EWB仿真軟件在數(shù)字鐘情境教學中的應用

白廣新

（深圳職業(yè)技術學院 廣東 深圳 518055）

隨著情境教學法在高職課程教學改革中的不斷深入，數(shù)字鐘項目成為高職《應用電子技術》課程情境教學中不可缺少的一個教學情境。實踐表明，借助EWB仿真軟件，可以顯著提高學生數(shù)字鐘設計方案的完成情況。

EWB仿真軟件的特點

EWB（Electronics WorkBench）是加拿大交互圖像技術有限公司 （Interactive Image Technologies）推出的一款專門用于電子電路仿真和設計的工具軟件。它具有豐富的電子元器件庫，采用標準的電子元器件符號，提供了外形和操作方法與實際電子儀器非常相似的虛擬儀器，包括萬用表、信號發(fā)生器、示波器等。該軟件界面直觀，操作方便，簡單易學，學生在很短時間內就能掌握軟件的基本操作。應用該仿真軟件，學生可以對仿真電路設置各種非正常工作狀態(tài)，如開路、短路等，從而觀察到不同故障情況下電路的工作狀態(tài)；還可以方便地修改電路參數(shù)，觀察電路參數(shù)對電路輸出結果的影響。該軟件也為學生提供了一個設計平臺，學生可直觀地看到設計方案是否達到預期目的。

EWB仿真軟件在數(shù)字鐘項目情境教學中的實施過程

按照數(shù)字鐘項目的設計要求，學生至少應完成秒信號、秒計時、分鐘計時和小時計時的基本設計任務。先仿真設計出60進制的計數(shù)及顯示電路，供秒和分鐘計時使用，再設計24進制計數(shù)器，供小時計時使用，然后再完成秒向分鐘進位、分鐘向小時進位。計數(shù)器采用74160同步十進制計數(shù)器。

60進制計數(shù)和顯示電路的仿真設計 60進制計數(shù)與顯示仿真設計電路如圖1所示，可以作為秒和分鐘的計時使用。設計方案中，個位和十位采用相同的計數(shù)脈沖，個位向十位的進位依靠個位計數(shù)到“1001”狀態(tài)時，通過與門給十位的第7腳“ENP”計數(shù)控制端一個高電平。60進制的實現(xiàn)依靠十位的計數(shù)器計到“0110”狀態(tài)時，通過與非門給十位計數(shù)器清零。

24進制計數(shù)和顯示電路的仿真設計 24進制的計數(shù)和顯示仿真設計電路如圖2所示。個位向十位的進位與60進制計數(shù)器的方法相同。24進制的實現(xiàn)依靠個位計數(shù)器計數(shù)到“0100”狀態(tài)和十位計數(shù)器計數(shù)到“0010”狀態(tài)時，通過與非門獲得低電平信號同時給個位和十位計數(shù)器清零。

圖1 60進制計數(shù)與顯示電路圖

圖2 24進制計數(shù)與顯示電路圖

秒、分鐘和小時之間的進位設計 這是學生在設計過程中感覺最難的地方?，F(xiàn)以秒向分鐘進位為例說明，如圖3中粗實線所示。當秒十位計數(shù)器計數(shù)到“0110”狀態(tài)時，通過與門為分鐘計數(shù)器提供計數(shù)脈沖。分鐘向小時的進位依此類推。

圖3 秒向分鐘進位電路圖

秒信號的仿真設計 在借助EWB仿真軟件進行數(shù)字鐘設計時，可以先借助軟件本身提供的信號發(fā)生器作為秒信號，這樣可以方便地改變信號的頻率，以便于秒、分鐘和小時模塊進行聯(lián)調時，提高工作效率。實際工作所需的秒信號可利用晶振來完成。

EWB仿真軟件在數(shù)字鐘項目情境教學中的實施效果

在沒有使用EWB仿真軟件時，高職學生很難完成數(shù)字鐘的設計方案，幾乎都是靠教師提供電路圖。使用EWB仿真軟件后，學生能很快掌握計數(shù)器、譯碼器以及顯示器件的使用，從單片計數(shù)器的使用到構造N進制計數(shù)器在一個課時內都能完成。圖4所示為學生在面包板上完成的數(shù)字鐘電路。布置數(shù)字鐘設計任務，學生都能積極嘗試，基本上全班都能完成設計方案。同時，通過仿真設計，學生對電路的接線也已非常熟悉，對電路的制作和調試幫助很大。數(shù)字鐘項目調試的成功率大大提高。

圖4 學生作品示意圖

實踐證明，在數(shù)字鐘情境教學中應用EWB電子仿真軟件，有助于學生更好地理解理論知識，使理論與實踐有機結合。學生能感受到實際動手操作的樂趣，直觀地看到設計方案的效果，從而可大大地提高學生的學習興趣和學習效率。

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