高职数字电子技术教学实践

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高职数字电子技术教学实践

1Multisim10仿真软件

Multisim10是加拿大IIT公司和美国国家仪器公司于2007年推出的最新电子仿真软件。该软件提供了数以万计的电子元器件和各种仪器仪表,可以在仿真平台上搭接各种电路,接上相应的仪器仪表,按下仿真开关,各种数据和波形马上就会呈现。Multisim10仿真软件的使用,引发了电子技术教学和实验领域的一场变革,只要在计算机中安装上Multisim10仿真软件,相当于拥有了一个设备精良的电子实验室。在安装NIMultisim10软件的同时,也同时安装了与之配套的制版软件NIUltiboard10。它彻底改变了传统设计电子产品的老方法,利用这个软件设计好电子产品后可以无缝链接到NIUltiboard10中进行电路板的制作。

2Multisim10在理论教学中的应用

触发器是构成时序逻辑电路的基本单元,它具有记忆功能。在课程设计中,是以用基本RS触发器设计具有记忆功能的三人抢答器为驱动项目,要顺利完成此项目电路,就要熟悉几种常用触发器的基本组成、逻辑功能、触发方式等内容。对常用触发器的基本组成和逻辑功能通过讲授法已比较清晰,而对于触发器的应用和特有现象,利用Multisim10软件来进行仿真学生会有更加直观形象的认识。以基本RS触发器构成无抖动开关和同步触发器的空翻问题为例对此进行详细说明。

2.1防抖动开关电路

一般的机械开关在拨动或按动时,瞬间会在断开和闭合之间来回振动,即产生多个脉冲后才能稳定下来。如果将机械开关输出的信号传送给计数器,计数器会错误的多计数。利用基本RS触发制作防抖动开关电路就是一典型应用。由两个与非门74LS00的输入和输出交叉耦合组成的基本RS触发器,再组成硬件去抖动开关电路。这种开关多了一个基本RS触发器,单刀双掷开关使触发器工作于置0或置1状态,使输出端产生一次性的阶跃电压(即每按动一次开关,只产生1个脉冲信号)。

2.2同步触发器的空翻现象

给时序电路加时钟脉冲的目的是统一电路的节拍。对触发器而言,在一个时钟脉冲作用下,要求触发器的状态只能翻转一次。而同步RS触发器在一个时钟脉冲作用下,触发器可能发生两次或两次以上的翻转,这种现象叫空翻。如果只是讲解定义学生很难理解,此时就可以利用Multisim10在课堂上进行仿真,使学生对空翻的概念更加形象深刻。图1同步RS触发器的空翻现象由同步RS触发器组成发生空翻的仿真电路,电路中字信号发生器的输出频率为3.3KHZ,时钟信号的频率为500HZ。打开仿真开关,发现在CP=1期间,输入端的信号R和S发生了变化,所以输出端Q翻转了两次,即产生了空翻。

3Multisim10在实训教学中的应用

数字电路实训是数字电子技术课程不可或缺的环节,学生所做的实训越多,所获得的感性认识就越深刻,就越能够理解电路的原理与设计方法。就以本章节的驱动项目:用基本RS触发器设计具有记忆功能的三人抢答器为例进行说明。其基本功能为:J1为总清零及抢答控制开关,当被按下时抢答电路清零,松开后则允许抢答。由抢答开关J2-J4实现抢答信号的输入。当J2-J4中的任何一个开关被按下时,即有抢答信号输入,与之对应的指示灯被点亮。此时再按其他任何一个抢答开关均无效,指示灯仍“保持”第1个开关按下时所对应的状态不变。确定基本功能后先指导学生在机房Multisim10仿真软件上完成电路设计。然后链接到Ultiboard10进行PCB电路板设计,生成三人抢答器PCB板布线的三维预览图。在加深了对电路原理、设计理解的基础上,学生再到实训室进行电路焊接调试。这样不仅实现了理论教学与实训教学的有机结合,提高了学生采用实际器件做实训时出错分析能力,而且整个实训周期也大大缩短。

4小结

教学实践证明,数字电子技术教学中引入Multisim10仿真软件,学生对数字电子技术的畏难情绪明显减弱了,主动学习的积极性也提高了。运用Multisim10仿真软件不仅加深了学生对理论知识的理解,提高了分析问题的能力,而且为进一步学习模拟电路、电力电子技术等电路知识奠定了坚实的基础,是一款易学易用的EDA软件。

作者:刘亚兰 张雅娟 单位:四川城市职业学院人事处