劉允峰，王宇迪，冉金宇

（1.渤海大學(xué)，遼寧錦州，121007；2.錦州市緊急醫(yī)療救援中心，遼寧錦州，121000）

0 引言

555 定時(shí)器是《電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程中的重要組成部分。20 世紀(jì)70 年代，由西格尼蒂克(Signetics)公司推出的555 定時(shí)器是一種模擬和數(shù)字功能相結(jié)合的集成器件，因其價(jià)格低廉、易用性和可靠性，被廣泛應(yīng)用于電子電路設(shè)計(jì)之中，可以構(gòu)成波形整形、脈沖產(chǎn)生、定時(shí)器和振蕩電路等電路。555 定時(shí)器有兩種制作工藝：雙極性(TTL)工藝和互補(bǔ)金屬氧化物(CMOS)工藝。以TI 公司的NE555 芯片為例，簡(jiǎn)化原理圖如圖1 所示，引腳圖如圖2 所示。

圖1 簡(jiǎn)化原理圖

圖2 引腳圖

1 555 定時(shí)器工作模式

555 定時(shí)器的輸出有0 和1 兩種狀態(tài)，與輸入引腳的不同組合有關(guān)，如表1 所示。

表1 555定時(shí)器功能表

其中，0 表示低電平，1 表示高電平，×表示不相干的。

555 定時(shí)器可以工作在單穩(wěn)態(tài)模式、雙穩(wěn)態(tài)模式和無(wú)穩(wěn)態(tài)模式三種工作模式下，電路組成如圖3 所示。由圖可見(jiàn)，雙穩(wěn)態(tài)電路輸入端的輸入電壓端一般沒(méi)有定時(shí)電阻和定時(shí)電容。

圖3

對(duì)三種工作模式進(jìn)行比較，如表2 所示。

表2 555定時(shí)器三種工作模式

2 Multisim 仿真

介紹555 定時(shí)器的工作原理后，一定要向?qū)W生介紹實(shí)際應(yīng)用例子，利用聲、光信號(hào)的演示加深印象，學(xué)以致用[1-4]。比如：圖4(a)閃光器、圖4(b)鳴叫式警報(bào)器。

圖4

利用74LS161、74LS74、74LS153、74LS139、74LS00、74LS08 及電阻、電容和LED 等，仿真一下十字路口的交通燈控制電路，如圖5 所示。為了縮短一個(gè)循環(huán)周期的觀(guān)察時(shí)間，將圖5 中的芯片U10（秒脈沖信號(hào)發(fā)生器）由1Hz 設(shè)置成了20Hz，便于觀(guān)察現(xiàn)象，實(shí)際中可以由圖3的555 定時(shí)器產(chǎn)生秒信號(hào)，設(shè)置如下：R1=R2=4831Ω，C=100μF，使得振蕩周期T=0.69(R1+R2)C ≈1 秒。交通燈循環(huán)過(guò)程為：1 路綠燈亮2 路紅燈亮。

圖5 交通燈控制電路

以學(xué)生學(xué)習(xí)能力達(dá)成為目標(biāo)，結(jié)合Multisim 軟件工具，教師可以采取討論式教學(xué)法、問(wèn)題教學(xué)法等方法，強(qiáng)調(diào)理論與工程實(shí)際相結(jié)合[5]。在課堂教學(xué)中，對(duì)一些重點(diǎn)和難點(diǎn)，輔以Multisim 虛擬仿真作為演示工具，老師講解和引導(dǎo)學(xué)生觀(guān)察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，再加上實(shí)物照片和短視頻等方式，提升學(xué)生動(dòng)手能力，提高學(xué)生分析和設(shè)計(jì)數(shù)字邏輯電路的能力。

3 課程思政要點(diǎn)

（1）創(chuàng)新實(shí)踐，學(xué)以致用。一方面，學(xué)生可以利用實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放時(shí)間，親自動(dòng)手去感悟教材中已有的數(shù)字電路知識(shí)，完善知識(shí)結(jié)構(gòu)，從“學(xué)會(huì)”轉(zhuǎn)變成“學(xué)活”。另一方面，可以利用所學(xué)電路知識(shí)進(jìn)行大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目、社會(huì)實(shí)踐活動(dòng)等，在真實(shí)情境中檢驗(yàn)自身已有的電路知識(shí)，培養(yǎng)獨(dú)立思考能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神、溝通和交流能力、創(chuàng)造性地解決實(shí)際問(wèn)題，學(xué)會(huì)做人、做事。

（2）結(jié)合實(shí)驗(yàn)芯片安全，引入日常用電安全常識(shí)，提醒學(xué)生注意實(shí)驗(yàn)室用電安全；同時(shí)，立足中美貿(mào)易戰(zhàn)情況，從專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)角度出發(fā)，思考個(gè)人努力對(duì)專(zhuān)業(yè)及國(guó)家的積極影響，激發(fā)學(xué)生愛(ài)國(guó)情懷和奮發(fā)學(xué)習(xí)熱情。

（3）555 定時(shí)器三種工作模式中的穩(wěn)態(tài)、暫態(tài)轉(zhuǎn)換，都要取決于555 定時(shí)器內(nèi)部電路的工作原理。將這個(gè)性質(zhì)升華為內(nèi)外因辨證原理：事物的發(fā)展是內(nèi)外因共同起作用的結(jié)果，內(nèi)因是事物發(fā)展的依據(jù)，它是第一位的，決定著事物發(fā)展的基本趨向，外因是事物發(fā)展的外部條件，它是第二位的，對(duì)事物的發(fā)展起著加速或延緩的作用，外因必須通過(guò)內(nèi)因而起作用。

4 結(jié)束語(yǔ)

在《電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程教學(xué)中引入了虛擬仿真技術(shù)輔助教學(xué)，“虛實(shí)融合”，重視學(xué)生動(dòng)手能力的培養(yǎng)；同時(shí)，課程思政和教學(xué)內(nèi)容有機(jī)融合，育人與教學(xué)同步進(jìn)行[6]。以“555定時(shí)器典型電路應(yīng)用”教學(xué)設(shè)計(jì)為例，解析了Multisim13在《電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用，探討了仿真技術(shù)手段的教學(xué)改革。教學(xué)實(shí)踐表明，在教學(xué)環(huán)節(jié)加入Multisim虛擬仿真環(huán)節(jié)，較好地優(yōu)化了教學(xué)模式，切實(shí)提升了教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)了學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)造能力，達(dá)到了專(zhuān)業(yè)課育人的“潤(rùn)物細(xì)無(wú)聲”。教學(xué)過(guò)程中理論聯(lián)系實(shí)際，既有虛擬仿真，又有實(shí)物呈現(xiàn)，真正實(shí)現(xiàn)了以學(xué)生為中心，鼓勵(lì)并帶領(lǐng)學(xué)生學(xué)好專(zhuān)業(yè)技術(shù)技能，為國(guó)家發(fā)展奉獻(xiàn)一份力量。