河北農(nóng)業(yè)大學(xué) 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(shù)字電路等多種電子電路的設(shè)計(jì)、測試及特性分析，Multisim軟件中器件種類齊全，電路分析功能強(qiáng)大[1-2]。利用該軟件的優(yōu)勢，我們在電子電路課程實(shí)習(xí)中增加了基于Multisim的虛擬仿真環(huán)節(jié)，以改善現(xiàn)有的課程實(shí)習(xí)中設(shè)計(jì)電路、改進(jìn)電路和調(diào)試電路的便利性，降低實(shí)驗(yàn)耗材和實(shí)驗(yàn)設(shè)備的損壞率，提高搭建實(shí)際電路的成功率。

基于Multisim仿真的電子電路課程實(shí)習(xí)的實(shí)施步驟為：（1）教師下達(dá)課程實(shí)習(xí)任務(wù)，告知要求電子電路完成實(shí)現(xiàn)的基本功能。（2）學(xué)生自主設(shè)計(jì)電路，并應(yīng)用Multisim軟件進(jìn)行仿真，調(diào)試，確定最終設(shè)計(jì)方案、電路和元器件。（3）學(xué)生根據(jù)設(shè)計(jì)電路購買相應(yīng)的電子器件，進(jìn)行實(shí)物搭建，調(diào)試，完成設(shè)計(jì)。（4）學(xué)生展示實(shí)際電路完成的功能，教師點(diǎn)評，實(shí)習(xí)結(jié)束。整個(gè)過程中由于學(xué)生自主設(shè)計(jì)方案和電路，還可以在完成教師要求的基本功能的基礎(chǔ)上，再增加實(shí)現(xiàn)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(shí)習(xí)在檢驗(yàn)學(xué)生對理論的理解程度、鍛煉學(xué)生的動手能力、培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)電路思維的養(yǎng)成、激發(fā)學(xué)生的想象力與創(chuàng)造力、提高教師業(yè)務(wù)水平等方面都發(fā)揮了很大的作用。

1 電子電路課程實(shí)習(xí)內(nèi)容簡介

本文以設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)速計(jì)數(shù)系統(tǒng)為例進(jìn)行分析，要求實(shí)現(xiàn)的基本功能為：

（1）應(yīng)用測速傳感器實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)速的計(jì)數(shù)，檢測方式為紅外射線中斷；檢測信號當(dāng)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(gè)脈沖中斷一次。即電機(jī)碼盤上設(shè)置一個(gè)空格，轉(zhuǎn)一周，經(jīng)過空格時(shí)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(gè)脈沖信號，在一定時(shí)間內(nèi)對脈沖計(jì)數(shù)，從而換算出電機(jī)轉(zhuǎn)速。

（2）由計(jì)數(shù)器對脈沖信號計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)結(jié)果經(jīng)LED顯示，計(jì)數(shù)范圍0～99。即通過兩片74LS160十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，采用并行進(jìn)位方式連接，脈沖信號接入74LS160的CLK中，以個(gè)位進(jìn)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(qū)動共陰極顯示器顯示數(shù)值。

2 基于Multisim構(gòu)建電子電路仿真

根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)速計(jì)數(shù)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的基本功能和方法，在multisim10中構(gòu)建電路進(jìn)行仿真。部分同學(xué)自主設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)更高級的功能，如實(shí)現(xiàn)十位數(shù)的動態(tài)“零消隱”，即當(dāng)計(jì)數(shù)結(jié)果不超過10時(shí)，十位數(shù)的數(shù)碼管無顯示，此功能可通過添加一個(gè)四輸入或門CD4072B實(shí)現(xiàn)。帶有“零消隱”功能的電機(jī)轉(zhuǎn)速計(jì)數(shù)系統(tǒng)的仿真圖運(yùn)行狀態(tài)如圖1所示，以5V,1HZ的脈沖信號代表一小電機(jī)轉(zhuǎn)速。

圖1 電機(jī)轉(zhuǎn)速計(jì)數(shù)系統(tǒng)仿真圖

3 總結(jié)

本文通過設(shè)計(jì)一個(gè)基于Multisim仿真的電機(jī)轉(zhuǎn)速計(jì)數(shù)系統(tǒng)，使學(xué)生學(xué)會了用Multisim仿真軟件設(shè)計(jì)電路、調(diào)試電路，從而設(shè)計(jì)出正確的方案。實(shí)驗(yàn)證明，按照軟件仿真運(yùn)行成功的方案，購買元器件搭建的實(shí)際電路，可以實(shí)現(xiàn)功能要求，提高了搭建實(shí)際電路的效率和成功率，培養(yǎng)了學(xué)生綜合運(yùn)用知識和獨(dú)立開展實(shí)踐創(chuàng)新的能力。