淺談Multisim14在《汽車電工電子基礎》一體化教學中的應用

江蘇省常州技師學院 周啟明

《汽車電工電子基礎》一體化教學課程是汽車維修專業(yè)中不可或缺的專業(yè)基礎課程，理論知識多，應用性非常強，學生需要掌握理論知識的同時，又要完成實際工作任務，并能對所學知識舉一反三，進行靈活應用。但由于所學內容繁雜且抽象，往往不能提起學生學習興趣，針對這種現象，可以將仿真軟件引入課堂。仿真軟件是輔助學生理解電工電子電路工作原理和各類元件、儀表使用方法的好工具。如果將軟件應用到教學中加以實踐，變抽象為具體，化枯燥為生動，使教學更加形象直觀，激發(fā)學生學習興趣，能顯著提高教學效果。

1 Multisim14簡介

Multisim14就是美國國家儀器（NI）有限公司推出的仿真軟件，可用于各類電路的分析、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性能。Multisim14的各種元件庫包含了很多的元件，支持51系列單片機、PIC單片機。軟件還提供了多達22種虛擬儀器進行觀測，主要包括萬用表、函數信號發(fā)生器、示波器、邏輯分析儀、測量探針等。

Multisim14具有強大的分析電路和電路仿真性能，配合各類的虛擬儀器儀表，可以測試、設計和演示各種電路，使得電路的設計、實驗與仿真結合起來。利用Multisim14豐富的電路設計功能，可以實現軟件仿真設計與虛擬實驗。教師在進行理論知識授課時，還能展開電路的仿真分析、設計，讓學生在理論學習的基礎上得到更直觀、更形象的理解，解決在傳統(tǒng)課堂上遇到的困難和問題。將理論學習與實踐相結合，可充分調動學生的學習積極性和主動性，達到較好的學習效果。

2 《汽車電工電子基礎》一體化教學課程體系

要想收到很好的教學效果，必須打破傳統(tǒng)課程體系，構建理論和實踐有機融合的一體化教學課程體系。做到以工作過程為主線，以職業(yè)能力為基礎，以轉變教學方式為根本，循序漸進，提高學生學習積極性，在整個教學過程中必須注重培養(yǎng)學生職業(yè)素養(yǎng)?！镀囯姽る娮踊A》一體化教學課程體系見表1所列。

表1 《汽車電工電子基礎》一體化教學課程體系

3 Multisim14在《汽車電工電子基礎》中的應用舉例

3.1 用Multisim14仿真單相橋式整流電路

打開Multisim14，新建設計1，對照單相橋式整流電路原理圖選擇對應元件，構建仿真電路，并在圖中加入仿真示波器,按下F5（仿真運行鍵）后可通過其觀察整流波形。單相橋式整流仿真電路如圖1所示，整流輸出波形如圖2所示。

通過Multisim14進行仿真演示，可以直觀地看到單相橋式整流電路的作用，它是將220 V交流電轉化為脈沖直流電，增加濾波電路后就能變?yōu)榉€(wěn)恒直流電。

圖1 單相橋式整流仿真電路（截屏）

3.2 用Multisim14仿真汽車轉向燈電路

汽車轉向燈安裝在車輛兩側外沿、前翼子板上或后視鏡上。當車輛正常行駛時，轉向燈全部熄滅；左轉彎時，駕駛人撥動左轉向燈光開關后桿，左側轉向燈點亮并閃爍；右轉彎時，駕駛人撥動右轉向燈光開關后桿，右側轉向燈點亮并閃爍；按下危險報警燈開關后，兩側轉向燈同時點亮并閃爍。在Multisim14中設計汽車轉向燈電路仿真圖，如圖3所示，假定電源電壓為5 V，儀表盤用紅色LED燈組（LED1）表示，總開關用撥盤開關S1表示，S1中1鍵、2鍵分別表示右轉向、左轉向開關，右轉向燈用L1、L4白熾燈泡替代，左轉向燈用L2、L3白熾燈泡替代，轉向燈閃爍頻率由時鐘脈沖決定，時鐘電壓源設定頻率為50 Hz，占空比為50%，幅值為5 V。

圖2 單相橋式整流仿真電路輸出波形（截屏）

圖3 汽車轉向燈電路仿真（截屏）

構建完仿真電路后，可以進行電路仿真。以按下危險報警燈開關為例，當Sl中3鍵閉合時，繼電器K1、K2中常開觸點處于閉合狀態(tài)，使得U1B芯片的端子5和U2B芯片的端子4都獲得高電平1，芯片U1B和U2B都是與門芯片，根據與門“有0出0，全1出1”的原則，當時鐘信號對U1B和U2B芯片輸入高電平時，燈泡L1、L2、L3、L4點亮，反之當時鐘信號對U1B和U2B芯片輸入低電平時，燈泡熄滅，周而復始，由此實現轉向燈閃爍。

通過Multisim14還能實現遠光燈、近光燈、倒車燈、霧燈等汽車燈光系統(tǒng)的設計與仿真，如果電路連接有錯誤，在仿真時軟件會提示報錯。仿真驗證電路準確后，就可以按照此仿真圖制作實際電路，并對控制單元及走線進行優(yōu)化，確保其工作的穩(wěn)定和安全。

4 實際教學實踐效果

結合對2016級2個汽車維修5年制高級工班近80位學生的實踐證明，讓學生通過動腦設計電路、動手構建電路，利用軟件進行仿真，掌握的知識遠多于之前的傳統(tǒng)授課，使得晦澀的理論教學更加生動形象，相比傳統(tǒng)教學，更直觀，更易懂，更有針對性，更能延伸擴展。

（1）激發(fā)興趣，實踐創(chuàng)新。興趣是學習最好的內驅力，它一旦被激發(fā)出來，創(chuàng)新、創(chuàng)造能力就會紛至沓來。學生進行自主性探索、研究、學習直至問題被解決，是對他們學習的肯定。實施Multisim14仿真教學，在學習過程中就能對不同元件構成的電路進行比較、分析，了解各種電路優(yōu)缺點，改變電路參數還能得到不同幅度觸發(fā)脈沖，如果用實物焊接進行操作，費時費力。

（2）展示技能，拓展提升。深入掌握了Multisim14的使用方法后，還可以利用業(yè)余時間將其拓展應用到單片機的學習和PCB 的制作上。這樣能拓展學生的學習能力，也使其對基礎知識進行鞏固學習。Multisim14將是推動學生主動學習的一個有力手段。

5 總結

通過仿真軟件Multisim14的應用，提高了學生的學習興趣，引導學生思考，同時學生可以根據自己的設想，進行電路的設計和仿真。讓學生能在“做中學、學中做”，提高了教學效果，實現教學目標，真正的實現一體化教學。