一、Multisim在《數字電子技術》課程設計教學中的優勢

Multisim開放虛擬電子實驗室中提供了大量豐富的虛擬儀器儀表、元件庫，不僅為模電、數電、模數混合電路、單片機電路等提供了立體化設計平臺，更具有強大的仿真分析功能。學生可以做到邊設計邊仿真實時觀察運行結果驗證電路的合理、正確性。且排故和修改電路結構、增減元器件等也只需動動鼠標即可，省時、省力、省材。學生可以無所顧忌大膽嘗試用不同型號元器件進行不同方案的設計。提高設計效率同時激發了學生不斷探索創新的精神，設計過程充滿了挑戰和樂趣，從而使設計過程更加科學規范，提高了學生綜合分析設計能力。

二、Multisim在《數字電子技術》課程設計教學中的應用

《數字電子技術》課程設計教學通常按教師根據不同設計題目下達主要設計任務、學生收集資料、確定設計方案、設計繪制電路圖、電路制作、調試，最后撰寫設計報告等步驟進行。通常一個班級會有多個設計題目如數字鐘、交通燈、搶答器等。根據設計題目的不同將學生分為不同組，整個教學中以學生自主設計學習為主，以教師給予一定的理論知識與技能輔導為輔。Multisim主要應用在課程設計教師教學輔導和學生學習兩方面。

(一)Multisim應用在課程設計教師教學輔導中

主要體現集中教學輔導和按課題不同分組教學輔導。集中教學輔導中教師可以通過某個電路仿真設計案例的動態演示向學生講解電子產品電路的常規設計方法、電路設計過程及規范繪制電路圖的方法并使學生掌握對Multisim軟件的使用方法等。按課題不同分組教學輔導主要針對不同課題組學生對指定課題進行小組或個別教學輔導。通過對相關電路仿真案例演示，明確設計任務要求并向學生講解單元電路功能原理和總電路結構原理、設計思路和方法，以便為學生獨立設計提供幫助與參考，使學生對要設計的電子產品有系統性的認識。分組教學環境相對開放與放松，教師可以面對面對學生進行輔導。利用Multisim講解單元電路時，要突出電路的主要功能原理分析，不用象在課堂教學中講得那么詳細，否則容易束縛學生的思維，應給學生留有充分想象、思考和拓展的空間，使其具有舉一反三的能力，教師可以提供參考性的建議。

(二)Multisim應用在學生電路設計學習過程中

主要體現學生在掌握電路原理的基礎上能學習和熟練使用Multisim軟件并將其應用到整個電路設計中，電路設計過程嚴格要求學生在仿真環境下完成對單元電路、總電路的設計與繪制，并會利用虛擬儀器進行仿真測量、排故、調試，實時驗證運行結果。最后，要求學生將最終調試好的電路設計圖、測量數據都要記入課程設計報告中。

(三)Multisim在數字鐘電路設計中的應用舉例

數字鐘電路是課程設計中常用的典型題目，教師可以提供預先準備的簡單數字鐘電路仿真實例為參考，為學生講解各單元電路和總電路的設計過程，使學生對電路的基本功能結構框架有初步的了解和認識。以24小時制六位數字鐘電路設計為例。

1．設計任務

設計一個24小時制并顯示時、分、秒的六位數字鐘。可以分別對時、分進行校時且具有整點報警功能。

2．任務分析

數字鐘電路主要由秒脈沖產生電路、時分秒計數電路、顯示電路、校時電路和整點報警等單元電路構成。其中時計數器為24進制，分、秒計數器都為60進制，校時電路采用自動校時法。整點報警電路可采用蜂鳴器發聲達到報警功能。

3．單元電路的設計與仿真

(1)1HZ秒脈沖電路的設計與仿真

秒脈沖電路主要為數字鐘的秒計數電路提供頻率為1HZ的時鐘脈沖信號，其精確度和穩定性直接決定著數字鐘的走時精度。本設計簡單采用555定時器構成的多諧振蕩器實現，通過計算其ＲC的參數使其輸出1HZ脈沖。根據該振蕩器的輸出脈沖的周期計算公式T=0．7(Ｒ1+2Ｒ2)C1，若T=1S，令Ｒ1=39KΩ，Ｒ2=52KΩ，C1=10μF使電路輸出1HZ秒脈沖。由于頻率低，此款電路穩定性和精度不高，若精度要求高可以采用32768HZ石英晶體振蕩器經分頻電路獲得秒脈沖，也可以用555定時器產生1KHZ再經分頻電路獲得秒脈沖。由于虛擬環境中的秒信號要比現實生活中1S信號要慢得很多，因此為調試方便以下虛擬過程中都直接用脈沖電源代替秒信號電路。

(2)時分秒計數、顯示電路設計與仿真

時、分、秒計數電路各采用兩片74LS160十進制計數器級聯構成。時計數器采用兩片74LS160級聯成24進制計數器，時十位利用置數法接成三進制(0－2)，當十位顯示2時將個位變成四進制計數器使時個位只顯示0－3。這樣時計數器在分計數器提供的時鐘信號觸發下即可在00時－23時之間循環計數(如圖2所示)。分、秒計數電路原理相同，將兩片74LS160接成60進制即十位接成六進制(0－5)，且采用置數法使計數器回到初始計數狀態。個位為十進制(0－9)，個位的進位輸出端作為十位的時鐘脈沖端。顯示電路設計中采用四管腳的虛擬LED七段數碼管，其將七段顯示譯碼器功能與實際的七段數碼管顯示功能集成在一起，直接輸入四位二進制數完成數碼顯示。在實際設計時可以用七段譯碼器驅動普通七段數碼管顯示。

(3)時、分校時電路的設計與仿真

時、分采用相同的校時電路，本設計中采用機械開關與ＲS觸發器構成快速自動校時電路，可以分別對時、分計數電路快速自動校時，分自動校時電路。本設計通過機械開關S在1HZ秒脈沖信號和秒計數電路提供的時鐘觸發信號間實現切換輸出至分個位CP時鐘脈沖端，實現快速自動較時。由于機械開關在動作瞬間往往會發生抖動使輸入信號產生“毛刺”干擾信號導致電路工作出錯，因此，運用基本ＲS觸發器存儲記憶功能構成“防抖動”電路，無論開關如何動作，觸發器的輸出端均沒有抖動現象。當開關S撥向A，觸發器為1態(U1輸出1，U2輸出0)，將來自1HZ秒脈沖信號輸出至分個位CP端同時，阻斷來自秒計數器時鐘觸發信號，實現自動快速校時功能。當開關S撥向B，觸發器為0態(U1輸出0，U2輸出1)，將來自秒計數器時鐘觸發信號輸出至分個位CP端，同時阻斷來自1HZ秒脈沖信號，恢復正常運行。

(4)整點報警電路

本設計整點報警電路是通過蜂鳴器發聲來實現的。當分顯示00時蜂鳴器開始鳴叫且只從00分4．數字鐘總電路圖設計仿真數字鐘總電路設計仿真電路即將上述各單元模塊電路合理組合連線設計而成。可以進行整體電路的調試與仿真運行，檢測各單元電路功能運行效果是否正常。單元電路講解時，教師可以對不同進制數(24小時制或12小時制)、校時方式、整點報警方式或采用元器件型號等對每個學生提出不同的功能設計任務要求;校時電路還可以嘗試手動校時;整點報警電路可以采用發光管發光等不同電路實現不同的報警方式，使學生在掌握基本功能設計原理基礎上還具有對電路功能的拓展創新能力。總電路設計中教師重點講解電路組成結構和各模塊間連接方法，特別是時分秒計數電路間的級聯方法，通過對總電路運行、調試演示電路的運行效果，使學生對所設計的題目有系統性的感性認識。

作者：王琰 單位：連云港廣播電視大學信息工程系