Multisim在数字电子技术教学中的应用

杨昌亿 唐琳 赵玲峰

摘要：本文从全新的角度来设计三个开关控制一灯。结合数字电路的逻辑设计和电路的分析设计，分析出开关的选型和线路连接。利用其强大的虚拟仿真测试功能，解决以往的电子电路设计受硬件条件限制的弊端，提高学生主动学习能力和创新实践能力，改善数字电子技术教学效果。

关键词：Multisim；数字电子技术；虚拟仿真

1 绪论

数字电子技术是高校电子信息类、电气信息类等专业的一门重要专业基础课，具有很强的应用性和实践性。其目的是使学生不仅理解数字电路的工作原理和逻辑功能，掌握其分析和设计方法，更要设计出满足要求的數字电路。即该课程不仅有逻辑性强的理论知识，还有很多应用性极强的实践环节。因此，教师在讲授数字电子技术时，又该如何将理论知识和实践教学相结合呢？

在实际教学中，我们受限于硬件条件，实验环节的实验时间相对比较少或者实验时间安排不合理，根本做不到老师边讲解学生边实践操作，使得学生对数字电子技术中的基本原理和概念没有直观认识，致使课程结束后，学生都没能掌握相关知识或者完全把知识还回给老师。

现在我们在数字电子技术教学中引入Multisim软件，以此为平台教学，很好得补充了传统的教学手段。借助Multisim软件的虚拟仿真测试功能，我们很好地将理论和实践教学相结合，除了提高了学生主动学习的兴趣，还能帮助他们掌握数字电子技术的基本理论和概念。

Multisim 就是一款集合了电路原理设计与虚拟仿真测试，既可进行电路原理图设计，亦可测试电路功能的软件。本文以Multisim12.0软件为例，介绍其在数字电子技术教学中的应用。

2 Multisim软件介绍

Multisim是业界一流的SPICE仿真标准环境，是一个原理电路设计、电路功能测试的虚拟电路仿真软件，一个虚拟电子实验室。它是各种电路教学解决方案的重要基础，用户不仅可通过设计、原型开发、电子电路测试等实践操作来提高学生的技能，还可在工程中使用Multisim设计方法可减少原型迭代次数并帮助用户在设计过程中更及时地优化印刷电路板（PCB）设计。

Multisim的特点包括：①所见即所得的设计环境②互动式的仿真界面③动态显示元件④具有3D效果的仿真电路⑤虚拟仪器仪表⑥分析功能与图形显示窗口。

3 以实例三个开关控制一盏灯的设计电路体现Multisim在数字电子技术教学中的应用

数字电子技术的讲授任务包含了基本原理和概念的介绍、逻辑功能分析、数字电路的分析和设计等等。假若按照传统的教学方法来进行讲解的话，学生只能基本了解理论部分的知识，对于实践环节中的操作并不能与教师讲授同步进行，如果在授课的过程中学生有开小差的情况或者实验环节时间安排较少或者安排不合理时，将达不到教学效果，同时也会影响积极性。本文按照新的教学方法，以Multisim软件为平台讲解如何实现三个开关控制一盏灯的电路及设计。

假设开关A、B、C闭合为1，断开为0，灯L亮为1，灯灭为0。按三变量的格雷码形式列出真值表后，画出卡诺图，发现真值表也无法再进一步化简。现在我们从变量的角度分析电路该如何连接。供电电压送到开关A，开关A有1个输入2个输出。开关B接在开关A的之后，应该有2个输入2个输出。开关C接在开关B的之后，应该有2个输入1个输出。C的输出接灯泡L。显然开关A、C是单刀双掷开关，而开关B有2个输入2个输出，是双刀双掷开关。假设B的输出的两个状态：1态和0态，分别如图1、图2所示。

由于开关C的2个输入要接在开关B的输出上，而B的输出可以是1态也可以是0态，因此需要把B输出的1态和0态并接起来，连接到开关C的输入端上。结果如图3所示。

4 结语

在数字电子技术教学中，通过Multisim软件平台对所讲理论部分的电路进行虚拟仿真测试，克服了教学过程中受限于硬件条件的弊端，能够很好地把理论知识和实践教学相结合，可以在设计出满足要求的电路，激发学习热情使得学生主动、积极地设计电路，取得良好实践教学效果的同时，提高学生的实践动手能力和创新能力。

参考文献：

[1]阎石.数学电子技术基础（第五版）[M].北京：高等教育出版社，2015.

[2]康华光.电子技术基础数字部分（第五版）[M].北京：高等教育出版社，2013.

基金项目：广西大学行健文理学院教改课题，Multisim12在数电教学中的应用，项目编号：2013JGLX08