基于Multisim和Authorware的電路與電子技術(shù)仿真實(shí)驗(yàn)平臺設(shè)計(jì)

周圍+于波

摘要：基于Multisim和Authorware軟件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了電路與電子技術(shù)仿真平臺。通過Multisim軟件對電路分析基礎(chǔ)、數(shù)字電子技術(shù)、低頻電子線路和高頻電子線路中的各種功能電路進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過Authorware軟件對該仿真平臺進(jìn)行交互界面的開發(fā)，通過簡單的操作即可實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)電路及綜合電路的功能驗(yàn)證及仿真波形的可視化，并可通過修改電路參數(shù)來觀察和分析不同參數(shù)設(shè)置對電路的影響。

關(guān)鍵詞：Multisim；Authorware；仿真實(shí)驗(yàn)；平臺設(shè)計(jì)

中圖分類號：TP319；TN791 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）33-0277-02

一、前言

電路與電子技術(shù)課程包括電路分析基礎(chǔ)、數(shù)字電子技術(shù)、模擬電子技術(shù)（低頻電子線路、高頻電子線路）作為電類專業(yè)的重要專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課，在專業(yè)課程體系中起到承上啟下的作用。本文將以電路與電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程體系作為出發(fā)點(diǎn)，通過“以實(shí)驗(yàn)引導(dǎo)理論的提出，以理論解釋實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，以實(shí)驗(yàn)加深理從根本上完善電路與電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，提論的應(yīng)用”三步走實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)與理論的有效結(jié)合。

二、實(shí)驗(yàn)教學(xué)“三步走”的提出

本文是以電路分析基礎(chǔ)、數(shù)字電子技術(shù)、模擬電子技術(shù)（即低頻電子線路、高頻電子線路）課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)為對象，通過“以實(shí)驗(yàn)引導(dǎo)理論的提出，以理論解釋實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，以實(shí)驗(yàn)加深理論的應(yīng)用”三步走實(shí)現(xiàn)以上課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系改革和平臺建設(shè)。引導(dǎo)性實(shí)驗(yàn)通過主要仿真實(shí)驗(yàn)平臺實(shí)現(xiàn)，解釋性實(shí)驗(yàn)主要通過實(shí)際實(shí)驗(yàn)操作實(shí)現(xiàn)，綜合性實(shí)驗(yàn)通過仿真實(shí)驗(yàn)平臺設(shè)計(jì)、實(shí)際實(shí)驗(yàn)操作實(shí)現(xiàn)。

三、仿真實(shí)驗(yàn)平臺設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)首先針對電路分析基礎(chǔ)、數(shù)字電子技術(shù)、低頻電子線路、高頻電子線路中的典型電路及其應(yīng)用進(jìn)行仿真開發(fā)。按照課程體系，四門課程開發(fā)的仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目安排如下[1-4]：電路分析基礎(chǔ)仿真實(shí)驗(yàn)平臺實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目包括歐姆定律、基爾霍夫定律、電阻電路、電路定理、RLC電路、三相電路及典型應(yīng)用電路；數(shù)字電路仿真實(shí)驗(yàn)平臺實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目包括基本門電路、組合邏輯電路、觸發(fā)器、時(shí)許邏輯電路、脈沖發(fā)生與整形電路、數(shù)模轉(zhuǎn)換及典型應(yīng)用電路；低頻電路仿真實(shí)驗(yàn)平臺實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目包括基本放大、集成運(yùn)放、功率放大、負(fù)反饋放大、信號處理、波形發(fā)生及典型應(yīng)用電路；高頻電路仿真實(shí)驗(yàn)平臺實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目包括小信號放大、功率放大器、正弦波振蕩、調(diào)制與解調(diào)、變頻及典型應(yīng)用電路。

四、基于Authorware的仿真平臺開發(fā)

Authorware的交互功能是通過交互圖標(biāo)來實(shí)現(xiàn)的。顯示圖標(biāo)首先建立起交互環(huán)境，通過設(shè)置背景、歡迎詞得到如圖1所示的入口界面，在這里歡迎詞設(shè)置成從右側(cè)移動進(jìn)入，并利用等待圖標(biāo)設(shè)置當(dāng)交互功能完成后暫停，以詢問用戶是否進(jìn)入下面的內(nèi)容，并可利用“GoTo（IconID@"目錄"）”命令實(shí)現(xiàn)子頁面向主頁面的返回操作，平臺主界面如圖2所示。

五、仿真電路設(shè)計(jì)與仿真

由于該平臺涉及的電路類型和數(shù)量較多，在這里只選取仿真實(shí)驗(yàn)平臺中的高頻綜合電路進(jìn)行展示。如圖3所示，為通信系統(tǒng)語音信號的調(diào)制與解調(diào)電路，其核心元件為乘法器和AD380，雙擊麥克風(fēng)可進(jìn)行錄音報(bào)訊，通過四蹤示波器可觀察輸出波形，其中A通道（上方黑線）為輸入信號，B通道（中間波形）為調(diào)幅信號，C通道（下方紅線）為解調(diào)信號，如圖4所示，圖為敲擊麥克風(fēng)時(shí)的輸出波形。仿真平臺可隨意修改參數(shù)，以觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

六、結(jié)論

以極具代表性的理論為切入點(diǎn)，開設(shè)的引導(dǎo)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，通過簡單搭接觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，引出相關(guān)理論并詳細(xì)說明。以對理論驗(yàn)證的目的為切入點(diǎn)，設(shè)置以驗(yàn)證性為主的解釋性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，通過調(diào)整實(shí)驗(yàn)參數(shù)及其實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析，實(shí)現(xiàn)對理論知識的消化及總結(jié)。以核心電路功能為切入點(diǎn)，選設(shè)的綜合性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，通過軟、硬件平臺的有效結(jié)合，進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)學(xué)生的自主設(shè)計(jì)能力。通過以上過程，實(shí)現(xiàn)了“以實(shí)驗(yàn)引導(dǎo)理論的提出，以理論解釋實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，以實(shí)驗(yàn)加深理論的應(yīng)用”三步走。

參考文獻(xiàn)：

[1]顏芳，宋焱翼，謝禮瑩.基于Multisim的電路原理課程仿真實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2013，30（5）：59-62.

[2]朱高中.基于Multisim仿真軟件在高頻實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用研究[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2012，29（11）：106-108.

[3]王爾申，龐濤，李鵬.Multismi和Proteus仿真在數(shù)字電路課程教學(xué)中的應(yīng)用[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2013，30（3）：78-81.

[4]劉君，楊曉蘋，呂聯(lián)榮，等.Multisim 11在模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2013，12（2）：95-98.

Platform Design of Simulation Experiment in Circuit and Electronic Technology Based on Multisim and Authorware

ZHOU Wei，YU Bo

（College of Electronic Science，Northeast Petroleum University，Daqing，Heilongjiang 163318，China）

Abstract：The paper introduced a platform design of simulation experiment in circuit and electronic technology based on Multisim and Authorware. It designs various function in basic of circuit analysis，digital electronic technology，low frequency circuit and high frequency circuit by Multisim，and also designs interactive interface of simulation platform by Authorware. It can realize the functional verification of basic circuit and integrated circuits，and it can realize the simulation visualization by simple operation. We can observed and analysed the effect through different parameter settings.

Key words：Multisim；Authorware；simulation experiment；design of platform