基于Multisim仿真的電子電路課程實習

河北農業大學 謝云芳 劉偉娜 韓麗娟

引言

Multisim是美國國家儀器（NI）有限公司推出的基于Windows平臺的仿真工具，適用于包括模擬電路、數字電路等多種電子電路的設計、測試及特性分析，Multisim軟件中器件種類齊全，電路分析功能強大[1-2]。利用該軟件的優勢，我們在電子電路課程實習中增加了基于Multisim的虛擬仿真環節，以改善現有的課程實習中設計電路、改進電路和調試電路的便利性，降低實驗耗材和實驗設備的損壞率，提高搭建實際電路的成功率。

基于Multisim仿真的電子電路課程實習的實施步驟為：（1）教師下達課程實習任務，告知要求電子電路完成實現的基本功能。（2）學生自主設計電路，并應用Multisim軟件進行仿真，調試，確定最終設計方案、電路和元器件。（3）學生根據設計電路購買相應的電子器件，進行實物搭建，調試，完成設計。（4）學生展示實際電路完成的功能，教師點評，實習結束。整個過程中由于學生自主設計方案和電路，還可以在完成教師要求的基本功能的基礎上，再增加實現新的功能，使電子電路功能更完善。這種基于Multisim仿真的電子電路課程實習在檢驗學生對理論的理解程度、鍛煉學生的動手能力、培養學生設計電路思維的養成、激發學生的想象力與創造力、提高教師業務水平等方面都發揮了很大的作用。

1 電子電路課程實習內容簡介

本文以設計實現電機轉速計數系統為例進行分析，要求實現的基本功能為：

（1）應用測速傳感器實現電機轉速的計數，檢測方式為紅外射線中斷；檢測信號當探測到障礙物為高電平，無障礙物或超出探測范圍輸出低電平；輸出為脈沖信號，一個脈沖中斷一次。即電機碼盤上設置一個空格，轉一周，經過空格時檢測到無障礙物，則為低電平，過了空格后有障礙物遮擋為高電平，便輸出一個脈沖信號，在一定時間內對脈沖計數，從而換算出電機轉速。

（2）由計數器對脈沖信號計數，計數結果經LED顯示，計數范圍0～99。即通過兩片74LS160十進制計數器，采用并行進位方式連接，脈沖信號接入74LS160的CLK中，以個位進位輸出作為十位的ENP和ENT輸入。74LS160再連接七段LED顯示譯碼器74LS48，74LS48輸出高電平有效，用以驅動共陰極顯示器顯示數值。

2 基于Multisim構建電子電路仿真

根據電機轉速計數系統實現的基本功能和方法，在multisim10中構建電路進行仿真。部分同學自主設計實現更高級的功能，如實現十位數的動態“零消隱”，即當計數結果不超過10時，十位數的數碼管無顯示，此功能可通過添加一個四輸入或門CD4072B實現。帶有“零消隱”功能的電機轉速計數系統的仿真圖運行狀態如圖1所示，以5V,1HZ的脈沖信號代表一小電機轉速。

圖1 電機轉速計數系統仿真圖

3 總結

本文通過設計一個基于Multisim仿真的電機轉速計數系統，使學生學會了用Multisim仿真軟件設計電路、調試電路，從而設計出正確的方案。實驗證明，按照軟件仿真運行成功的方案，購買元器件搭建的實際電路，可以實現功能要求，提高了搭建實際電路的效率和成功率，培養了學生綜合運用知識和獨立開展實踐創新的能力。