Multisim13在數字電子技術教學中的應用研究

齊魯理工學院 王迎勛 王 香 王彩峰 王妍力 臧紅巖

1.Multisim13軟件介紹

Multisim是美國國家儀器(NI)有限公司推出的以Windows為基礎的仿真工具，適用于板級的模擬/數字電路板的設計工作。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力。

（1）直觀的圖形界面；（2）豐富的元器件；（3）強大的仿真能力；（4）豐富的測試儀器；（5）完備的分析手段；（6）獨特的射頻(RF)模塊；（7）強大的MCU模塊；（8）完善的后處理；（9）詳細的報告；（10）兼容性好的信息轉換。

2.Multisim在教學中的應用研究

2.1 在理論教學中的應用研究

2.1.1 在理論教學中的應用研究

傳統(tǒng)的數字電子技術的理論教學主要以器件的工作原理和應用為主線，理論性較強，與我國大部分地方應用型高校的發(fā)展存在不一致的相關問題，而且缺乏直觀性、生動性和形象性。理論課程和實驗課程分開進行，學生無法接觸到實物直接用于實驗實現(xiàn)，不能將理論很好地與實踐結合。課程設計的題目單思路僵化、缺乏靈活性。

EDA 的出現(xiàn)，真正為師生搭建了一個開放性的高效交流平臺。用Multisim13 創(chuàng)建的電路為課堂教學創(chuàng)設了教學情境，把理論教學應用實踐中去，使Multisim交互式地搭建電路原理圖，并對電路進行仿真。學生可以自主的設計電路，提高了學生的自主學習能力和學習興趣；在課堂上，不再是老師“填鴨式”的教學，老師進行提問、啟發(fā)、引導，學生對電路進行不斷地分析、調整，很好的實現(xiàn)了老師和學生的互動教學。加強了理論聯(lián)系實際，在進行真實實驗前，先用計算機進行仿真實驗，既能熟悉元器件和儀器操作，又起到預習試驗的目的，所以電路的仿真實驗是理論和實踐相聯(lián)系的紐帶[3]。

由于《數字電子技術基礎》課程的復雜性，涉及到很多的數學分析和物理分析，教學內容對學生來說抽象難懂，很多基本電路都要進行分析，如組合邏輯電路分析、時序邏輯電路分析等。引入現(xiàn)代EDA設計技術到數字電子技術理論和實踐教學環(huán)節(jié)中，以EDA平臺和硬件描述語言為主要設計手段，以全面提升學生的課程應用能力為宗旨,將傳統(tǒng)的“數字電子技術”課程和“EDA技術”課程深度融合，建立傳統(tǒng)數字電子技術設計和現(xiàn)代設計方法相結合的新課程體系。用 Multisim 13軟件來提高教學質量和教學效率，作為教學工具已成為必然。傳統(tǒng)的一本書、一支粉筆教師講到底的課堂教學模式已經滿足不了現(xiàn)代化教學的需要，在《數字電子技術基礎》教學中利用計算機的電子設計自動化 EDA 軟件教學，已成為一種必然的趨勢[4]。

理論課堂教學是《數字電子技術基礎》課程學習最關鍵的一個教學環(huán)節(jié)。通過實踐證明，用 Multisim13 軟件參與課堂教學能提高課堂教學的質量，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：A：教學方法靈活多變，可以因材施教，提高學生學習興趣；B：教學質量和教學效率明顯提高；C：教學內容豐富多彩；D：學生自主學習、合作學習的意識和能力有所增強。

2.2 在實驗教學中的應用研究

實驗教學也是數字電子技術基礎教學的重要環(huán)節(jié)，總共占據了24個學時。通過實驗能夠鞏固數字電路基礎知識，培養(yǎng)學生的實踐技能、動手能力、分析問題和解決問題的能力，啟發(fā)學生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新思維潛力[4]。主要表現(xiàn)在以下幾個方面：A：克服實驗室器材的不足。B：為學生提供理想的教學實驗環(huán)境。C：在開展硬件實驗的同時，可以輔以仿真實驗。D：有利于開展具有創(chuàng)造性的開放式實驗。E：利用 Multisim13 軟件，進行實驗前的仿真分析.實驗通常包括實驗預習、實驗過程和實驗報告三個環(huán)節(jié)。

3.Multisim13在數字電子技術中的應用及效果分析

3.1 一位全加器的仿真與分析

3.1.1 一位全加器簡介

全加器能進行加數、被加數和低位來的進位信號相加，并根據求和結果給出該位的進位信號。一位全加器的真值表和邏輯圖分別如圖3.1和3.2所示。

圖3 .1 一位全加器真值表

圖3 .2 一位全加器的邏輯圖

3.1.2 一位全加器的仿真與分析

當A=B=1，Ci=0時，S=0，Co=1，仿真結果如圖3.3所示。

圖3 .3

3.2 十進制計數器的仿真與分析

74LS161是四位二進制同步加法計數器，計數范圍是0-15，具有異步清零、同步置數、保持和二進制加法計數等邏輯功能。用 74LS161設計十進制計數器，其仿真結果如圖3.4所示。

圖3 .4

4.總結

Multisim13軟件的出現(xiàn)使數字電子技術的教學有了新的突破，引發(fā)了教師的教學方法、學生的學習方法、成績考核和課程評價等一系列的連鎖變革，通過Multisim13軟件，學生可以自己連接電路、分析電路、設計電路，在實踐中發(fā)現(xiàn)問題、思考問題、分析問題和解決問題，在教學過程學生由被動變?yōu)橹鲃?，通過學生自主分析設計電路，加深了對理論知識的理解，提高了自主學習能力和創(chuàng)新能力，并能充分調動學生學習的積極性與主動性，激發(fā)學生的求知欲望，使學生由“要我學”轉變?yōu)椤拔乙獙W”，大大提高了學習效率。

[1]邱軍興,郭東道.EDA技術在電路設計中的地位和作用[J].西安文理學院學報,2005,8(1):64-67.

[2]王皚.EDA技術與高職電子技術教學的探討[J].湖南工業(yè)職業(yè)技術學院學報,2002,2(1):72-74.

[3]袁麗萍.Multisim在電子線路實驗教學中的應用[J].現(xiàn)代電子技術,2009(17):32.

[4]王仁平.Multisim2001軟件在電子電路中的應用[J].計算機仿真,2003(12):16.