Multisim仿真軟件在“電子產(chǎn)品裝配與調(diào)試技術(shù)”課程中的應(yīng)用

李春鳳

摘? ?要：伴隨著計算機技術(shù)的普及和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的高速發(fā)展，仿真測試實驗在職校教學(xué)中應(yīng)用日益廣泛。這種仿真軟件和計算機技術(shù)緊密結(jié)合的電子仿真測試實驗技術(shù)的引入不僅提高了實訓(xùn)教學(xué)效果，而且對實訓(xùn)教學(xué)的發(fā)展也有著重要的意義，文章對Multisim仿真軟件在“電子產(chǎn)品裝配與調(diào)試技術(shù)”課程中的應(yīng)用進行了闡述。

關(guān)鍵詞：Multisim仿真軟件;實訓(xùn)教學(xué);電子產(chǎn)品裝配與調(diào)試

“電子產(chǎn)品裝配與調(diào)試技術(shù)”是職業(yè)院校機電類專業(yè)的一門專業(yè)技能課程。課程采用項目式教學(xué)，教材內(nèi)容按職業(yè)規(guī)范要求及企業(yè)崗位需要進行選擇，結(jié)合省級以上電工電子技能大賽方案，精選典型技能競賽項目加入，使教材內(nèi)容更貼近專業(yè)發(fā)展和職業(yè)崗位需求。課程安排從分立元件電路到貼片元器件電路的裝配與調(diào)試，使學(xué)生在實踐中由淺入深逐步掌握元器件的識別與檢測、電路的裝配與調(diào)試技術(shù)，注重學(xué)生的綜合實踐技能培養(yǎng)。

在職業(yè)院校的各級技能競賽中，“電子產(chǎn)品裝配與調(diào)試”是重要賽項之一，其應(yīng)用到的EDA軟件主要有Altium Designer，Multisim，LabVIEW等。本文主要分析Multisim仿真軟件在電子產(chǎn)品轉(zhuǎn)配與調(diào)試中的應(yīng)用。學(xué)生在產(chǎn)品裝配前利用仿真軟件先進行仿真測試實驗，驗證和了解電路的相關(guān)工作原理及規(guī)律，有助于學(xué)生認識和理解電路原理，增強分析電路、排除電路故障能力，提高學(xué)生產(chǎn)品裝配的成功率，對培養(yǎng)學(xué)生的實際動手能力非常有益。同時，學(xué)生會對該系列課程感興趣，利于對相關(guān)課程的學(xué)習(xí)[1]。

1? ? Multisim仿真軟件簡述

Multisim是一款專門用于電子電路仿真與設(shè)計的工具軟件，其仿真方法切合實際，軟件中使用的電工電子元器件和虛擬儀器儀表非常接近實際，具有電路原理圖設(shè)計繪制、電路仿真分析及電路功能測試等功能，很好地解決了理論與實踐相脫節(jié)問題，軟件簡單易學(xué)、容易上手。本文分析的課程項目選用Multisim13仿真軟件實現(xiàn)電路的仿真測試實驗。

2? ? 進行仿真測試實驗的意義

“電子產(chǎn)品裝配與調(diào)試技術(shù)”教學(xué)內(nèi)容主要包括元器件識別與檢測、原理圖分析，印制電路板裝配圖分析、指導(dǎo)電路組裝與調(diào)試等，這是理論加實踐的一體化教學(xué)過程。課程涉及電工電子技術(shù)、電子測量技術(shù)和單片機技術(shù)等眾多專業(yè)知識，學(xué)生難理解、掌握，教師在教學(xué)時常感到力不從心，尤其遇到如“固定偏置和分壓偏置”等概念性比較強、難以理解的電路時，學(xué)生往往略過，不進一步探究電路的作用，只按照裝配圖依樣畫葫蘆地組裝電路，這樣安裝的產(chǎn)品一旦不能一次性成功，就會使學(xué)生經(jīng)常出現(xiàn)不能獨立調(diào)試、不知如何檢測故障的情況，導(dǎo)致產(chǎn)品裝配合格率低、學(xué)生學(xué)習(xí)興趣低、信心不足。鑒于實訓(xùn)教學(xué)中遇到的這些問題，在課程教學(xué)中引入計算機仿真技術(shù)，利用Multisim仿真軟件對需要裝配的電子產(chǎn)品電路預(yù)先進行仿真測試實驗：首先，繪制電路原理圖。其次，利用軟件中提供的虛擬儀器儀表進行電路仿真分析和功能測試[2]。在仿真測試實驗過程中，學(xué)生可以通過記錄當(dāng)改變電路中元器件型號或數(shù)值時電路運行結(jié)果變化的現(xiàn)象，深入理解電路中各元器件的作用，鞏固所學(xué)知識，同時，測試中還可以設(shè)置故障，如短路、開路和漏電等，加深學(xué)生對電路的理解，測試過程中記錄各個相關(guān)點的數(shù)據(jù)及波形，可以為實際裝配的電子產(chǎn)品調(diào)試檢測提供幫助。通過仿真測試實驗，有助于提高學(xué)生對電路概念基本理論、規(guī)律的認識和理解，加深認識各元器件在電路中所起的作用及使用場合，對培養(yǎng)學(xué)生的實際動手能力非常有益，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣與信心。

3? ? Multisim仿真軟件在“電子產(chǎn)品裝配與調(diào)試技術(shù)”課程中的應(yīng)用

3.1? 課程項目選取

本文以“電子產(chǎn)品裝配與調(diào)試技術(shù)”課程中“路燈自動節(jié)能控制器的裝配與調(diào)試”項目為例，產(chǎn)品實物如圖1所示。路燈自動節(jié)能系統(tǒng)實驗套件是特別針對電子裝配與調(diào)試技能開發(fā)的電子產(chǎn)品，電路設(shè)計由數(shù)字電路中應(yīng)用廣泛的時基定時器NE555及與非門CD4011組成，并結(jié)合光敏元件定時控制路燈的亮暗[3]。路燈控制要求：（1）電路通過光敏電阻感應(yīng)光線，根據(jù)光線的亮暗來選擇打開路燈。（2）到半夜行人稀少時，關(guān)閉掉一半的路燈，主要由555定時器、充電電容C4和繼電器K2組成延時電路控制一半路燈的關(guān)閉，如圖2所示。項目教學(xué)內(nèi)容包括了模擬電路與數(shù)字電路的相關(guān)知識點。在裝配產(chǎn)品前，可以先通過仿真測試實驗直觀地模擬路燈暗亮顯示，將新學(xué)到的路燈控制理論知識真實展現(xiàn)出來，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣及完成本實訓(xùn)項目的信心[4]。

3.2? 原理圖的功能仿真測試實驗

運用Multisim13仿真軟件提供的元器件庫繪制電路原理圖，如圖2所示。實際路燈自動節(jié)能控制器需要通過光敏電阻控制打開路燈，但在仿真電路中只需插入一個虛擬開關(guān)就能模擬光敏電阻的動作功能：光敏電阻受光照后阻值會變小，用閉合的開關(guān)代替，天黑或遮住光敏電阻后阻值變大，可用斷開的開關(guān)代替，如圖2電路中光控開關(guān)所示。仿真測試過程中，學(xué)生可以使用軟件中的虛擬示波器對相應(yīng)的測試點進行波形測試：圖2中通過雙蹤示波器仿真測試，學(xué)生們可以清晰地看到CD4011第11腳及NE555第3腳（OUT腳）電壓波形的變化。學(xué)生記錄仿真測試得到的相關(guān)數(shù)據(jù)和波形，為裝配完成后的整機調(diào)試提供相應(yīng)的幫助。

3.3? 產(chǎn)品整機調(diào)試與檢修

路燈自動節(jié)能控制器整機裝配完成后進入調(diào)試環(huán)節(jié)，學(xué)生參照仿真記錄的數(shù)據(jù)與波形進行獨立調(diào)試。由于仿真測試是一種理想狀態(tài)下的測試，與實際測試之間存在一定差距，但并不影響電路的整體調(diào)試。以路燈自動節(jié)能控制器功能調(diào)試為例，步驟一：模擬白天，接通電源，調(diào)節(jié)RP1，燈D11亮，其他燈都不亮。CD4011第11腳輸出為低電平，NE555的OUT腳輸出低電平。步驟二：模擬夜晚，遮住光敏電阻RG，調(diào)節(jié)RP1和RP2，燈D1-D10亮，此時CD4011第11腳輸出為高電平，NE555的OUT腳輸高電平。步驟三：模擬后半夜，繼續(xù)遮住光敏電阻RG，由于C4的充放電，過一段時間后會滅掉一部分燈，此時，NE555的OUT腳輸出為低電平，CD4011第11腳繼續(xù)輸出高電平，如圖2所示。

4? ? Multisim仿真軟件應(yīng)用在“電子產(chǎn)品裝配與調(diào)試技術(shù)”實訓(xùn)課程中的效果

“電子產(chǎn)品裝配與調(diào)試技術(shù)”課程中，學(xué)生制作產(chǎn)品的合格率是關(guān)鍵。在以往的實訓(xùn)教學(xué)里，學(xué)生往往很被動，電子產(chǎn)品裝配后的調(diào)試或檢測多依賴教師協(xié)助，這樣很難達到預(yù)期的教學(xué)目的。每當(dāng)遇到一些故障如元器件損壞、焊接接觸不良等，造成產(chǎn)品無法正常運行時，部分學(xué)生甚至?xí)x擇直接放棄調(diào)試與檢修，相對應(yīng)裝配產(chǎn)品的合格率也不會很高。Multisim仿真軟件應(yīng)用在本實訓(xùn)課程后，學(xué)生不僅可以在仿真測試實驗的過程中了解路燈自動節(jié)能控制器的工作方式及電路原理，還可以通過仿真結(jié)果總結(jié)出電路成功運行的路線與產(chǎn)品成功呈現(xiàn)的效果。學(xué)生在仿真測試實驗的基礎(chǔ)上再進行電子產(chǎn)品裝配，當(dāng)實際裝配產(chǎn)品遇到故障時，能夠獨立通過分段仿真縮小故障范圍，最后，從容地排除故障，這也大大提高了制作產(chǎn)品的合格率。實現(xiàn)了學(xué)生實訓(xùn)學(xué)習(xí)由被動向主動轉(zhuǎn)變，提高了學(xué)生的實訓(xùn)效果，增強學(xué)生動手能力。

5? ? 結(jié)語

Multisim仿真軟件應(yīng)用于“電子產(chǎn)品裝配與調(diào)試技術(shù)”課程實訓(xùn)教學(xué)，對于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新和創(chuàng)造精神有著不可取代的作用。一臺個人計算機和一個仿真軟件就相當(dāng)于一個可以移動的、功能非常強大的虛擬實驗室，仿真技術(shù)在不同應(yīng)用方面的優(yōu)勢與傳統(tǒng)實訓(xùn)方式有機結(jié)合起來，揚長避短，就能夠有效地提高實訓(xùn)教學(xué)質(zhì)量，而且能更好地實現(xiàn)理實一體化教學(xué)，對培養(yǎng)學(xué)生分析、解決問題能力有促進作用。

[參考文獻]

[1]王斌，張國強.虛擬儀器技術(shù)在電子學(xué)實驗中的應(yīng)用實踐[J].實驗科學(xué)與技術(shù)，2015（6）：61-63.

[2]鄭昊，牟智剛，張懿. EDA仿真軟件在《電子產(chǎn)品整機裝配與調(diào)試實訓(xùn)》課程中的應(yīng)用[J].教育教學(xué)論壇，2015（21）：250-252.

[3]李蓮英.虛擬技術(shù)在實驗教學(xué)中的應(yīng)用[J].無線互聯(lián)科技，2018（9）：22-23.

[4]劉效勇，盧佩，曹海濱.虛擬儀器技術(shù)在電子線路課程中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代農(nóng)村科技，2018（7）：83-84.