數(shù)字電路仿真系統(tǒng)在教學(xué)中的應(yīng)用

【摘 要】本文討論了數(shù)字電子技術(shù)中實(shí)踐教學(xué)的重要性，以數(shù)字電路仿真系統(tǒng)V2006 SE軟件為例介紹了計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)在教學(xué)環(huán)節(jié)中的應(yīng)用，指出計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)有積極的促進(jìn)作用。

【關(guān)鍵詞】數(shù)字電子技術(shù) 計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng) 數(shù)字電路仿真系統(tǒng)V2006 SE 虛擬實(shí)驗(yàn)

【中圖分類號(hào)】G642 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-4810（2014）32-0085-01

數(shù)字電子技術(shù)是一門(mén)專業(yè)基礎(chǔ)課程，是電子、計(jì)算機(jī)、通信等弱電類相關(guān)專業(yè)的重要課程，在電氣、電控、機(jī)電等電類專業(yè)中也是必修課程，陜西能源職業(yè)技術(shù)學(xué)院的化工、采礦等專業(yè)也均有涉及。

數(shù)字電子技術(shù)相較于其他電子基礎(chǔ)課程，應(yīng)用性更強(qiáng)，電路分析更為直觀、明確，更注重于學(xué)生的邏輯思維能力，通過(guò)邏輯判斷來(lái)實(shí)現(xiàn)電路功能。

在高職類數(shù)字電子技術(shù)的教學(xué)改革中，目標(biāo)非常明確：（1）克服理論性過(guò)強(qiáng)的傾向，優(yōu)化理論教學(xué)內(nèi)容；（2）理論與實(shí)踐相結(jié)合，在課程設(shè)計(jì)中強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)；（3）更新教學(xué)手段，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力。

一 電路仿真系統(tǒng)

由于在數(shù)字電路設(shè)計(jì)中，主要依靠學(xué)生的邏輯思維能力，而在學(xué)生設(shè)計(jì)出某一電路后，由于思維模式已經(jīng)固定，就很難自行判斷電路功能是否符合邏輯，是否能夠?qū)崿F(xiàn)題目要求。因此，教師一般的做法是要求學(xué)生先自行做出電路設(shè)計(jì)，然后在實(shí)驗(yàn)課中，使用邏輯學(xué)習(xí)機(jī)和實(shí)際器件連接電路，觀察電路輸入與輸出之間的關(guān)系是否正確，然后更改、優(yōu)化電路。這種做法真實(shí)可靠，有條件的情況下最有利于教師教學(xué)和學(xué)生的自主學(xué)習(xí)。但這種做法要求學(xué)校提供大量的實(shí)驗(yàn)設(shè)備和實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)間，也不利于學(xué)生開(kāi)展自主學(xué)習(xí)。

采用計(jì)算機(jī)輔助的方法實(shí)現(xiàn)虛擬實(shí)驗(yàn)成為最為簡(jiǎn)單易行的方法。學(xué)生利用一些數(shù)字電路仿真系統(tǒng)，就可以方便快捷地完成計(jì)算機(jī)上的虛擬實(shí)驗(yàn)，不僅可以對(duì)自己設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行驗(yàn)證，而且可以隨時(shí)在計(jì)算機(jī)上修改、優(yōu)化電路，培養(yǎng)其自主學(xué)習(xí)的能力。

數(shù)字電路仿真系統(tǒng)V2006 SE是一款簡(jiǎn)單、直觀的國(guó)產(chǎn)軟件，提供了邏輯層次的數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)環(huán)境。軟件為用戶提供了各種門(mén)器件、編碼器、譯碼器、加法器、各種觸發(fā)器、組合邏輯器件、時(shí)序邏輯器件、脈沖信號(hào)源、發(fā)光二極管、數(shù)碼管等數(shù)字電路常用器件。用戶可以用這些器件自由地搭建各種數(shù)字電路。軟件提供的“真值表”和“時(shí)序圖”工具可以讓用戶方便地進(jìn)行數(shù)字電路分析。數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)軟件還為用戶提供了“輸入”、“輸出”器件，通過(guò)這些器件，軟件可以實(shí)現(xiàn)與實(shí)驗(yàn)箱之間的軟硬件交互。由于采用了直觀的圖形界面，各種元器件也采用了與實(shí)際器件十分接近的外形，所以學(xué)生可以輕松地將真實(shí)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)用虛擬方式來(lái)完成。數(shù)字電路仿真系統(tǒng)V2006 SE軟件中包括的集成電路雖然數(shù)量很少，但是卻幾乎包含了中國(guó)現(xiàn)行的各種高職高專或本科教材中普遍所講授的所有集成電路，并且采用全中文界面，操作簡(jiǎn)單易上手，因此非常適合中國(guó)高職高專學(xué)生進(jìn)行使用和學(xué)習(xí)。

二 數(shù)字電路仿真系統(tǒng)V2006 SE軟件在數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用

利用數(shù)字電路仿真系統(tǒng)V2006 SE軟件可以輕松完成一些教學(xué)上常用的數(shù)字電路虛擬實(shí)驗(yàn)，下面我們以各個(gè)教材中均會(huì)講授的典型電路24進(jìn)制計(jì)數(shù)器為例來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。

使用數(shù)字電路仿真系統(tǒng)V2006 SE軟件創(chuàng)建電路圖之前，應(yīng)該首先根據(jù)題目要求，分別畫(huà)出電路原理圖和電路接線路，如果對(duì)集成電路芯片管教排列比較熟悉的話也可以不畫(huà)電路接線路。畫(huà)好設(shè)計(jì)圖后，就可以使用數(shù)字電路仿真系統(tǒng)V2006 SE來(lái)虛擬實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證設(shè)計(jì)圖是否正確。

打開(kāi)數(shù)字電路仿真系統(tǒng)V2006 SE軟件后，首先在元件庫(kù)中選出設(shè)計(jì)圖中需要用的元器件，放在繪圖平臺(tái)上，如我們選擇了兩個(gè)74LS290，一個(gè)二輸入端與門(mén)，一個(gè)時(shí)鐘脈沖發(fā)生器，以及LED數(shù)碼顯示管（軟件提供需要配合顯示譯碼器使用的LED數(shù)碼管和已接好譯碼顯示器的LED數(shù)碼顯示管兩種類型，方便起見(jiàn)我們選擇已接好的，直接輸入8421BCD碼即可）；接下來(lái)根據(jù)電路設(shè)計(jì)，用導(dǎo)線將各個(gè)元器件接好。

電路圖畫(huà)好后，將輸出電平選擇為H高電平，選擇脈沖產(chǎn)生器，點(diǎn)右鍵調(diào)整屬性，本例可選擇默認(rèn)屬性；確認(rèn)無(wú)誤后在工具欄選擇“ON”運(yùn)行，即可觀察運(yùn)行結(jié)果。

三 結(jié)束語(yǔ)

隨著時(shí)代發(fā)展，對(duì)高職高專教學(xué)來(lái)說(shuō)，對(duì)理論與實(shí)踐相結(jié)合的要求也越來(lái)越高，實(shí)踐教學(xué)的需要也越來(lái)越大，現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)室一時(shí)難以滿足學(xué)生所有的實(shí)踐需求，成為教學(xué)環(huán)節(jié)的問(wèn)題之一。而通過(guò)上例我們可以看到，使用計(jì)算機(jī)仿真軟件進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)，就如同在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上操作實(shí)際器件一樣簡(jiǎn)單方便，而且不受到實(shí)驗(yàn)設(shè)備、儀器儀表、元器件等種類和數(shù)量上的限制，對(duì)有個(gè)人電腦的學(xué)生來(lái)說(shuō)更不受到實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)時(shí)間的制約，隨時(shí)可以進(jìn)行自主學(xué)習(xí)。因此，將計(jì)算機(jī)仿真軟件引入教學(xué)中，將對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)起到積極有效的促進(jìn)作用。而計(jì)算機(jī)仿真軟件的開(kāi)發(fā)和銷售，也具有廣闊的前景。

參考文獻(xiàn)

[1]朱新芬.EWB在數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2008（8）

〔責(zé)任編輯：林勁〕