要具有以下特點：

1．具有豐富的元件庫

Multisim10主元件庫提供了數千種電路元件，包括基本元件、集成電路、顯示器、單片機等，另外，用戶也可以建立自己的元件庫。

2．強大的分析功能

Multisim10提供了十幾種電路的分析功能，包括直流工作點分析、交流分析、瞬態分析、傅立葉分析、噪聲分析、失真分析、直流掃描分析、靈敏度分析、參數掃描分析、溫度掃描分析、零極點分析、傳遞函數分析、最壞情況分析、蒙特卡洛分析、線寬分析、批處理分析和用戶自定義分析。

3．強大的虛擬儀器儀表功能

Multisim10提供了數字萬用表、函數發生器、雙蹤示波器、邏輯分析儀、頻譜分析儀等十多種虛擬儀器、儀表，操作界面如同在實驗室中親手操作儀器一樣，可非常方便地用于分析研究和教學，邏輯分析儀、網絡分析儀、頻譜分析儀更是一般實驗室不可多得的高檔儀器。

4．高度集成的操作界面

Multisim10將電路原理圖的創建，電路的測試分析和結果的圖表顯示等，全部集成到同一個電路窗口中。圖形界面直觀，操作方便，采用圖形方式建立電路，用戶點擊鼠標就可以完成元件的選擇、拖動、連線以及查看仿真結果。從原理圖的輸入到電路仿真測試都可以通過友好的界面輕而易舉地完成，而且虛擬的測試儀器與實物外形相似。

二 Multisim10在《數字電子技術》教學中的作用

Multisim10 仿真軟件為教學提供了一個很好的實用工具，使教師能夠在教學過程中對數字電路進行現場演示并分析。利用Multisim10中的邏輯分析儀，進行相應電路的邏輯分析，并利用Multisim10進行仿真教學，教師可以深入淺出地分析各種邏輯電路的特性。使用Multisim10軟件輔助教學，使在實驗室才能觀察到的現象，在課堂教學上也能觀察到。比如，要測電路中某個節點的電壓，只需要添加一個萬用表就能看到相應的節點電壓，可以將課堂上的教學內容形象地展現在學生面前，變抽象為直觀，加深學生對理論知識的理解和掌握。實踐證明，Multisim10虛擬電子實驗室仿真分析數據與實際電子電路實驗分析數據非常接近，將Multisim10仿真軟件應用到《數字電子技術》教學中能夠起到很好的教學輔助作用。

三 教學應用實例

1．四位密碼鎖電路的設計

在Multisim10環境中，利用邏輯轉換儀可以實現由電路圖轉換為真值表、真值表轉換為邏輯表達式、邏輯表達式轉換為真值表及邏輯表達式轉換為電路圖等功能。本例以四位密碼鎖電路為例，介紹了用邏輯轉換儀設計相應的數字電路。根據四位密碼鎖電路的邏輯要求，在邏輯轉換儀中設定好真值表（如圖1所示），單擊 按鈕，可以得到最簡與或表達式F=ABCD單擊 按鈕，可以得到由與非門組成的邏輯電路（如圖2所示），邏輯表達式在圖1中，這與理論析是一致的。通過單擊 按鈕，還可將邏輯表達式轉換為只由與門組成的電路。應用邏輯轉換儀設計邏輯電路非常方便，而且可以在不同的電路結構之間實現快速轉換。

2．74LS160功能仿真

利用集成計數器進行計數分析時，學生往往感覺很難，學習起來也比較吃力，沒有興趣。針對這種課堂積極性不高的情況，教師可以通過兩片74LS160搭建10進制的計數器，用Multism10實驗仿真教學，電路如圖3所示。74LS160的輸出結果通過BCD譯碼顯示器觀察，計數脈沖500HZ的信號源充當產生。按下開關按鈕 仿真開始，可以看到數碼顯示器從0到9變化，到10后自動清零，重新開始計數。

四 結束語

隨著EDA技術的發展，我們將會對《數字電子技術》這門課程的教學不斷改革，尋求最適合學生的教學模式。教師將Multisim10軟件應用在《數字電子技術》教學上，同時借助數字實驗綜合平臺，從而幫助學生加深對理論知識的理解和對重難點問題的掌握，使教學內容更加完善，課堂教學更加生動，提高教學效果。

參考文獻

［1］李忠波.電子設計與仿真技術［M］.北京：機械工業出版社，2004

［2］朱祥賢.數字電字技術項目教程［M］.北京：機械工業出版社，2010

〔責任編輯：陳晨〕