聶幸 吳小安

【摘要】數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)課程是對(duì)數(shù)字電路課程的一個(gè)引申和拓展，在理論的基礎(chǔ)上加深學(xué)生對(duì)數(shù)字電路實(shí)際應(yīng)用的理解，本文從傳統(tǒng)的數(shù)字電路教學(xué)模式出發(fā)，在其基礎(chǔ)上加入仿真內(nèi)容，通過(guò)傳統(tǒng)方式和仿真的結(jié)合，使學(xué)生深入的理解數(shù)字電路的實(shí)際工作原理。

【關(guān)鍵詞】數(shù)字電路實(shí)驗(yàn) ?Multisim13 ?仿真

【中圖分類(lèi)號(hào)】G43 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2015）11-0238-01

數(shù)字電路作為高校電子類(lèi)專(zhuān)業(yè)的一門(mén)必修的基礎(chǔ)課程，對(duì)后續(xù)課程的學(xué)習(xí)有著極其重要的引領(lǐng)作用，數(shù)字電路是一門(mén)實(shí)踐性較強(qiáng)的科目，若只有理論而不付諸于實(shí)踐，很難達(dá)到一個(gè)好的學(xué)習(xí)效果，因此，數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)就凸顯出其重要性，通過(guò)數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)課程，可以加深學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解，也可加強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手能力。但是，在數(shù)字電路教學(xué)模式上，很多學(xué)校還采用較為傳統(tǒng)的方式來(lái)進(jìn)行，即通過(guò)數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)箱來(lái)搭接電路，然后驗(yàn)證其功能。這種模式的好處在于學(xué)生可以接觸到實(shí)物，通過(guò)搭接實(shí)物電路可以對(duì)理論知識(shí)起到很好的鞏固作用，弊端在于局限性較大，學(xué)生只能用手中擁有的芯片來(lái)搭接電路，且必須在實(shí)驗(yàn)室當(dāng)中才可以，受芯片種類(lèi)和地點(diǎn)影響較大，無(wú)法調(diào)動(dòng)學(xué)生課外學(xué)習(xí)的積極性，如果在傳統(tǒng)基礎(chǔ)上加入仿真軟件的學(xué)習(xí)，一來(lái)是對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)模式的一個(gè)補(bǔ)充，其次可以讓學(xué)生不受芯片種類(lèi)和地點(diǎn)的限制，只要有計(jì)算機(jī)就可以學(xué)習(xí)，使學(xué)生的學(xué)習(xí)從課內(nèi)擴(kuò)展到課外，有利于提高學(xué)生的主觀能動(dòng)性，幫助學(xué)生更好的學(xué)好這門(mén)課程。

1.Multisim軟件功能簡(jiǎn)介

Multisim軟件是一個(gè)專(zhuān)門(mén)用于電子線路仿真與設(shè)計(jì)的EDA工具軟件，最新版本是Multisim13.0。Multisim是一個(gè)完整的集成化設(shè)計(jì)環(huán)境，通過(guò)Multisim計(jì)算機(jī)仿真與虛擬儀器技術(shù)可以很好地解決實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的局限性問(wèn)題，學(xué)生可以很方便地把電路用計(jì)算機(jī)仿真真實(shí)的再現(xiàn)出來(lái)。

Multisim軟件特點(diǎn)

（1）圖形界面直觀：整個(gè)操作界面就像一個(gè)數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，元器件和測(cè)試儀器均可直接拖放到屏幕上，輕點(diǎn)鼠標(biāo)可用導(dǎo)線將它們連接起來(lái)，儀器的操作方式與實(shí)物幾乎一樣。

（2）元器件庫(kù)豐富：Multisim大大擴(kuò)充了EWB的元器件庫(kù)， 包括了大部分的常見(jiàn)器件，且用戶可通過(guò)元件編輯器自行創(chuàng)建或修改所需元件模型。

（3）測(cè)試儀器豐富：除EWB具備的數(shù)字萬(wàn)用表、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器、雙通道示波器、掃頻儀等常用儀器外，Multisim新增了瓦特表、失真分析儀、頻譜分析儀和網(wǎng)絡(luò)分析儀。

（4）分析手段完備：除了EWB提供的常用分析外，Multisim新增了直流掃描分析、批處理分析、用戶定義分析、噪聲圖形分析和射頻分析等，基本上能滿足一般電子電路的分析設(shè)計(jì)要求。

（5）仿真能力強(qiáng)大：Multisim既可對(duì)模擬電路或數(shù)字電路分別進(jìn)行仿真，也可進(jìn)行數(shù)模混合仿真，射頻（RF）電路的仿真。仿真失敗時(shí)會(huì)顯示出錯(cuò)信息、提示可能出錯(cuò)的原因，仿真結(jié)果可隨時(shí)儲(chǔ)存和打印。

2.Multisim在數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

本文以8位流水燈實(shí)驗(yàn)為例來(lái)介紹Multisim13在實(shí)際教學(xué)中的應(yīng)用。

流水燈實(shí)驗(yàn)是數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)課程中一個(gè)很常見(jiàn)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，實(shí)際內(nèi)容為通過(guò)觸發(fā)器設(shè)計(jì)一個(gè)8位計(jì)數(shù)器，然后通過(guò)3-8譯碼器實(shí)現(xiàn)流水燈的循環(huán)顯示，然后觀察輸出端的波形。傳統(tǒng)的使用實(shí)驗(yàn)箱搭接電路時(shí)，難度不在于電路和電路的設(shè)計(jì)過(guò)程有多復(fù)雜，而在于連線較多，學(xué)生在接線時(shí)容易接錯(cuò)，且接錯(cuò)后不易檢查，導(dǎo)致很多學(xué)生在課堂時(shí)間內(nèi)無(wú)法完成。如果采用Multisim軟件來(lái)進(jìn)行這個(gè)內(nèi)容的教學(xué)，通過(guò)實(shí)際教學(xué)我們發(fā)現(xiàn)，效果要遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于傳統(tǒng)模式，原因在于：使用Multisim軟件繪制電路時(shí)比實(shí)際接線要方便很多，且出錯(cuò)之后容易查找，在觀察波形時(shí)不需要頻繁的更換示波器探頭的接線位置，也就避免了在更換過(guò)程中可能引發(fā)的接線接觸不良的問(wèn)題，實(shí)驗(yàn)結(jié)果不受外界環(huán)境的干擾，可以保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

3.數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)中引入仿真技術(shù)的必要性和仿真技術(shù)的局限性

在數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)中加入仿真內(nèi)容，通過(guò)實(shí)際教學(xué)的過(guò)程我們發(fā)現(xiàn)是很有必要的。首先，仿真技術(shù)的使用是數(shù)字電路發(fā)展的趨勢(shì)，可以大大提高工作的效率。其次，解決了傳統(tǒng)教學(xué)模式下的局限性問(wèn)題，學(xué)生可以隨時(shí)隨地的進(jìn)行電路的設(shè)計(jì)和驗(yàn)證，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。第三，避免了實(shí)驗(yàn)箱和芯片本身存在問(wèn)題的情況，可以保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。但是仿真也存在一定的局限性，和傳統(tǒng)模式相比，仿真都是基于計(jì)算機(jī)操作，看不見(jiàn)、摸不著實(shí)物，無(wú)法給學(xué)生一個(gè)直觀的感受，同時(shí)，在使用面包板搭接電路的過(guò)程中，出現(xiàn)了問(wèn)題也可以培養(yǎng)學(xué)生查找問(wèn)題、排除問(wèn)題的能力，加強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手能力，這些是仿真技術(shù)無(wú)法提供的。

4.結(jié)語(yǔ)

傳統(tǒng)的數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式存在著較大的局限性，但也有其優(yōu)勢(shì)所在，仿真技術(shù)有其突出的優(yōu)點(diǎn)但也有局限性，筆者認(rèn)為將兩者融合是最好的一種方式，在傳統(tǒng)教學(xué)模式中適當(dāng)?shù)募尤敕抡鎯?nèi)容，可以最大限度的彌補(bǔ)各自的不足，對(duì)于學(xué)生而言也是有巨大的好處的。