浅谈仿真软件在数字电子技术教学中的重要性

摘 要：《数字电子技术》是电子电气类专业的一门重要基础课，本文从理论课和实验课两方面分析了现有教学方式的优势和弊端，结合课程具体内容详细阐述了将仿真软件应用到课程教学中的重要性。

关键词：数字电路；Multisim；仿真

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.23.101

0 引言

《数字电子技术》是电气工程及其自动化等电子电气类专业的重要入门专业基础课，通过本课程的学习主要使学生掌握电子元器件的逻辑功能、数字电路分析与设计方法。本课程内容较抽象，整体难度不大，一般学时较少。目前，大多数学校该课程都采用多媒体教学方式，这种教学方式避免教师浪费大量时间板书绘制电路图，但是同时也容易造成教学进度过快和教学内容的堆砌，学生普遍反映课堂上讲的电路功能过于抽象，不能完全理解电路的工作过程。而实验课与理论课的教学进度一般不能完全一致，且实验内容受学时限制不可能做到面面俱到，长此以往便形成学习倦怠，影响教学效果。

1 Multisim 10软件简介

Multisim是加拿大IIT（interactive image tech-nologies）公司在EWB（electronics work bench）基础上推出的优秀EDA电子电路仿真设计软件，适用于模拟和数字电路的设计，具有强大分析、仿真电路功能，界面友好，操作方便，元器件丰富，仿真结果形象生动。

2 仿真软件在教学中的应用

2.1 理论教学实例

将Multisim引入课堂，可以解决实践与课本相脱离的问题。在进行理论课教学时，教师可以先讲解知识点，设计出电路，之后可以在Multisim软件上将设计好的电路连接起来，在大屏幕上向学生展示实验结果。这样学生在学习理论知识的同时就将其应用到实践当中，增加了感性认识，更好地理解电路运行过程，降低了学习的难度，从而形成良性循环，提高学习积极性和学习效率。

例如，组合逻辑电路的设计是根据给定的逻辑功能，设计出实现这一功能的最简组合逻辑电路。交通信号灯即通常所说的红绿灯对于交通的正常运行起着非常重要的协调作用。若恰好在上下班高峰期红绿灯出现故障，则会给交通安全带来巨大隐患。现需设计一个交通灯故障监测报警电路，任何时刻红、黄、绿灯须有且仅有一盏灯亮，否则为故障状态，此时要求电路发出报警信号。

分别用R、Y、G三个变量分别代表红黄绿三盏灯的状态，灯亮为1灭为0，用F来表示监测结果，有故障为1正常为0。根据组合逻辑电路的设计方法，经过列写真值表、写出逻辑表达式并进行化简变换，得出输出的最简与非—与非式为：

最后可以画出逻辑电路图，至此该问题已解决，理论教学过程结束。但是学生此时往往并不完全理解设计好的电路究竟如何监测红绿灯故障，或者根本无法验证所设计的电路究竟能不能完成监测任务。于是教师可以在Multisim软件上将设计好的电路连接起来，电路图如图1所示。分别用一个单刀双掷开关模拟灯的两种状态，开关打到上面灯亮，输入为1，开关打到下面灯不亮，输入为0。用一个发光二极管指示输出信号，输出为0时，交通灯运行正常，发光二极管不亮，输出为1时，表示出现故障，发光二极管点亮发出报警信号。

图1所示交通灯状态为红灯和绿灯同时亮起，此时发光二极管点亮，发出故障报警信号，提醒监测人员注意。

教师可以将三盏灯可能出现的八种状态全部演示给学生观看，验证电路正确性的同时加深了对题目和电路功能的理解，教学效果能够得到显著提高。另外，学生还可以在课后对电路进行改进，巩固知识的同时锻炼的动手和创新能力。

2.2 仿真软件在实验教学中的应用

目前数字电路实验主要采用实验箱来完成，该方式的主要优点是能够锻炼学生的动手能力。让学生接触到实际的芯片，可以提高学生连接复杂电路和排查电路故障的能力，但是也存在诸多弊端。

（1）Multisim软件进行实验教学则不会发生仪器仪表损坏，芯片烧毁，大大降低教学成本。在以往实验过程中，由于学生错误操作或其它各种原因造成的芯片损坏几乎不计其数，严重影响实验效率；

（2）软件验证实验结果更加生动方便。由于理论课上没有直观的认识和深刻的理解，学生连接完线路之后验证结果时一般都是机械地对照真值表，无法理解电路功能，这样根本不能达到实验目的；

（3）电路较复杂时学生在实验中连接线路往往会花掉绝大部分时间，几乎没有时间思考实验结果；

（4）由于实验设备等条件限制，无法开展综合性实验。在实验中引入仿真设计软件，结合传统的实验教学，就可以增开大量设计性和综合性实验，在激发学生学习兴趣的同时，培养了学生的创新能力和动手能力。

3 结论

综上，仿真软件无论在数字电路理论课教学还是在实验课教学中都能够起到很好的辅助作用，将仿真软件与课件、板书、实验室有机结合起来，一定能够使数字电路及其它许多专业课程的教学效果得到很大提高！

参考文献：

[1]孙晓艳.基于Multisim的电子电路课程教学[J].现代电子技术，2006，29（24）：142-144.

[2]郭映.Multisim10仿真软件在数字电路教学中的应用[J].计算机与现代化，2010（07）：162-165.

[3]刘刚.Multisim&Ultiboard10原理图与PCB设计[M].北京：电子工业出版社，2009.

项目基金：渭南师范学院校级项目（14YKP019）

作者简介：陈炜（1984-），女，河南淮阳人，讲师。endprint