第一篇：EDA軟件MultiSim在電工電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用
EDA軟件MultiSim在電工電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用
揚(yáng)柳林
陳軍靈
（廣西大學(xué)電氣工程學(xué)院，廣西，南寧，530004）
摘要：文章對(duì)MultiSim仿真軟件進(jìn)行了介紹，探討了其在電工電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用，利用該虛擬電子實(shí)驗(yàn)臺(tái)輔助實(shí)驗(yàn)教學(xué)，可以克服傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)中的一些不足，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)更加方便、靈活、直觀，能取得更好的教學(xué)效果。關(guān)鍵詞：電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化（EDA）；虛擬電子實(shí)驗(yàn)臺(tái)；MultiSim；仿真 中圖分類號(hào)：G642.423 0 引言
在科學(xué)技術(shù)日新月異的背景下，隨著教育改革的深入，如何實(shí)現(xiàn)教育技術(shù)現(xiàn)代化、教學(xué) 手段現(xiàn)代化已經(jīng)成為我國(guó)教育改革所面臨的一個(gè)重要課題。目前，在電工電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面，國(guó)內(nèi)多數(shù)高校仍主要采用實(shí)物元器件進(jìn)行硬件連線測(cè)試，大多數(shù)采用面包板或者各種現(xiàn)成的實(shí)驗(yàn)箱。這種傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方式由于受實(shí)驗(yàn)室條件的限制，在給學(xué)生開設(shè)一些擴(kuò)展型、設(shè)計(jì)型以及綜合型實(shí)驗(yàn)時(shí)將會(huì)遇到困難，特別是新器件，新設(shè)備價(jià)格昂貴，一般院校的電子學(xué)實(shí)驗(yàn)室更是無法承受。
隨著電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化（EDA）技術(shù)的發(fā)展，開創(chuàng)了利用“虛擬儀器”、“虛擬器件”在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行電子電路設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)的新方法。目前，在這類仿真軟件中，“虛擬電子實(shí)驗(yàn)臺(tái)”——MultiSim較為優(yōu)秀，其應(yīng)用逐步得到推廣。這種新型的虛擬電子實(shí)驗(yàn)技術(shù)，在創(chuàng)建實(shí)驗(yàn)電路時(shí)，元器件和測(cè)試儀器均可以直接從屏幕圖形中選取，而且軟件中的測(cè)試儀器的圖形與實(shí)物外形基本相似。利用MultiSim仿真軟件進(jìn)行電工電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，不僅可以彌補(bǔ)實(shí)驗(yàn)儀器、元器件短缺以及規(guī)格不符合要求等因素，還能利用軟件中提供的各種分析方法，幫助學(xué)生更快、更好地掌握教學(xué)內(nèi)容，加深對(duì)概念、原理的理解，并能熟悉常用的電工電子儀器的測(cè)量方法，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力和創(chuàng)新能力。虛擬電子實(shí)驗(yàn)臺(tái)MultiSim簡(jiǎn)介
Multisim是加拿大Interactive Image Technologies公司出品的電路模擬軟件，V5以前的 版本稱為Electronics Workbench，從V6開始改為Multisim。在教育界比較流行的Multisim 2001版屬于V6版本，目前Multisim的最新版本是V8。Multisim從V5到V6的功能有很大的擴(kuò)充，特別是增加了VHDL和Verilog HDL模塊，使它成為真正的“數(shù)模VHDL Verilog”的混合電路模擬軟件。
Multisim的主要功能和特點(diǎn)：
? Multisim具有直觀、方便的操作界面，創(chuàng)建電路、選用元器件和虛擬測(cè)試儀器等均 可直接從屏幕圖形中選取，而且提供的虛擬測(cè)試儀器非常齊全，其外觀與實(shí)物外形基本相似，操作這些虛擬設(shè)備如同操作真實(shí)的設(shè)備一樣。
? Multisim極大地?cái)U(kuò)充了元件數(shù)據(jù)庫，特別是大量新增的與現(xiàn)實(shí)元件對(duì)應(yīng)的元件模 型，增強(qiáng)了仿真電路的實(shí)用性，同時(shí)還可以新建或擴(kuò)充已經(jīng)有的元件庫，建庫所需的原器件參數(shù)可以從生產(chǎn)廠商的產(chǎn)品使用手冊(cè)中查到。
? Multisim具有較為完善的電路分析功能，可以完成電路的瞬態(tài)分析和穩(wěn)定分析、時(shí) 域和頻域分析、器件的線性和非線性分析、電路的噪聲分析和失真分析、離散傅里葉分析、電路零極點(diǎn)分析、交直流靈敏度分析等電路分析方法。此外，還可以對(duì)被仿真電路中的元件設(shè)置各種故障，以便觀察到故障情況下的電路工作狀態(tài)。用MultiSim進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)的方法 2.1 構(gòu)造和測(cè)試電路分為以下幾個(gè)步驟：
⑴ 根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容從元件庫選擇元件放到工作區(qū)；
⑵ 將工作區(qū)中的元件按照電路布局進(jìn)行放置，用導(dǎo)線將元件連接起來，并設(shè)置好元件參數(shù)和模型；
⑶ 在電路中需要觀測(cè)的節(jié)點(diǎn)放置、連接電壓、電流表計(jì)和示波器、信號(hào)發(fā)生器等觀測(cè)儀器；
⑷ 根據(jù)測(cè)試要求設(shè)定儀器參數(shù)，進(jìn)行電路仿真、觀測(cè)。2.2 電路仿真運(yùn)行
電路創(chuàng)建完畢，點(diǎn)擊“運(yùn)行”開關(guān)后，就可以從示波器等測(cè)試儀器上讀得電路中被測(cè)數(shù)據(jù)。整個(gè)仿真運(yùn)行過程可分成以下幾個(gè)步驟：
⑴ 數(shù)據(jù)輸入：將已創(chuàng)建的電路圖結(jié)構(gòu)、元器件數(shù)據(jù)讀入，選擇分析方法；
⑵ 參數(shù)設(shè)置：檢查輸入數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，以及電路中的闡述內(nèi)容，對(duì)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置；
⑶ 電路分析：對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行分析，形成電路的數(shù)據(jù)值解，并將所得數(shù)據(jù)送至輸出級(jí)；
⑷ 數(shù)據(jù)輸出：從測(cè)試儀器如示波器或萬用表等上獲得仿真運(yùn)行的結(jié)果。也可以從“分析”欄中的“分析顯示圖”看到測(cè)量、分析的波形圖。MultiSim在電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用舉例
3.1 RLC串聯(lián)電路的響應(yīng)與狀態(tài)軌跡觀測(cè)（電工電路仿真實(shí)驗(yàn)）
二階RLC串聯(lián)電路在電工電路中較為常見，但用傳統(tǒng)的方法講授、觀測(cè)該電路的響應(yīng) 過程是比較抽象、復(fù)雜的，而使用Multisim對(duì)其過渡過程進(jìn)行仿真分析，就可以很方便地研究其過阻尼、臨界阻尼和欠阻尼三種狀態(tài)下的響應(yīng)曲線和狀態(tài)軌跡。
如圖1所示，在Multisim工作區(qū)搭建實(shí)驗(yàn)電路，并設(shè)置好相關(guān)參數(shù)。圖中函數(shù)發(fā)生器 輸出方波信號(hào)，f?600Hz。用示波器觀測(cè)電容兩端電壓，通過鍵盤上的“a”鍵，可以實(shí)時(shí)改變可調(diào)電阻R1值，從而得到三種不同狀態(tài)的響應(yīng)曲線，如圖2所示。
圖1
（a）臨界阻尼
圖2
（b）欠阻尼
二階RLC串聯(lián)電路三種狀態(tài)的響應(yīng)曲線
（c）過阻尼
為了觀測(cè)該電路的狀態(tài)軌跡，需按圖3搭建實(shí)驗(yàn)電路。圖中，函數(shù)發(fā)生器輸出方波信號(hào)，f?600Hz；示波器置于雙蹤工作方式，將電容兩端電壓送入示波器的A端子，電感電流送入示波器的B端子，則從屏幕上就可以顯示出其狀態(tài)軌跡，原理與顯示李薩育圖形一樣。為獲得電感電流，加接了取樣電阻R3，將電流量轉(zhuǎn)變?yōu)槌烧鹊碾妷毫?。由于電阻R3的引進(jìn)，電容電壓值比實(shí)際值偏大，但由于電容的阻抗ZC??R3，所以電阻R3帶來的影響可以忽略不計(jì)。改變可調(diào)電阻R2值，便可觀察振蕩與非振蕩情況下的狀態(tài)軌跡，如圖4所示。
圖3
（c）過阻尼
（b）欠阻尼（a）臨界阻尼
圖4
二階RLC串聯(lián)電路三種狀態(tài)的狀態(tài)軌跡
3.2 晶體管輸出特性曲線測(cè)試(電子電路仿真實(shí)驗(yàn))晶體管輸出特性曲線是描述晶體管各極電流與各極電壓關(guān)系的曲線，對(duì)于了解晶體管性能和晶體管電路分析是非常有用的。傳統(tǒng)的晶體管輸出特性曲線測(cè)試實(shí)驗(yàn)，比較繁瑣，現(xiàn)利用MultiSim強(qiáng)大的仿真分析、數(shù)據(jù)后期處理功能，則可以方便、快捷地測(cè)繪出晶體管輸出特性曲線。
如圖5所示，在MultiSim工作區(qū)中創(chuàng)建測(cè)試電路。點(diǎn)擊Simulate菜單中的Analyses下的DC Sweep Analyses功能，出現(xiàn)圖6所示對(duì)話框，按圖中參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，并將vv1# branch作為output variables。設(shè)置完畢，點(diǎn)擊對(duì)話框上的Simulate，得到圖
8所示晶體管輸出特性曲線。但該曲線與習(xí)
圖晶體管測(cè)試電路圖
慣表示方法不同，縱坐標(biāo)數(shù)據(jù)為負(fù)數(shù)，因此，再利用Multisim的后處理功能（Postprocess），將測(cè)試曲線進(jìn)行簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)運(yùn)算，即輸出數(shù)據(jù)取反，便可得到習(xí)慣表示法。具體參數(shù)設(shè)置如圖7對(duì)話框所示。重畫后的晶體管輸出特性曲線如圖9所示。
圖6
DC Sweep Analyses對(duì)話框設(shè)置
圖7
Postprocess對(duì)話框設(shè)置
圖9
晶體管輸出特性曲線 圖8
晶體管測(cè)試曲線 結(jié)論
從以上列舉的仿真試驗(yàn)中，可以看出，用MultiSim進(jìn)行電工電子虛擬實(shí)驗(yàn)非常方便，現(xiàn)象直觀，結(jié)果精確。這對(duì)電工電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是一種很好的輔助手段。并且，還為學(xué)生進(jìn)行綜合性、創(chuàng)造性實(shí)驗(yàn)提供了一個(gè)廣闊空間。隨著MultiSim應(yīng)用的推廣和深入，其必將在電子工程、信息工程、電氣工程、自動(dòng)控制等領(lǐng)域的輔助教學(xué)中發(fā)揮重要作用。
參考文獻(xiàn)：
[1] Interactive Image Technology Ltd，Multisim V7 User Guide [M]，Canada，2003．
[2] 鄭步生，吳渭，Multisim2001電路設(shè)計(jì)及仿真入門與應(yīng)用[M]，北京：電子工業(yè)出版社，2002．
[3] 康光華，電子技術(shù)基礎(chǔ)（模擬部分），北京：高等教育出版社．
Multisim是加拿大圖像交互技術(shù)公司（Interactive Image Technoligics簡(jiǎn)稱IIT公司)推出的以Windows為基礎(chǔ)的仿真工具，適用于板級(jí)的模擬/數(shù)字電路板的設(shè)計(jì)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。
工程師們可以使用Multisim交互式地搭建電路原理圖，并對(duì)電路行為進(jìn)行仿真。Multisim提煉了SPICE仿真的復(fù)雜內(nèi)容，這樣工程師無需懂得深入的SPICE技術(shù)就可以很快地進(jìn)行捕獲、仿真和分析新的設(shè)計(jì)，這也使其更適合電子學(xué)教育。通過Multisim和虛擬儀器技術(shù)，PCB設(shè)計(jì)工程師和電子學(xué)教育工作者可以完成從理論到原理圖捕獲與仿真再到原型設(shè)計(jì)和測(cè)試這樣一個(gè)完整的綜合設(shè)計(jì)流程。multisim 9概述
Multisim 被美國(guó)NI公司收購以后，其性能得到了極大的提升。最大的改變就是：Multisim 9與LABVIEB 8的完美結(jié)合：
新特點(diǎn)：（1）可以根據(jù)自己的需求制造出真正屬于自己的儀器；
（2）所有的虛擬信號(hào)都可以通過計(jì)算機(jī)輸出到實(shí)際的硬件電路上;
(3)所有硬件電路產(chǎn)生的結(jié)果都可以輸回到計(jì)算機(jī)中進(jìn)行處理和分析。
Multisim 9組成：
1． ―――構(gòu)建仿真電路
2． ―――仿真電路環(huán)境
3． multi mcu------單片機(jī)仿真
4． ――FPGA、PLD，CPLD等仿真
5． ――FPGA、PLD，CPLD等仿真
6． ―― 通信系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)的模塊
7． ―― PCB設(shè)計(jì)模塊：直觀、層板32層、快速自動(dòng)布線、強(qiáng)制向量和密度直方圖
8． －（自動(dòng)布線模塊）
仿真的內(nèi)容：
1． 器件建模及仿真；
2． 電路的構(gòu)建及仿真；
3． 系統(tǒng)的組成及仿真；
4． 儀表儀器原理及制造仿真。
器件建模及仿真：可以建模及仿真的器件：
模擬器件（二極管，三極管，功率管等）；
數(shù)字器件（74系列，COMS系列，PLD，CPLD等）；
FPGA器件。
電路的構(gòu)建及仿真：?jiǎn)卧娐?、功能電路、單片機(jī)硬件電路的構(gòu)建及相應(yīng)軟件調(diào)試的仿真。
系統(tǒng)的組成及仿真：Commsim 是一個(gè)理想的通信系統(tǒng)的教學(xué)軟件。它很適用于如?信號(hào)與系統(tǒng)?、?通信?、?網(wǎng)絡(luò)?等課程，難度適合從一般介紹到高級(jí)。使學(xué)生學(xué)的更快并且掌握的更多。
Commsim含有200多個(gè)通用通信和數(shù)學(xué)模塊，包含工業(yè)中的大部分編碼器，調(diào)制器，濾波器，信號(hào)源，信道等，Commsim 中的模塊和通常通信技術(shù)中的很一致，這可以確保你的學(xué)生學(xué)會(huì)當(dāng)今所有最重要的通信技術(shù)。
要觀察仿真的結(jié)果，你可以有多種選擇：時(shí)域，頻域，XY圖，對(duì)數(shù)坐標(biāo)，比特誤碼率，眼圖和功率譜。
儀表儀器的原理及制造仿真：可以任意制造出屬于自己的虛擬儀器、儀表，并在計(jì)算機(jī)仿真環(huán)境和實(shí)際環(huán)境中進(jìn)行使用。
PCB的設(shè)計(jì)及制作：產(chǎn)品級(jí)版圖的設(shè)計(jì)及制作。
美國(guó)NI公司提出的理念：
“把實(shí)驗(yàn)室裝進(jìn)PC機(jī)中”
“軟件就是儀器
[編輯本段]multisim 10概述
●通過直觀的電路圖捕捉環(huán)境, 輕松設(shè)計(jì)電路
●通過交互式SPICE仿真, 迅速了解電路行為
●借助高級(jí)電路分析, 理解基本設(shè)計(jì)特征
●通過一個(gè)工具鏈, 無縫地集成電路設(shè)計(jì)和虛擬測(cè)試
●通過改進(jìn)、整合設(shè)計(jì)流程, 減少建模錯(cuò)誤并縮短上市時(shí)間
NI Multisim軟件結(jié)合了直觀的捕捉和功能強(qiáng)大的仿真，能夠快速、輕松、高效地對(duì)電路進(jìn)行設(shè)計(jì)和驗(yàn)證。憑借NI Multisim，您可以立即創(chuàng)建具有完整組件庫的電路圖，并利用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SPICE模擬器模仿電路行為。借助專業(yè)的高級(jí)SPICE分析和虛擬儀器，您能在設(shè)計(jì)流程中提早對(duì)電路設(shè)計(jì)進(jìn)行的迅速驗(yàn)證，從而縮短建模循環(huán)。與NI LabVIEW和SignalExpress軟件的集成，完善了具有強(qiáng)大技術(shù)的設(shè)計(jì)流程，從而能夠比較具有模擬數(shù)據(jù)的實(shí)現(xiàn)建模測(cè)量。
電子通信類其它常用的仿真軟件：
System view---數(shù)字通信系統(tǒng)的仿真
Proteus――單片機(jī)及ARM仿真
LabVIEW――虛擬儀器原理及仿真
Multisim 2001 使用簡(jiǎn)介
Multisim是Interactive Image Technologies(Electronics Workbench)公司推出的以Windows為基礎(chǔ)的仿真工具，適用于板級(jí)的模擬/數(shù)字電路板的設(shè)計(jì)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。為適應(yīng)不同的應(yīng)用場(chǎng)合，Multisim推出了許多版本，用戶可以根據(jù)自己的需要加以選擇。在本書中將以教育版為演示軟件，結(jié)合教學(xué)的實(shí)際需要，簡(jiǎn)要地介紹該軟件的概況和使用方法，并給出幾個(gè)應(yīng)用實(shí)例。
第一節(jié) Multisim概貌
軟件以圖形界面為主，采用菜單、工具欄和熱鍵相結(jié)合的方式，具有一般Windows應(yīng)用軟件的界面風(fēng)格，用戶可以根據(jù)自己的習(xí)慣和熟悉程度自如使用。
一、Multisim的主窗口界面。
啟動(dòng)Multisim 2001后，將出現(xiàn)如圖1所示的界面。
界面由多個(gè)區(qū)域構(gòu)成：菜單欄，各種工具欄，電路輸入窗口，狀態(tài)條，列表框等。通過對(duì)各部分的操作可以實(shí)現(xiàn)電路圖的輸入、編輯，并根據(jù)需要對(duì)電路進(jìn)行相應(yīng)的觀測(cè)和分析。用戶可以通過菜單或工具欄改變主窗口的視圖內(nèi)容。
二、菜單欄
菜單欄位于界面的上方，通過菜單可以對(duì)Multisim的所有功能進(jìn)行操作。
不難看出菜單中有一些與大多數(shù)Windows平臺(tái)上的應(yīng)用軟件一致的功能選項(xiàng)，如File，Edit，View，Options，Help。此外，還有一些EDA軟件專用的選項(xiàng)，如Place，Simulation，Transfer以及Tool等。
1.File File菜單中包含了對(duì)文件和項(xiàng)目的基本操作以及打印等命令。命令 功能
New
建立新文件
Open
打開文件
Close
關(guān)閉當(dāng)前文件
Save
保存
Save As
另存為
New Project
建立新項(xiàng)目
Open Project
打開項(xiàng)目
Save Project
保存當(dāng)前項(xiàng)目
Close Project
關(guān)閉項(xiàng)目
Version Control
版本管理
Print Circuit
打印電路
Print Report
打印報(bào)表
Print Instrument
打印儀表
Recent Files
最近編輯過的文件
Recent Project
最近編輯過的項(xiàng)目
Exit
退出Multisim
2.Edit Edit命令提供了類似于圖形編輯軟件的基本編輯功能，用于對(duì)電路圖進(jìn)行編輯。命令 功能
Undo
撤消編輯
Cut
剪切
Copy
復(fù)制
Paste
粘貼
Delete
刪除
Select All
全選
Flip Horizontal
將所選的元件左右翻轉(zhuǎn)
Flip Vertical
將所選的元件上下翻轉(zhuǎn)
ClockWise
將所選的元件順時(shí)針90度旋轉(zhuǎn)
ClockWiseCW
將所選的元件逆時(shí)針90度旋轉(zhuǎn)
Component Properties 元器件屬性 3．View 通過View菜單可以決定使用軟件時(shí)的視圖，對(duì)一些工具欄和窗口進(jìn)行控制。命令 功能
Toolbars
顯示工具欄
Component Bars
顯示元器件欄
Status Bars
顯示狀態(tài)欄
Show Simulation Error Log/Audit Trail
顯示仿真錯(cuò)誤記錄信息窗口
Show XSpice Command Line Interface
顯示Xspice命令窗口
Show Grapher
顯示波形窗口
Show Simulate Switch
顯示仿真開關(guān)
Show Grid
顯示柵格
Show Page Bounds
顯示頁邊界
Show Title Block and Border
顯示標(biāo)題欄和圖框
Zoom In
放大顯示
Zoom Out
縮小顯示
Find 查找
4．Place 通過Place命令輸入電路圖。命令 功能
Place Component
放置元器件
Place Junction
放置連接點(diǎn)
Place Bus
放置總線
Place Input/Output
放置輸入/出接口
Place Hierarchical Block
放置層次模塊
Place Text
放置文字
Place Text Description Box
打開電路圖描述窗口，編輯電路圖描述文字
Replace Component
重新選擇元器件替代當(dāng)前選中的元器件
Place as Subcircuit
放置子電路
Replace by Subcircuit 重新選擇子電路替代當(dāng)前選中的子電路 5．Simulate 通過Simulate菜單執(zhí)行仿真分析命令。命令 功能
Run
執(zhí)行仿真
Pause
暫停仿真
Default Instrument Settings
設(shè)置儀表的預(yù)置值
Digital Simulation Settings
設(shè)定數(shù)字仿真參數(shù)
Instruments
選用儀表（也可通過工具欄選擇）
Analyses
選用各項(xiàng)分析功能
Postprocess
啟用后處理
VHDL Simulation
進(jìn)行VHDL仿真
Auto Fault Option
自動(dòng)設(shè)置故障選項(xiàng)
Global Component Tolerances 設(shè)置所有器件的誤差 6．Transfer菜單
Transfer菜單提供的命令可以完成Multisim對(duì)其它EDA軟件需要的文件格式的輸出。命令 功能
Transfer to Ultiboard
將所設(shè)計(jì)的電路圖轉(zhuǎn)換為Ultiboard（Multisim中的電路板設(shè)計(jì)軟件）的文件格式
Transfer to other PCB Layout
將所設(shè)計(jì)的電路圖以其他電路板設(shè)計(jì)軟件所支持的文件格式
Backannotate From Ultiboard
將在Ultiboard中所作的修改標(biāo)記到正在編輯的電路中
Export Simulation Results to MathCAD
將仿真結(jié)果輸出到MathCAD
Export Simulation Results to Excel
將仿真結(jié)果輸出到Excel
Export Netlist 輸出電路網(wǎng)表文件 7．Tools Tools菜單主要針對(duì)元器件的編輯與管理的命令。命令 功能
Create Components
新建元器件
Edit Components
編輯元器件
Copy Components
復(fù)制元器件
Delete Component
刪除元器件
Database Management
啟動(dòng)元器件數(shù)據(jù)庫管理器，進(jìn)行數(shù)據(jù)庫的編輯管理工作
Update Component 更新元器件 8．Options 通過Option菜單可以對(duì)軟件的運(yùn)行環(huán)境進(jìn)行定制和設(shè)置。命令 功能
Preference
設(shè)置操作環(huán)境
Modify Title Block
編輯標(biāo)題欄
Simplified Version
設(shè)置簡(jiǎn)化版本
Global Restrictions
設(shè)定軟件整體環(huán)境參數(shù)
Circuit Restrictions 設(shè)定編輯電路的環(huán)境參數(shù) 9．Help Help菜單提供了對(duì)Multisim的在線幫助和輔助說明。命令 功能
Multisim Help
Multisim的在線幫助
Multisim Reference
Multisim的參考文獻(xiàn)
Release Note
Multisim的發(fā)行申明
About Multisim
Multisim的版本說明
三、工具欄
Multisim 2001提供了多種工具欄，并以層次化的模式加以管理，用戶可以通過View菜單中的選項(xiàng)方便地將頂層的工具欄打開或關(guān)閉，再通過頂層工具欄中的按鈕來管理和控制下層的工具欄。通過工具欄，用戶可以方便直接地使用軟件的各項(xiàng)功能。
頂層的工具欄有：Standard工具欄、Design工具欄、Zoom工具欄，Simulation工具欄。
1．Standard工具欄包含了常見的文件操作和編輯操作，如下圖所示：
2．Design工具欄作為設(shè)計(jì)工具欄是Multisim的核心工具欄，通過對(duì)該工作欄按鈕的操作可以完成對(duì)電路從設(shè)計(jì)到分析的全部工作，其中的按鈕可以直接開關(guān)下層的工具欄：Component中的Multisim Master工具欄，Instrument工具欄。
（1）作為元器件（Component）工具欄中的一項(xiàng)，可以在Design工具欄中通過按鈕來開關(guān)Multisim Master工具欄。該工具欄有14個(gè)按鈕，每個(gè)每一個(gè)按鈕都對(duì)應(yīng)一類元器件，其分類方式和Multisim元器件數(shù)據(jù)庫中的分類相對(duì)應(yīng)，通過按鈕上圖標(biāo)就可大致清楚該類元器件的類型。具體的內(nèi)容可以從Multisim的在線文檔中獲取。
這個(gè)工具欄作為元器件的頂層工具欄，每一個(gè)按鈕又可以開關(guān)下層的工具欄，下層工具欄是對(duì)該類元器件更細(xì)致的分類工具欄。以第一個(gè)按鈕 為例。通過這個(gè)按鈕可以開關(guān)電源和信號(hào)源類的Sources工具欄如下圖所示：
（2）Instruments工具欄集中了Multisim為用戶提供的所有虛擬儀器儀表，用戶可以通過按鈕選擇自己需要的儀器對(duì)電路進(jìn)行觀測(cè)。
3．用戶可以通過Zoom工具欄方便地調(diào)整所編輯電路的視圖大小。
4．Simulation工具欄可以控制電路仿真的開始、結(jié)束和暫停。
第二節(jié) Multisim對(duì)元器件的管理
EDA軟件所能提供的元器件的多少以及元器件模型的準(zhǔn)確性都直接決定了該EDA軟件的質(zhì)量和易用性。Multisim為用戶提供了豐富的元器件，并以開放的形式管理元器件，使得用戶能夠自己添加所需要的元器件。
Multisim以庫的形式管理元器件，通過菜單Tools/ Database Management打開Database Management（數(shù)據(jù)庫管理）窗口（如下圖所示），對(duì)元器件庫進(jìn)行管理。
在Database Management窗口中的Daltabase列表中有兩個(gè)數(shù)據(jù)庫：Multisim Master和User。其中Multisim Master庫中存放的是軟件為用戶提供的元器件，User是為用戶自建元器件準(zhǔn)備的數(shù)據(jù)庫。用戶對(duì)Multisim Master數(shù)據(jù)庫中的元器件和表示方式?jīng)]有編輯權(quán)。當(dāng)選中Multisim Master時(shí)，窗口中對(duì)庫的編輯按鈕全部失效而變成灰色，如下圖所示。但用戶可以通過這個(gè)對(duì)話窗口中的Button in Toolbar顯示框，查找?guī)熘胁煌悇e器件在工具欄中的表示方法。
據(jù)此用戶可以通過選擇User數(shù)據(jù)庫，進(jìn)而對(duì)自建元器件進(jìn)行編輯管理。
在Multisim Master中有實(shí)際元器件和虛擬元器件，它們之間根本差別在于：一種是與實(shí)際元器件的型號(hào)、參數(shù)值以及封裝都相對(duì)應(yīng)的元器件，在設(shè)計(jì)中選用此類器件，不僅可以使設(shè)計(jì)仿真與實(shí)際情況有良好的對(duì)應(yīng)性，還可以直接將設(shè)計(jì)導(dǎo)出到Ultiboard中進(jìn)行PCB的設(shè)計(jì)。另一種器件的參數(shù)值是該類器件的典型值，不與實(shí)際器件對(duì)應(yīng)，用戶可以根據(jù)需要改變器件模型的參數(shù)值，只能用于仿真，這類器件稱為虛擬器件。它們?cè)诠ぞ邫诤蛯?duì)話窗口中的表示方法也不同。在元器件工具欄中，雖然代表虛擬器件的按鈕的圖標(biāo)與該類實(shí)際器件的圖標(biāo)形狀相同，但虛擬器件的按鈕有底色，而實(shí)際器件沒有，如下圖所示。
從圖中可以看到，相同類型的實(shí)際元器件和虛擬元器件的按鈕并排排列，并非所有的是元器件都設(shè)有虛擬類的器件。
在元器件類型列標(biāo)中，虛擬元器件類的后綴標(biāo)有Virtual，如下圖所示：
第三節(jié) 輸入并編輯電路
輸入電路圖是分析和設(shè)計(jì)工作的第一步，用戶從元器件庫中選擇需要的元器件放置在電路圖中并連接起來,為分析和仿真做準(zhǔn)備。
一、設(shè)置Multisim的通用環(huán)境變量
為了適應(yīng)不同的需求和用戶習(xí)慣，用戶可以用菜單Option/Preferences打開Preferences對(duì)話窗口，如下圖所示。
通過該窗口的6個(gè)標(biāo)簽選項(xiàng)，用戶可以就編輯界面顏色、電路尺寸、縮放比例、自動(dòng)存儲(chǔ)時(shí)間等內(nèi)容作相應(yīng)的設(shè)置。
以標(biāo)簽Workspace為例，當(dāng)選中該標(biāo)簽時(shí)，Preferences對(duì)話框如下圖所示：
在這個(gè)對(duì)話窗口中有3個(gè)分項(xiàng)：
1．Show：可以設(shè)置是否顯示網(wǎng)格，頁邊界以及標(biāo)題框。
2．Sheet size：設(shè)置電路圖頁面大小。
3．Zoom level：設(shè)置縮放比例。
其余的標(biāo)簽選項(xiàng)在此不再詳述。
二、取用元器件
取用元器件的方法有兩種：從工具欄取用或從菜單取用。下面將以74LS00為例說明兩種方法。
1．從工具欄取用：Design工具欄?Multisim Master工具欄?TTL工具欄?74LS按鈕
從TTL工具欄中選擇74LS按鈕打開這類器件的Component Browser窗口，如下圖所示。其中包含的字段有Database name（元器件數(shù)據(jù)庫），Component Family（元器件類型列表），Component Name List（元器件名細(xì)表），Manufacture Names（生產(chǎn)廠家），Model Level-ID（模型層次）等內(nèi)容。
2．從菜單取用：通過Place/ Place Component命令打開Component Browser窗口。該窗口與上圖一樣。
3．選中相應(yīng)的元器件
在Component Family Name中選擇74LS系列，在Component Name List中選擇74LS00。單擊OK按鈕就可以選中74LS00，出現(xiàn)如下備選窗口。7400是四/二輸入與非門，在窗口種的Section A/B/C/D分別代表其中的一個(gè)與非門，用鼠標(biāo)選中其中的一個(gè)放置在電路圖編輯窗口中，如左圖所示。器件在電路圖中顯示的圖形符號(hào)，用戶可以在上面的Component Browser中的Symbol選項(xiàng)框中預(yù)覽到。當(dāng)器件放置到電路編輯窗口中后，用戶就可以進(jìn)行移動(dòng)、復(fù)制、粘貼等編輯工作了，在此不再詳述。
三、將元器件連接成電路
在將電路需要的元器件放置在電路編輯窗口后，用鼠標(biāo)就可以方便地將器件連接起來。方法是：用鼠標(biāo)單擊連線的起點(diǎn)并拖動(dòng)鼠標(biāo)至連線的終點(diǎn)。在Multisim中連線的起點(diǎn)和終點(diǎn)不能懸空。
第四節(jié) 虛擬儀器及其使用
對(duì)電路進(jìn)行仿真運(yùn)行，通過對(duì)運(yùn)行結(jié)果的分析，判斷設(shè)計(jì)是否正確合理，是EDA軟件的一項(xiàng)主要功能。為此，Multisim為用戶提供了類型豐富的虛擬儀器，可以從Design工具欄?Instruments工具欄，或用菜單命令（Simulation/ instrument）選用這11種儀表，如下圖所示。在選用后，各種虛擬儀表都以面板的方式顯示在電路中。
下面將11種虛擬儀器的名稱及表示方法總結(jié)如下表：
菜單上的表示方法
對(duì)應(yīng)按鈕
儀器名稱
電路中的儀器符號(hào)
Multimeter
萬用表
Function Generator
波形發(fā)生器
Wattermeter
瓦特表
Oscilloscape
示波器
Bode Plotter
波特圖圖示儀
Word Generator
字元發(fā)生器
Logic Analyzer
邏輯分析儀
Logic Converter
邏輯轉(zhuǎn)換儀
Distortion Analyzer
失真度分析儀
Spectrum Analyzer
頻譜儀
Network Analyzer
網(wǎng)絡(luò)分析儀
注1：該軟件中用 ? 代替 — 表示反變量，例如。
注2：該軟件沒有異或符號(hào)，處理方式是將異或運(yùn)算寫成。
在電路中選用了相應(yīng)的虛擬儀器后，將需要觀測(cè)的電路點(diǎn)與虛擬儀器面板上的觀測(cè)口相連（如下圖），可以用虛擬示波器同時(shí)觀測(cè)電路中兩點(diǎn)的波形。
雙擊虛擬儀器就會(huì)出現(xiàn)儀器面板，面板為用戶提供觀測(cè)窗口和參數(shù)設(shè)定按鈕。以上圖為例，雙擊圖中的示波器，就會(huì)出現(xiàn)示波器的面板。通過Simulation工具欄啟動(dòng)電路仿真，示波器面板的窗口中就會(huì)出現(xiàn)被觀測(cè)點(diǎn)的波形，如下圖所示。
第五節(jié) 電路實(shí)例
這節(jié)將以3個(gè)電路實(shí)例說明Multisim在電路設(shè)計(jì)和分析中的使用方法。Multisim的基礎(chǔ)是正向仿真，為用戶提供了一個(gè)軟件平臺(tái)，允許用戶在進(jìn)行硬件實(shí)現(xiàn)以前，對(duì)電路進(jìn)行觀測(cè)和分析。
例1．構(gòu)造同步16進(jìn)制計(jì)數(shù)器，并用7段數(shù)碼管進(jìn)行觀測(cè)（文件名：counter.msm）。通過運(yùn)行仿真驗(yàn)證電路功能。在這個(gè)電路的基礎(chǔ)上將計(jì)數(shù)器改為10進(jìn)制，并通過仿真驗(yàn)證修改結(jié)果是否正確（注：顯示0~9）。
首先選用T觸發(fā)器和帶譯碼的7段數(shù)碼管和與門一起構(gòu)成4位16進(jìn)制計(jì)數(shù)器如下圖。在電路中選用1Hz矩形波發(fā)生器，通過仿真觀測(cè)運(yùn)行的情況。
使用異步置零法，在圖中加入反饋電路，當(dāng)觸發(fā)器的狀態(tài)變?yōu)?010時(shí)通過Reset端對(duì)觸發(fā)器進(jìn)行清零。電路設(shè)計(jì)結(jié)果如下圖。通過仿真可以觀測(cè)到電路已經(jīng)成為10進(jìn)制計(jì)數(shù)器（文件名：counterb.msm）。
例2．分析已經(jīng)給出的階梯波發(fā)生器。電路如下圖（文件名：Stepwave.msm）。通過運(yùn)行仿真觀測(cè)電路的功能，通過改變信號(hào)源的參數(shù)來改變階梯波的頻率，同時(shí)用示波器進(jìn)行觀測(cè)。
從圖中可以看到，電路大致分為兩個(gè)部分，上部分為4個(gè)T觸發(fā)器和相應(yīng)門電路構(gòu)成的16進(jìn)制計(jì)數(shù)器，下部分為D/A轉(zhuǎn)換器。電路的信號(hào)源為矩形波發(fā)生器，通過示波器觀測(cè)到的波形如下圖。
[編輯本段]Multisim10安裝
1.下載軟件可以到官方下載完全試用版
2.ftp://ftp.ni.com/evaluation/EWB/NI_Circuit_Design_Suite_10_0.exe 3.輸入安裝序列號(hào)，完成安裝。4.導(dǎo)入許可文件，完成軟件安裝 a。安裝Multisim。
b。進(jìn)入開始—所有程序—National Instruments—NI License Manager。c。選項(xiàng)—安裝許可證文件，裝入許可文件，完成完全
第二篇：Multisim仿真軟件在數(shù)字電子技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用
Multisim仿真軟件在數(shù)字電子技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用
摘 要 在數(shù)字電子技術(shù)課堂中利用Multisim仿真軟件進(jìn)行教學(xué)演示，使得枯燥乏味的教學(xué)活動(dòng)變得生動(dòng)有趣，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)習(xí)積極性，增強(qiáng)教學(xué)效果。該軟件還可以在電路設(shè)計(jì)及電路制作等其他實(shí)踐和創(chuàng)新環(huán)節(jié)開發(fā)出更大更廣泛的應(yīng)用。
關(guān)鍵詞 Multisim；動(dòng)態(tài)仿真；數(shù)字電子技術(shù)
中圖分類號(hào)：G712 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B
文章編號(hào)：1671-489X（2016）06-0017-03
在數(shù)字電子技術(shù)課堂教學(xué)中，教師經(jīng)常需要講解一些電路圖、波形圖、時(shí)序圖等圖形，傳統(tǒng)的方法無非就是黑板、多媒體投影等形式，以便增強(qiáng)學(xué)生對(duì)知識(shí)要點(diǎn)的理解。但這里有個(gè)明顯的問題，對(duì)大部分教師而言，要花大量的時(shí)間在黑板上或者PPT上把各種電路圖、波形圖或者時(shí)序圖等精準(zhǔn)地畫出來，往往是事倍功半，因?yàn)楫嬆切﹫D形既費(fèi)時(shí)又費(fèi)力。從學(xué)生角度，也無法正確理解這些圖的變化與參數(shù)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，與實(shí)際明顯脫節(jié)。這樣的學(xué)習(xí)很難引起學(xué)生的充分注意，因而也就不容易建立學(xué)習(xí)興趣，所以學(xué)習(xí)效率也往往較低。結(jié)合現(xiàn)代職業(yè)教育的理念，這種教學(xué)模式和教學(xué)過程理論聯(lián)系實(shí)際明顯不夠，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性不高也在所難免。
Multisim仿真軟件中有強(qiáng)大的元器件庫和儀表庫，可以充分利用軟件中這些強(qiáng)大庫功能，同時(shí)針對(duì)學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)梳理出數(shù)字電子技術(shù)知識(shí)重難點(diǎn)，根據(jù)重難點(diǎn)繪制好電路圖并將電路圖進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真演示。Multisim仿真軟件運(yùn)行時(shí)的波形圖、時(shí)序圖等是動(dòng)態(tài)效果圖，很容易集中學(xué)生的注意力。在淺化知識(shí)點(diǎn)的同時(shí)，內(nèi)容講授過程變得更生動(dòng)有形，課堂氛圍既嚴(yán)謹(jǐn)又活潑，學(xué)生在潛移默化中提高了興趣，從而增強(qiáng)教學(xué)效果。Multisim軟件簡(jiǎn)介
Electronics Workbench（EWB）也稱為“虛擬電子工作平臺(tái)”，是加拿大IIT公司在20世紀(jì)八九十年代推出的用來進(jìn)行電路仿真與設(shè)計(jì)的EDA軟件。美國(guó)國(guó)家儀器儀表公司（National Instruments）在2005年將IIT公司兼并，MultiSim成為NI公司的電路設(shè)計(jì)軟件的套件之一。2007年初，NI公司推出NI Multisim10。NI Multisim10具有豐富而強(qiáng)大的仿真分析能力，各種虛擬儀器設(shè)備，可以完成各種電路分析方法，以便幫助設(shè)計(jì)人員深入分析電路性能，提高設(shè)計(jì)效率，優(yōu)化電路設(shè)計(jì)。在數(shù)字電路教學(xué)上的應(yīng)用
以JK觸發(fā)器為例 數(shù)字電路教學(xué)中，JK觸發(fā)器屬于比較難進(jìn)行闡述和表達(dá)清楚的，學(xué)生也難于理解其中的原理的知識(shí)點(diǎn)。運(yùn)用傳統(tǒng)的教學(xué)方法來闡述JK觸發(fā)器原理的時(shí)候，通常是通過布爾代數(shù)表達(dá)式來進(jìn)行推導(dǎo)，通過推導(dǎo)得出JK觸發(fā)器真值表；然后以真值表為基礎(chǔ)，進(jìn)一步畫出JK觸發(fā)器的時(shí)序圖?，F(xiàn)在看來，這種教學(xué)過程往往教師是主體，因?yàn)樽允贾两K都是教師在推導(dǎo)演算JK觸發(fā)器的真值表和表達(dá)式。整個(gè)過程中大部分學(xué)生無法得知教師所講的JK觸發(fā)器的硬件電路連接過程、輸出波形變化與JK輸入端高低電平的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
但是如果使用Multisim軟件，通過軟件把電路按圖1連接好，同時(shí)將電路輸出端與狀態(tài)指示燈也連接好，那么時(shí)序圖將用實(shí)時(shí)的示波器或邏輯分析儀來替代。通過兩個(gè)開關(guān)A、B的組合，產(chǎn)生00、01、10、11四種狀態(tài)的輸入信號(hào)，然后在觸發(fā)器的J端、K端分別接入00、01、10、11四種狀態(tài)的輸入信號(hào)，JK觸發(fā)器的輸出端Q和-Q的兩個(gè)狀態(tài)指示燈就會(huì)做出相應(yīng)的亮滅變化。顯而易見，這樣的教學(xué)設(shè)計(jì)更加直觀、明了，符合中職學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，更能激發(fā)起學(xué)生的興趣。教師引導(dǎo)學(xué)生分組做演示、講解；學(xué)生提問、答疑；學(xué)生填表并匯報(bào)演示結(jié)果，小結(jié)。學(xué)生得到表1所示真值表。Multisim中電路原理圖如圖1所示。
通過仿真軟件仿真完成JK觸發(fā)器真值表的推導(dǎo)以后，接下來進(jìn)一步學(xué)習(xí)JK觸發(fā)器的功能。打開邏輯分析儀或者四蹤示波器，然后對(duì)照真值表對(duì)JK觸發(fā)器的功能做進(jìn)一步分析。圖1是一個(gè)波形圖，圖中示波器界面上同時(shí)顯示了信號(hào)發(fā)生器的輸入波形、JK觸發(fā)器JK=11時(shí)的兩個(gè)互補(bǔ)輸出端Q和-Q波形。開關(guān)AB分別有四種不同輸入組合狀態(tài)，輸出結(jié)果往往就不同。一方面指示燈表達(dá)了輸出狀態(tài)，另一方面輸出又有波形顯示，這樣JK觸發(fā)器的輸入與輸出結(jié)果之間到底是怎樣的關(guān)系，通過圖形動(dòng)態(tài)演示很容易引人入勝并深入理解。由于該仿真軟件提供了同時(shí)具備4個(gè)輸入通道的示波器，同時(shí)顯示16路信號(hào)的邏輯分析儀，這極大地方便了電路的仿真效果，也為課堂教學(xué)提供了極大便利。
總之，通過該軟件的波形演示，能非常方便地將好幾路信號(hào)同時(shí)顯示在一個(gè)屏幕上，這樣一來，學(xué)生和教師就能很方便地比較各信號(hào)之間復(fù)雜的對(duì)應(yīng)關(guān)系，極大地增強(qiáng)了教學(xué)效果。
以計(jì)數(shù)器為例 在講解計(jì)數(shù)器過程中，很多教師會(huì)根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)積累，在講解完計(jì)數(shù)器電路原理后，就直接根據(jù)計(jì)數(shù)器原理中的結(jié)論展示出計(jì)數(shù)器輸出的時(shí)序圖。然而在這個(gè)過程中，學(xué)生同樣不知道電路的硬件連接、設(shè)置方法和計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)原理。有了Multisim軟件的參與，相當(dāng)于現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)演示，教師可以很方便地利用軟件搭建好所要講解的電路，現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行演示，然后讓學(xué)生直接觀察運(yùn)行過程和結(jié)果（如圖2所示）?？梢源_定的是，當(dāng)學(xué)生一看到數(shù)碼管上變化跳動(dòng)的數(shù)字時(shí)，他的注意力更容易集中，同時(shí)興趣倍增。電路理論的分析正確是否，都可以通過仿真軟件對(duì)所搭建的電路進(jìn)行仿真，查看運(yùn)行結(jié)果。這樣學(xué)生也會(huì)更愿意通過自己對(duì)電路的邏輯分析，把邏輯分析結(jié)果與軟件仿真結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證自己分析是否正確，極大增強(qiáng)學(xué)習(xí)主動(dòng)性。
隨著教學(xué)過程的進(jìn)一步深入，最后教師得出的時(shí)序圖（圖3），以動(dòng)態(tài)的形式與學(xué)生討論分析，相對(duì)于書本上靜態(tài)圖形而言，這種現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)的、動(dòng)態(tài)的圖形不僅直觀明了、簡(jiǎn)單易學(xué)，而且更有吸引力、說服力，教學(xué)效果更好。結(jié)論
學(xué)生在數(shù)字電子技術(shù)的學(xué)習(xí)中經(jīng)常因各種邏輯關(guān)系而無所適從，教師在數(shù)字電子技術(shù)講解過程中因各種波形圖和時(shí)序圖的繪制和講解費(fèi)時(shí)費(fèi)力而心力交瘁。通過以上兩個(gè)數(shù)字電路教學(xué)中的例子介紹，利用Multisim仿真軟件可以使教師在教學(xué)實(shí)施過程中應(yīng)用自如、邏輯清晰；學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中也興趣十足，理解透徹。這樣，教師的教學(xué)和學(xué)生的學(xué)習(xí)都變得非常有趣，教師和學(xué)生都可以對(duì)數(shù)字電路進(jìn)行邏輯分析和判斷，把邏輯分析結(jié)果與軟件仿真結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證自己分析是否正確。在這個(gè)過程中，既可以掌握數(shù)字電路的知識(shí)，也可以掌握電路連接、電路仿真等其他相關(guān)知識(shí)和技能，一舉多得。
第三篇：Multisim在電工教學(xué)中的應(yīng)用論文
[摘要] 本文在介紹Multisim9基本功能的基礎(chǔ)上,結(jié)合電工電子教學(xué)實(shí)踐,進(jìn)行大膽的嘗試,通過一些典型的實(shí)例,提出仿真方法和并給出仿真結(jié)果,達(dá)到了直觀教學(xué),一定程度上替代實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)教學(xué),以達(dá)到幫助學(xué)生理解原理,提高分析能力的目的。
[關(guān)鍵詞] EDA仿真 Mulitisim 電工電子教學(xué)
本人從事電工電子教學(xué)十?dāng)?shù)年,深知電工電子理論對(duì)于學(xué)生的困難,所以在教學(xué)中,力求把能開的實(shí)驗(yàn)、能上的實(shí)習(xí)課均盡量開設(shè),雖然因陋就簡(jiǎn),或者只是蜻蜓點(diǎn)水,但學(xué)生興致很高,取得了較好的效果?？墒菍W(xué)生往往只是滿足于好奇心,并不能弄清個(gè)中道理。因而直觀的實(shí)驗(yàn)并不能完全替代理論教學(xué),那么能否兼顧基礎(chǔ)理論和直觀性呢?筆者選擇了仿真的手段,從早期的Electricity WorkBench到后來的Multisim2001,直到現(xiàn)在的Multisim 9,都進(jìn)行了適時(shí)的了解與應(yīng)用,下面就一些典型的電工電子問題舉例說明。
一、Multisim 9的快速入手
啟動(dòng)Multisim9后,首先要繪制出一個(gè)電路,建立電路主要用到兩個(gè)工具欄:元件和儀器,那么我們就要認(rèn)識(shí)這兩個(gè)工具欄。如果沒有這兩個(gè)工具欄,可以在菜單欄中的“視圖”“工具欄”的下拉菜單中勾選“元件”和“儀器”即可。
1.元件工具欄
元件工具欄主要讓我們放置一些常用的電路元器件,各圖標(biāo)的含義是:電源元件、模擬元件、基礎(chǔ)元件、三極管、二極管、TTL集成電路、CMOS集成電路、機(jī)電類元件、指示器和三種雜項(xiàng)元件、射頻元件等。其中我們常用到的是電源元件和基礎(chǔ)元件,基礎(chǔ)元件中包括電阻、電容和電感等。
2.儀器工具欄
儀器工具欄主要用于放置各種虛擬儀器,這些儀器分別是萬用表、失真分析儀、功率表、示波器、信號(hào)發(fā)生器、頻率計(jì)、四蹤示波器、安捷倫信號(hào)發(fā)生器、波特圖示儀、字發(fā)生器、邏輯轉(zhuǎn)換器、IV分析儀、邏輯分析儀、安捷倫萬用表、網(wǎng)絡(luò)分析儀、安捷倫示波器、測(cè)量探針、頻譜分析儀、泰克示波器等。
3.繪制簡(jiǎn)單電路
我們以最簡(jiǎn)單的串聯(lián)電路為例,先單擊元件工具欄中的電源元件圖標(biāo),將彈出選擇元件的對(duì)話框,在“系列”中選擇“POWER_SOURCE”(電源),在“元件”中選擇“DC_POWER”(直流電源),再單擊“確定”,然后在電路窗口的適當(dāng)位置單擊,就向Multisim仿真軟件中引入了一個(gè)直流電源,雙擊它的圖標(biāo),可以在“參數(shù)”中改變其電壓(Voltage)大小,或者在“標(biāo)簽”改變它的名稱,在這里我們沒作任何改動(dòng),就用它的默認(rèn)值。接下來再添加兩個(gè)電阻:單擊元件工具欄中的基礎(chǔ)元件圖標(biāo),同樣也彈出選擇元件的對(duì)話框,在“系列”中選擇“RESISTOR”(電阻),在“元件”中分別選擇“20Ω”和“30Ω”,放入電路窗口,為美觀一點(diǎn),單擊電阻的圖標(biāo),可在菜單“編輯”的下拉菜單中選擇“90°順時(shí)針方向”將它們豎直放置。
Multisim仿真中必須要有接地點(diǎn)以便于仿真分析中計(jì)算各節(jié)點(diǎn)電位,所以一定要向電路中引入一個(gè)接地端,方法和引入電源的基本相同,只是在“元件”中選擇“DGND”(數(shù)字地)或“GROUND”即可,如果沒有引入接地端就會(huì)出現(xiàn)“電路沒有接地,仿真需要至少一條地線”的錯(cuò)誤提示。
為能觀察仿真的結(jié)果,還必須添加一些測(cè)量?jī)x表,這里我們添加兩個(gè)萬用表分別用來測(cè)量電路中的電流和R1兩端的電壓,添加的方法是在儀器工具欄中選擇萬用表的圖標(biāo)單擊,然后在電路窗口適當(dāng)位置單擊便放置了該萬用表,雙擊萬用表的圖標(biāo),會(huì)出現(xiàn)該萬用表的面板,使萬用表XMM1工作于直流(—)電流(A)的測(cè)量方式,萬用表XMM2工作于直流(—)電壓(V)的測(cè)量方式(這是默認(rèn)的工作方式)。
最后將電路元件和測(cè)量?jī)x器連接起來,連接它們只要單擊其引腳,然后移動(dòng)鼠標(biāo)到欲連接的另一引腳并單擊即可,很是方便,連好的電路后,打開仿真開關(guān),或按快捷鍵“F5”便開始運(yùn)行仿真程序,兩表測(cè)量出電路中電流為240mA、R1的電壓為4.8V,這個(gè)結(jié)論我們很容易用《電工基礎(chǔ)》的知識(shí)來驗(yàn)證。
二、基本定理定律的驗(yàn)證
電路原理中有很多定理、定律,這些基本定理、定律的掌握和應(yīng)用對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)電路原理有著莫大的幫助,下面我們通過Multisim9來驗(yàn)證其中的一些定理、定律。下面以疊加原理為例加以說明。
疊加原理是分析線性電路的一個(gè)重要規(guī)律,它是指多個(gè)電源組成的線性電路,各支路電流(或各元件電壓)等于各電源單獨(dú)作用時(shí)產(chǎn)生的相應(yīng)電流(或電壓)的代數(shù)和。
如圖所示電路,兩個(gè)電壓源V1、V2和電阻R1、R2、R3構(gòu)成復(fù)雜電路,兩個(gè)開關(guān)J1和J2用于控制這兩個(gè)電壓源是否起作用,首先按A鍵使電壓源V1起作用,而V2則不接入電路用導(dǎo)線替代,相當(dāng)于電壓源V1單獨(dú)作用,如(a)圖所示,此時(shí)測(cè)得電流表示數(shù)為0.300A,同樣使電壓源V2單獨(dú)作用,如(b)圖所示,測(cè)得電流表示數(shù)為0.450A,然后再讓兩個(gè)電壓源均起作用,如(c)圖所示,測(cè)得電流表示數(shù)為0.750A。顯然0.750A=0.300A+0.450A,故驗(yàn)證了疊加定理。
Multisim9仿真軟件的功能非常強(qiáng)大,不僅有大量的元器件庫、逼真的虛擬儀器,甚至還具有一些3D效果的元件(筆者使用的是漢化了的Multisim9教育版),仿真分析方法也比較全面,既可在電子教學(xué)中充分展示其“才能”,也可以在EDA中“大顯身手”。但仿真軟件也不是萬能的,它只是作為一種輔助手段為我們的教學(xué)或設(shè)計(jì)服務(wù),我們應(yīng)該將仿真與實(shí)踐相結(jié)合,努力培養(yǎng)出符合社會(huì)需要的應(yīng)用型人才。
參考文獻(xiàn):
[1]周凱.EWB虛擬電子實(shí)驗(yàn)室—Multisim7&Ultiboard7電子電路設(shè)計(jì)與應(yīng)用[M].北京:電子工業(yè)出版社,2005.6.[2]趙世強(qiáng),許杰,荊炳禮,王興亮,王瑜.電子電路EDA技術(shù) [M].西安:西安電子科技術(shù)大學(xué)出版社,2000.7.[3]楊欣,王玉鳳,劉湘黔.電路設(shè)計(jì)與仿真—基于Multisim8與Protel2004[M].北京:清華大學(xué)出版社,2006.4.
第四篇：基于multisim的虛擬仿真軟件在數(shù)字電子技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用(精)
Equipment Manufactring Technology NO.11, 2007 收稿日期 :2007-09-23作者簡(jiǎn)介 :孫曉艷(1970— , 女 , 湖北襄樊人 , 講師(工程師 , 南京航空航天大學(xué)工程碩士研究生 , 從事電子技術(shù)的教學(xué)與研究。
基于 multisim 的虛擬仿真軟件在數(shù)字電子技術(shù) 教學(xué)中的應(yīng)用 孫曉艷
(無錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院工業(yè)中心 , 江蘇 無錫 214121 摘要 :虛擬教學(xué)和虛擬實(shí)驗(yàn)是未來高等教育中最具優(yōu)勢(shì)、最具發(fā)展?jié)摿Φ囊豁?xiàng)技術(shù) , 尤其是在高職院校進(jìn)一步加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)建設(shè)、數(shù)字 化建設(shè)以及信息化教學(xué)的背景下 , 借助基于 multisim 的虛擬仿真軟件有利于教師不斷完善教學(xué)內(nèi)容 , 提高教學(xué)效果 , 開發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造潛 力。就這一軟件在數(shù)字電子技術(shù)課程中輔助電子技術(shù)理論教學(xué)、補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)設(shè)備不足、提高課程設(shè)計(jì)質(zhì)量、滲透素質(zhì)教育等方面作了有益 地研究與探索。
關(guān)鍵詞 :虛擬實(shí)驗(yàn);multisim;數(shù)字電子技術(shù) 中圖分類號(hào) :G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 :A 文章編號(hào) :1672-545X(200711-0152-03 “數(shù)字電子技術(shù)” 是電子、通信、計(jì)算機(jī)、機(jī)電等類專業(yè)的 重要基礎(chǔ)課。長(zhǎng)期以來 , 課程的主要任務(wù)一直強(qiáng)調(diào)數(shù)字集成電 路內(nèi)部電路的設(shè)計(jì)方法與分析方法的研究 , 與高職專業(yè)更注重 學(xué)生掌握各種數(shù)字集成電路器件的外部特性與實(shí)際應(yīng)用的培 養(yǎng)目標(biāo)相違背。因此 , 如何從高職教育的特點(diǎn)出發(fā) , 緊跟數(shù)字技 術(shù)的發(fā)展 , 搞好課程的教學(xué)改革 , 提高教學(xué)質(zhì)量 , 是教學(xué)中一個(gè) 十分重要的課題。按照這種思路 , 在教學(xué)中引入基于 multisim 的虛擬仿真軟件 , 本文就這一軟件在數(shù)字電子技術(shù)課程
中輔助 電子技術(shù)理論教學(xué)、補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)設(shè)備不足、提高課程設(shè)計(jì)質(zhì)量、滲 透素質(zhì)教育等方面作了有益地研究與探索。
1基于 multisim 的虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的特點(diǎn)
虛擬實(shí)驗(yàn)是一種用虛擬儀器、設(shè)備代替?zhèn)鹘y(tǒng)的實(shí)驗(yàn)儀器和 實(shí)驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行實(shí)驗(yàn) , 對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的性能和實(shí)驗(yàn)過程中產(chǎn)生的 “虛擬電路或設(shè)備” 進(jìn)行預(yù)測(cè)和評(píng)價(jià) , 從而縮短實(shí)驗(yàn)操作時(shí)間和 設(shè)計(jì)周期 , 降低實(shí)驗(yàn)成本的技術(shù)。
在數(shù)字電子技術(shù)課程中實(shí)現(xiàn)虛擬實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵技術(shù)是必須 有一套交互性強(qiáng)、開放度高、易操作的設(shè)計(jì)軟件。雖然實(shí)現(xiàn)這一 功能的軟件很多 , 但考慮到高職數(shù)字電子技術(shù)課程教學(xué)內(nèi)容 多 , 學(xué)時(shí)緊的特點(diǎn) , 選用了加拿大 Interactive Image Technologies 公司推出的電路仿真與繪制軟件 M ultisim , 其具有以下特點(diǎn) :(1 采用直觀的圖形界面創(chuàng)建電路 :在計(jì)算機(jī)屏幕上模仿 真實(shí)實(shí)驗(yàn)室的工作臺(tái) , 繪制電路圖需要的元器件、電路仿真需 要的測(cè)試儀器均可直接從屏幕上選取;(2 軟件儀器的控制面板外形和操作方式都與實(shí)物相似 , 可以實(shí)時(shí)顯示測(cè)量結(jié)果。
(3 軟件帶有豐富的電路元件庫 , 提供多種電路分析方法。(4 作為設(shè)計(jì)工具 , 可以同其他流行的電路分析、設(shè)計(jì)和制
板軟件交換數(shù)據(jù)。
(5 還是一個(gè)優(yōu)秀的電子技術(shù)訓(xùn)練工具 , 利用它提供的虛 擬儀器可以用比實(shí)驗(yàn)室中更靈活的方式進(jìn)行電路實(shí)驗(yàn) , 仿真電 路的實(shí)際運(yùn)行情況 , 熟悉常用電子儀器測(cè)量方法。
隨著高校網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)建設(shè)、數(shù)字化、信息化建設(shè)的步伐 , 學(xué)生 對(duì) M ultisim 軟 件 的 運(yùn) 行 環(huán) 境 Windows98/2000/xp 等 都 很 熟 悉 , 因此學(xué)生已具備學(xué)習(xí)和使用 multisim 的基礎(chǔ)知識(shí)。
2數(shù)字電子技術(shù)課程教學(xué)的現(xiàn)狀
目前在全國(guó)范圍內(nèi)開展的示范院校的建設(shè)過程 , 正是推進(jìn)
高職教育教學(xué)改革發(fā)展、催人奮進(jìn)的一種機(jī)制。因此 , 在數(shù)字電 子技術(shù)課程的設(shè)置、整合、內(nèi)容的精選和組織教學(xué)方面應(yīng)堅(jiān)持 “兩個(gè)相適應(yīng)” 為原則 , 即課程的設(shè)置與崗位技術(shù)應(yīng)用能力或?qū)?物操作能力培養(yǎng)相適應(yīng) , 深度與大專層次的高等技術(shù)應(yīng)用型人 才相適應(yīng)。理論知識(shí)突出必備的基礎(chǔ)和應(yīng)用性 , 不刻意強(qiáng)調(diào)系 統(tǒng)性而側(cè)重適用性和針對(duì)性;不強(qiáng)調(diào)繁雜的理論推導(dǎo)而側(cè)重應(yīng) 用能力的培養(yǎng) , 取得了較好的教學(xué)效果 , 但也發(fā)現(xiàn)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中存在以下問題 :(1 理論教學(xué)過程中 “教學(xué)練” 有待加強(qiáng) 在理論教學(xué)中 , 如果
“教” 只是傳統(tǒng)意義上的老師在黑板上 一味灌輸知識(shí)那種填鴨式的教學(xué) , 在教學(xué)的全過程中教師就很 難充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主動(dòng)性 , 突出受教育者的積極參與 , 按照傳 統(tǒng)的教法 , 往往大半學(xué)期過去了 , 學(xué)生只知道各種數(shù)字器件的 名稱和內(nèi)部電路原理 , 但不清楚學(xué)了有什么用 ? 更不知道如何 用這些器件組成數(shù)字電路系統(tǒng)。因?yàn)槿狈σ粋€(gè) “練” 的平臺(tái) , 這 里的 “學(xué)” 也僅僅是學(xué)會(huì)老師所教的知識(shí) , 而更重要的學(xué)習(xí)的方 法 , 自學(xué)能力的提高 , 學(xué)生獨(dú)立思考能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)卻 存在一定程度的缺失。
152 《裝備制造技術(shù)》 2007年第 11期(2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)有待加強(qiáng)
在數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中 , 傳統(tǒng)的教學(xué)方法是要求學(xué)生 完成某一典型電路的驗(yàn)證 , 其內(nèi)容、步驟、電路、儀器等都是事 先安排好的 , 學(xué)生只須按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書安排的順序就能完成實(shí) 驗(yàn) , 或者即便學(xué)生有不同的思路 , 但因受實(shí)驗(yàn)條件限制也無法 開展實(shí)驗(yàn)。這樣造成的結(jié)果是限制了實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和形式的豐富多 彩 , 通過實(shí)驗(yàn)
學(xué)生雖然能夠?qū)W會(huì)一些儀器的使用和操作技能 , 但這樣的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和實(shí)驗(yàn)報(bào)告往往是千篇一律、大同小異 , 不 能真正提高學(xué)生分析問題、解決問題的能力 , 也難以激發(fā)他們 的求知欲和創(chuàng)新精神。
(3 課程設(shè)計(jì)時(shí)學(xué)生的設(shè)計(jì)思想很難達(dá)成
在傳統(tǒng)數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)中 , 要耗費(fèi)很多時(shí)間來分析 和搭建電路 , 然后用相應(yīng)的測(cè)試儀器進(jìn)行測(cè)量 , 這樣設(shè)計(jì)開發(fā) 時(shí)間長(zhǎng)、效率低 , 一旦出錯(cuò) , 往往要重新更換元器件 , 參數(shù)修改 也不方便 , 不利于設(shè)計(jì)者高效完成設(shè)計(jì)思想。
針對(duì)以上情況 , 數(shù)字電子技術(shù)課程改革以課堂和教師為中 心的傳統(tǒng)教學(xué)組織形式 , 根據(jù)高職數(shù)字電子技術(shù)課程的特點(diǎn) , 在教學(xué)過程中引入 M ultisim 軟件 , 把學(xué)生的理論知識(shí)學(xué)習(xí)、實(shí) 踐能力培養(yǎng)和綜合素質(zhì)提高三者緊密結(jié)合起來。
3基于 multisim 的虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)在數(shù)字電子技術(shù)教 學(xué)中的應(yīng)用研究 在數(shù)字電子技術(shù)課程中引入 multisim 的理論基礎(chǔ)是建構(gòu) 主義學(xué)習(xí)理論 , 建構(gòu)主義認(rèn)為 , 知識(shí)不是通過教師傳授得到 , 而 是學(xué)習(xí)者在一定的情景即社會(huì)文化背景下 , 借助其他人(包括 教師和學(xué)習(xí)伙伴 的幫助 , 利用必要的學(xué)習(xí)資料 , 通過人際間的 協(xié)作活動(dòng)而實(shí)現(xiàn)的主動(dòng)構(gòu)建知識(shí)意義的過程?！扒榫啊?、“ 協(xié)作” “會(huì)話”、“ 意義建構(gòu)” 是學(xué)習(xí)環(huán)境中的四大要素。
下面以基于 multisim 的虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)在數(shù)字電子技術(shù)教 學(xué)中的具體應(yīng)用為例說明 :(1 有助于創(chuàng)建豐富的學(xué)習(xí)情景及 “教學(xué)練” 相結(jié)合 情景是建構(gòu)主義學(xué)習(xí)環(huán)境的首要內(nèi)容 , 情境設(shè)計(jì)是創(chuàng)造與 所學(xué)知識(shí)和技能主題相關(guān)的 , 能促進(jìn)與支持學(xué)生學(xué)習(xí)的盡可能 真實(shí)的環(huán)境 , 為學(xué)生自主學(xué)習(xí)創(chuàng)造條件。數(shù)字電子技術(shù)是一門 實(shí)踐性較強(qiáng)的課程 , 在教學(xué)中要?jiǎng)?chuàng)設(shè) “情景” 一般只是采用課堂 演示實(shí)驗(yàn) , 但通常在高職院校中可能會(huì)遇到實(shí)驗(yàn)儀器匱乏、電 路受溫度等環(huán)境影響大等困擾 , 造成失真或儀
器精度直接影響 教學(xué)效果等情況 , 而利用 multisim 軟件實(shí)際電路作為一種真實(shí) 表現(xiàn)電路工作狀態(tài)的開放靈活的示教手段 , 把實(shí)驗(yàn)室和課堂有 機(jī)地融為一體 , 則解決了上述種種問題。
例如 , 在講典型集成計(jì)數(shù)器芯片這一節(jié)課內(nèi)容時(shí) , 利用工 業(yè)中心的資源優(yōu)勢(shì) , 將理論教學(xué)選在配備了 multisim 軟件的機(jī) 房里進(jìn)行。首先由教師將實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目 “計(jì)數(shù)顯示器” 引入 , 并利用 計(jì)算機(jī)模擬真實(shí)實(shí)驗(yàn)室的工作臺(tái) , 讓學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖 1所示 , 該實(shí)訓(xùn)電路的功能是對(duì)輸入脈沖的個(gè)數(shù)(0~9 進(jìn)行遞增 計(jì)數(shù) , 并通過譯碼顯示電路將所計(jì)的脈沖數(shù)顯示出來 , 并提出 問題 :74HC161芯片的功能是什么 ? 為什么稱之為計(jì)數(shù)器 ? 學(xué) 生帶著問題聽老師講解電路原理 , 使其認(rèn)識(shí)到掌握相關(guān)知識(shí)和 技能是完成項(xiàng)目制作本身的需求 , 而不是教師對(duì)學(xué)生的刻意要 求 , 以達(dá)到在學(xué)生頭腦中產(chǎn)生主動(dòng)建構(gòu)的過程。
在給學(xué)生時(shí)間自己練習(xí)的過程中 , 為了完成這個(gè)項(xiàng)目學(xué)生 必須先去查手冊(cè) , 了解計(jì)數(shù)器、譯碼器、數(shù)碼管、與非門等器件 的管腳連接和功能表 , 雖然他們此時(shí)還不能理解功能表 , 通過 實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的制作和測(cè)試 , 學(xué)生就能很容易地弄清楚這些器件的 功能和每個(gè)管腳的作用。與此同時(shí)還學(xué)會(huì)了查手冊(cè) , 如何通過 查手冊(cè)獲得數(shù)字電路器件的使用方法 , 這對(duì)數(shù)字電路設(shè)計(jì)制作 者來說是十分有用的技能。另外 , 在教學(xué)內(nèi)容上和習(xí)題中安排 了許多諸如同類芯片如何級(jí)連 ? 如何進(jìn)行功能擴(kuò)展 ? 如何用通 用計(jì)數(shù)器構(gòu)成任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器等等這樣一些在實(shí)際工作中十 分有用的技巧和方法 , 同時(shí)通過機(jī)房各機(jī)聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢(shì) , 創(chuàng)造一 個(gè)互動(dòng)的能相互促進(jìn)共同提高的協(xié)作環(huán)境 , 構(gòu)建學(xué)生與學(xué)生之 間 , 學(xué)生與老師之間的語言溝通渠道。讓學(xué)生共同來參與分析、訓(xùn)練 , 在整堂課中 “講學(xué)練” 相結(jié)合 , 取得了較好的教學(xué)效果。
圖 1計(jì)數(shù)顯示器 圖 2模擬面板布線
(2 有助于加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果和提高實(shí)驗(yàn)設(shè)施利用率 高職教育不是造就學(xué)術(shù)精英 , 而是以適應(yīng)生產(chǎn)、建設(shè)、管 理、服務(wù)第一線需要的高素質(zhì)技術(shù)應(yīng)用型人才為培養(yǎng)目標(biāo)。因 此在培養(yǎng)過程中 , 必須重視實(shí)踐能力的培養(yǎng) , 重視職業(yè)經(jīng)驗(yàn)和 職業(yè)技
能的獲得 , 實(shí)驗(yàn)教學(xué)是高職教育的主體教學(xué)方式之一。實(shí)驗(yàn)通常包括實(shí)驗(yàn)前的預(yù)習(xí), 實(shí)驗(yàn)的組織 , 實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰
153 Equipment Manufactring Technology NO.11, 2007 寫三個(gè)環(huán)節(jié) , 在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中由于普遍存在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容多、上 課人數(shù)多、資金和儀器套數(shù)不足、實(shí)驗(yàn)課教師人數(shù)緊缺、實(shí)驗(yàn)課 課時(shí)又十分有限等問題 , 而實(shí)驗(yàn)前由于學(xué)生看不到儀器 , 不能 實(shí)際進(jìn)行儀器操作 , 只能看講義預(yù)習(xí), 因此往往在真正的實(shí)驗(yàn) 過程中趕時(shí)間測(cè)數(shù)據(jù) , 難以做到深入理解實(shí)驗(yàn)方法 , 更不能進(jìn) 行深入的實(shí)驗(yàn)研究。
multisim 軟件功能強(qiáng)大 , 幾乎能夠仿真所有的數(shù)字電子技 術(shù)實(shí)驗(yàn) , 在這樣一個(gè)生動(dòng)活潑、形象逼真的學(xué)習(xí)環(huán)境中預(yù)習(xí)后 , 再到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí) , 一些注意事項(xiàng)、實(shí)驗(yàn)原理、儀器使用方 法等由于已經(jīng)基本掌握 , 這就大大提高了實(shí)驗(yàn)效率。特別是一 些設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn) , 學(xué)生在實(shí)驗(yàn)前利用 multisim 提供的實(shí)驗(yàn)平臺(tái) , 自己設(shè)計(jì)好實(shí)驗(yàn)方案和實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行仿真 , 可以很好地避免盲 目操作 , 拓展了學(xué)生的思維發(fā)展空間。更為重要的是仿真實(shí)驗(yàn) 的引入突破了時(shí)間和空間的限制 , 使實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地不再局限于傳統(tǒng) 意義的實(shí)驗(yàn)室 , 網(wǎng)絡(luò)機(jī)房、EDA 實(shí)驗(yàn)室甚至宿舍都可以用來進(jìn) 行實(shí)驗(yàn) , 做到一機(jī)多用 , 一室多用 , 學(xué)生利用校園網(wǎng)或互聯(lián)網(wǎng)還 可隨時(shí)隨地上網(wǎng)進(jìn)行預(yù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)、討論和提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告 , 從而大 大提高了實(shí)驗(yàn)設(shè)施的利用率。
(3 有助于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)
高職畢業(yè)生上崗后的主要工作是解決生產(chǎn)過程中的各種 技術(shù)問題 , 從事諸如工藝革新、技術(shù)改造、事故處理、質(zhì)量監(jiān)測(cè)、設(shè)法降低成本和消耗、提高生產(chǎn)效率等工作 , 這就要求學(xué)生的 實(shí)踐能力不能僅僅停留于操作階段 , 要具有較強(qiáng)的分析判斷能
力 , 要有解決實(shí)際問題的綜合能力與手段 , 還要有在技術(shù)應(yīng)用 性層面上一定的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、開發(fā)能力和創(chuàng)新能力 , 為此 , 高職 教育將課程設(shè)計(jì)與創(chuàng)新課程作為實(shí)踐教學(xué)的重要內(nèi)容。
由于有些實(shí)驗(yàn)設(shè)備昂貴 , 特別是較為先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備 , 許 多學(xué)校資金不足難以購買 , 這種設(shè)施無法在課程設(shè)計(jì)中給學(xué)生 提供探究學(xué)習(xí)的場(chǎng)景 , 因此創(chuàng)新精神、能力、素質(zhì)等的培養(yǎng)無從 談起。但隨著科學(xué)技術(shù)日新月異 , 新產(chǎn)品換代周期日趨短暫 , 職 業(yè)的分化與復(fù)合成為必然 , 產(chǎn)生了許多與高新技術(shù)直接有關(guān)的
新的職業(yè)崗位 , 這些崗位 , 需要大量技術(shù)應(yīng)用型人才。作為將來 要在這類崗位解決生產(chǎn)、技術(shù)、工藝、管理等一系列問題的高職 學(xué)生 , 在校期間 , 又必須了解專業(yè)技術(shù)未來發(fā)展方向 , 熟悉并掌 握崗位所需的關(guān)鍵技術(shù)。為此 , 高職教育要將與未來職業(yè)崗位 相關(guān)的新技術(shù)、新工藝、新材料、新設(shè)備等引入實(shí)踐教學(xué) , 按照 更高的職業(yè)資格要求 , 按照生產(chǎn)實(shí)際的規(guī)范等對(duì)學(xué)生進(jìn)行培養(yǎng) 與訓(xùn)練。仿真軟件的引入使學(xué)生既掌握了一種新的電子電路設(shè) 計(jì)軟件 , 又掌握了一門新型的實(shí)驗(yàn)分析方法 , 尤其利用 multi-sim 作為課程設(shè)計(jì)實(shí)物制作前的設(shè)計(jì)分析工具 , 能充分發(fā)揮學(xué)
生的主觀能動(dòng)性和創(chuàng)造性 , 并按照可持續(xù)發(fā)展的思路為學(xué)生儲(chǔ) 備一定的理論知識(shí)和實(shí)踐技能 , 達(dá)到用先進(jìn)、高新、超前的實(shí)用 技術(shù)培養(yǎng)、訓(xùn)練學(xué)生的目的。如果和 PCB 軟件模塊 Ultiboard 配 合使用 , 可以完成電路原理圖輸入、電路分析、仿真、制作印刷 電路板全套自動(dòng)化工序 , 對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐的觀點(diǎn)大有裨 益 , 圖 2為該軟件在面板上模擬布線。
4結(jié)論
基于 multisim 的虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)有利于教師不斷完善教學(xué) 內(nèi)容 , 提高教學(xué)效果 , 使學(xué)生在掌握基礎(chǔ)知識(shí)外 , 適當(dāng)引入科學(xué) 技術(shù)發(fā)展新成就 , 在學(xué)生自身能力基礎(chǔ)上
有效地發(fā)揮其主觀能 動(dòng)性 , 開發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)造潛力 , 但它只能輔助數(shù)字電路教學(xué) , 而 不能代替理論和實(shí)驗(yàn)教學(xué) , 并且由于許多因素的限制 , 還需要 在今后的實(shí)際教學(xué)中揚(yáng)長(zhǎng)避短 , 不斷完善。
參考文獻(xiàn) : [1][2][3]The Application of Visual Simulate Software in Digital Electricity Technology Teaching Based Software M ultisim SUN Xiao-yan(Industrial Center of Wuxi Institute of Technology , Wuxi Jiangsu 214121, China Abstract :Visual teaching and visual experiment is one of the most advantaged and potential technologies in the future higher educations, es-pecially in the time that higher vocational college.In order to strengthen the basic network infrastructure, digital construction and information teaching , it is very useful to improve teachers ’ teaching contents, offer good teachings effects and develop students ’ creative potential by us-ing the simulate software M ultisimto.The software has widely used in the digital electricity technology course such as assisting electricity theo-ry teaching, supplying the lack of experiment equipment, developing the quality of curriculum design and penetrating quality education, all that have been researched beneficially.Key words :visual experiment;M ultisim;digital electricity technology 李 洋.EDA 技術(shù)使用教程 [M ].北京 :機(jī)械工業(yè)出版社 ,2004.于 楓 , 張建新 , 王秀成.電子系統(tǒng)仿真分析教程 [M ].北京 :科學(xué)出
版社 ,2004.王任平.M ultisim2001軟件在電子電路中的應(yīng)用 [J].計(jì)算機(jī)仿真 ，2003,20(12:133-135,139.154
第五篇：EDA技術(shù)在數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用
EDA技術(shù)在數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用
摘要：在電子信息類的專業(yè)當(dāng)中，數(shù)字電子技術(shù)的上實(shí)驗(yàn)教學(xué)是非常重要的。隨著社會(huì)的發(fā)展和電子信息技術(shù)的逐漸進(jìn)步，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法已經(jīng)不再適用了，我們需要引進(jìn)更加新進(jìn)的技術(shù)來對(duì)其進(jìn)行改革。EDA技術(shù)的引進(jìn)可以說是數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)的一個(gè)進(jìn)步，也可以說是教學(xué)改革的一個(gè)趨勢(shì)。本文將對(duì)EDA技術(shù)在數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用進(jìn)行簡(jiǎn)單的分析和研究，并對(duì)EDA技術(shù)進(jìn)行一些介紹，從而說明該技術(shù)的重要性。
關(guān)鍵詞：EDA技術(shù)；數(shù)字電子技術(shù)教學(xué)；實(shí)驗(yàn)應(yīng)用
數(shù)字電子技術(shù)在近些年得到了快速的發(fā)展，而該技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用在了我們的日常生活中。在電子信息的學(xué)習(xí)過程中，數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)是不可或缺的一部分，它的理論性和實(shí)踐性都非常強(qiáng)，因此進(jìn)行該試驗(yàn)要具備足夠的專業(yè)知識(shí)以及一定的動(dòng)手操作能力。隨著計(jì)算機(jī)和電子技術(shù)的迅速發(fā)展，我們對(duì)于該方面的教學(xué)理念和模式也需要與時(shí)俱進(jìn)，較為落后和過于傳統(tǒng)的教學(xué)模式會(huì)嚴(yán)重影響到我們對(duì)于相關(guān)人才的培養(yǎng)，所以我們需要將EDA技術(shù)應(yīng)用到數(shù)字電子實(shí)驗(yàn)當(dāng)中。
一、EDA技術(shù)的概述
EDA又稱為電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化。該技術(shù)的發(fā)展時(shí)間雖然只有短短的三十幾年，但是它涉及的范圍是非常廣泛的。EDA技術(shù)是將具有較大規(guī)模的能夠編程的控制器作為載體，將硬件的語言描述作為一種表達(dá)，運(yùn)用計(jì)算機(jī)、相關(guān)的軟件和編程器來進(jìn)行電子和硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)的技術(shù)。它所擁有的功能是十分強(qiáng)大的，能夠進(jìn)行邏輯的布線規(guī)劃、設(shè)計(jì)、簡(jiǎn)化、分割、優(yōu)化、分析等工作。EDA技術(shù)是伴隨著計(jì)算和電子信息等技術(shù)的發(fā)展而產(chǎn)生的，在后兩者迅速發(fā)展而變得愈發(fā)復(fù)雜時(shí)，EAD技術(shù)的使用在極大程度上為電子電路設(shè)計(jì)提供了幫助，它在設(shè)計(jì)的每一個(gè)階段都發(fā)揮著十分重要的作用，可以說該技術(shù)在電子信息技術(shù)的發(fā)展上起到了很大的推動(dòng)作用。
二、基于EDA技術(shù)的數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)構(gòu)架
現(xiàn)階段，我國(guó)很多相關(guān)的公司已經(jīng)成功的建立起虛擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)，并且可以使用它做完整的數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)。EDA技術(shù)的應(yīng)用將數(shù)字電子技術(shù)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容變得更加豐富，這樣就可以做一些難度較高或者是實(shí)際操作難度大的電子實(shí)驗(yàn)。
（1）虛擬的數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)構(gòu)架。在搭建數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的過程當(dāng)中，會(huì)使用到多種EDA的開發(fā)工具。而建立實(shí)驗(yàn)平臺(tái)由主要分成了兩個(gè)部分：第一部分就是在實(shí)驗(yàn)中加入了仿真模塊，此功能是將EDA技術(shù)作為基礎(chǔ)來提供學(xué)習(xí)的一個(gè)平臺(tái)；第二部分是指實(shí)驗(yàn)在虛擬環(huán)境中進(jìn)行，這樣可以有效對(duì)信息進(jìn)行功能以及管理上的評(píng)估。這兩個(gè)部分之間存在著一定的聯(lián)系，數(shù)據(jù)信息要做到互通和交換，這樣才能建立起一個(gè)完整的EDA數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。
（2）各模塊框架。仿真功能是該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的一個(gè)非常重要的功能，而它又被分成了四個(gè)部分，分別是收集項(xiàng)目的信息數(shù)據(jù)、基礎(chǔ)教育、進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)、結(jié)果的分析。在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的過程中需要在虛擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)中了解一些具體的要求，然后做好充足的準(zhǔn)備并選擇所能應(yīng)用到的EDA開發(fā)工具，從而將獲取的實(shí)驗(yàn)任務(wù)完成。在結(jié)束后要將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、圖表、仿真曲線、程序代碼進(jìn)行匯總，上傳到服務(wù)器，以便日后查閱。
在進(jìn)行基礎(chǔ)學(xué)習(xí)時(shí)要把握好四個(gè)要素：①熟悉掌握軟件編程語言；②了解并熟練使用EDA工具；③認(rèn)真了解并熟記實(shí)驗(yàn)儀器的操作方法；④具有足夠的專業(yè)知識(shí)。在實(shí)驗(yàn)中我們經(jīng)常會(huì)使用到的EDA工具包括QuartusⅡ、Protel和Matlab等。而軟件編程語言工具會(huì)經(jīng)常使用匯編語言和VHDL語言。實(shí)驗(yàn)器具以常用數(shù)字芯片為主。除此之外，在網(wǎng)上可以通過相應(yīng)的渠道可以找到實(shí)驗(yàn)案例并將其下載出來，案例中會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思路和技術(shù)要點(diǎn)等方面進(jìn)行詳細(xì)的說明，會(huì)更有利于學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)。
同樣，信息功能和管理評(píng)估模塊也是由四個(gè)部分所組成的：①提供實(shí)驗(yàn)信息；②審批階段；③對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)度進(jìn)行實(shí)時(shí)掌控；④對(duì)信息數(shù)據(jù)的管理。負(fù)責(zé)該模塊的管理者需要把實(shí)驗(yàn)內(nèi)容在平臺(tái)進(jìn)行公布，讓實(shí)驗(yàn)者了解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。在實(shí)驗(yàn)完成后還要把一些相關(guān)數(shù)據(jù)和結(jié)果存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫中。
三、在數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)中引入EDA技術(shù)的優(yōu)勢(shì)
（1）提高實(shí)驗(yàn)可靠性。EDA技術(shù)在實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用可以達(dá)到一個(gè)揚(yáng)長(zhǎng)避短的效果，對(duì)于實(shí)驗(yàn)的效率和結(jié)果的準(zhǔn)確度上有很大程度上的提高，而且可以直觀的顯示出某些電路設(shè)計(jì)中存在的問題和錯(cuò)誤。在實(shí)際中，因?yàn)槊恳粋€(gè)門電路中會(huì)存在延時(shí)現(xiàn)象，由此就會(huì)產(chǎn)生冒險(xiǎn)競(jìng)爭(zhēng)，這就會(huì)導(dǎo)致正常信號(hào)進(jìn)入到不正常的尖峰脈沖當(dāng)中，但是由于采樣精度較低的緣故，該現(xiàn)象是很難被觀察到的。而EDA技術(shù)的應(yīng)用就可以將該現(xiàn)象顯示出，然后再確定出解決問題的辦法。
（2）加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)者的動(dòng)手操作能力。數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)所需要的開發(fā)周期是比較短的，并且具有調(diào)試簡(jiǎn)單和容易更改電路的特點(diǎn)，這些都可以讓實(shí)驗(yàn)人員很容易的了解設(shè)計(jì)要領(lǐng)。這樣既可以調(diào)動(dòng)人們的實(shí)驗(yàn)興趣，還可以更容易的將理論知識(shí)運(yùn)用到實(shí)踐當(dāng)中。
（3）實(shí)驗(yàn)開放性較好。EDA的仿真技術(shù)可以擺脫器材上的限制，很多工作都可以在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行，而實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)工作同樣可以不在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行，在完成之后將其進(jìn)行保存即可。而測(cè)試芯片具有實(shí)際的運(yùn)行特性，可以將實(shí)驗(yàn)的靈活度進(jìn)行提高。
（4）提高實(shí)驗(yàn)效率。數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)的過程是十分復(fù)雜的，需要設(shè)計(jì)和產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量是很大的，如果在中途出現(xiàn)錯(cuò)誤就可能導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗或者是將過程變得更加繁瑣。EDA技術(shù)的應(yīng)用將實(shí)驗(yàn)的操作過程進(jìn)行了簡(jiǎn)化，更容易進(jìn)行調(diào)整，在相同的時(shí)間內(nèi)還可以進(jìn)行多個(gè)實(shí)驗(yàn)方案從而進(jìn)行比較，實(shí)驗(yàn)的效率也得到了很大的提高。
（5）彌補(bǔ)客觀條件的短缺。進(jìn)行數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)需要一套完整的相關(guān)設(shè)備，但是這些設(shè)備裝置的價(jià)格是十分昂貴的，由于經(jīng)費(fèi)不足的問題會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)無法進(jìn)行。EDA的仿真技術(shù)可以讓實(shí)驗(yàn)在計(jì)算機(jī)中進(jìn)行，從而避免因客觀條件限制而無法進(jìn)行試驗(yàn)的情況，并且進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)還可以不用擔(dān)心損壞儀器所產(chǎn)生的損失。
EDA技術(shù)的加入對(duì)于數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)來說是非常重要的，它既降低了實(shí)驗(yàn)進(jìn)行的難度，又提高了知識(shí)理論在實(shí)踐中的應(yīng)用，也可以說它為數(shù)字電子技術(shù)的發(fā)展起到了推動(dòng)的作用。本文對(duì)EDA技術(shù)在數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用進(jìn)行簡(jiǎn)單的分析和研究，并介紹了該技術(shù)所擁有的一些優(yōu)勢(shì)，希望它能在數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)中得到推廣。
參考文獻(xiàn)：
[1]蔡朝.利用EDA技術(shù)改造數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)[J].孝感學(xué)院學(xué)報(bào)，2002（06）.[2]艾明晶，康光宇.EDA教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].儀表技術(shù)與傳感器，2002（10）.[3]李清峰.對(duì)EDA課程教學(xué)的思考[J].湖南商學(xué)院學(xué)報(bào)，2001（06）.[4]聶春燕、吳曉旭、張玲霞.加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室改革和建設(shè)培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力[j].長(zhǎng)春大學(xué)學(xué)報(bào)，2007，17（4）：92-93.
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