基于Multisim的数字电路课程的教学改革

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇基于Multisim的数字电路课程的教学改革范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

摘要：本文结合数字电路课程中存在的若干问题，提出将multisim仿真软件应用到数字电路课堂教学中，并通过例题演示，体现了该仿真的直观性和真实性，有效的提高了教学质量。

关键词：Multisim 计数器 数字电路 仿真

中图分类号：TP368.12 文献标识码：A 文章编号：1007-9416(2011)12-0109-02

1、前言

传统的数字电路课程的教学是按照大纲、章节来组织的，老师讲授知识，学生学习知识，知识的生产、接受与传递只限于师生之间，无法激发学生的兴趣。随着信息技术和教育大众化的发展，知识逐渐的表现为全球化、去地方化和去个人化，在这样的背景下，数字电路课程的改革刻不容缓。而Multisim仿真软件的出现为该课程的改革提供了基础。

2、Multisim技术

Multisim是一个原理电路设计、电路功能测试的仿真软件，能完成从电路的仿真设计到电路版图生成的全过程，有较为详细的电路分析功能，可以完成电路的瞬态分析和稳态分析，时域和频域分析、器件的线性和非线性分析、电路的噪声分析和失真分析等电路分析方法，还可以直接打印输出实验数据、测试参数、曲线和电路原理图，实验中不消耗实际的元器件、实验所需原器件的种类和数量不受限制，实验成本低，速度快，效率高，设计和实验成功的电路可以直接在产品中使用。本文在Multisim的基础上对数字电路课程的内容进行重构和改革。

3、数字电路课程教学中存在问题

首先是教学内容方面，步调缓慢，跟不上时代的发展。目前大多数院校使用的教材内容都是十来年前的，即便是近几年出版的，也是在以前内容的基础上，稍作修改，体系结构基本相同，授课内容主要是原理性的和特点，老师只能在课堂上描述某个芯片的运行结果，不能跟实际紧密结合，学生只能被动的接受知识，不能理解电路的工作过程，学生的兴趣不能完全被激发出来。而由于教学时间和环境的限制，老师在理论课上不能花费太多的时间进行电路的搭接，最终影响学生学习的积极性。

其次是教学方法方面，目前常用的有讲授法、例题法、问题引导法、阅读指导法。讲授法是一种传统的教学方法，它主要是由老师口述一些基本的事实、原理、特点和推理过程，学生只需要认真听讲就可以了。例题法主要是通过一些典型的例题来掌握使用某个元器件的方法或某个定理的应用，这是数字电路课程中最常用的一种方法，尤其是组合逻辑电路和时序逻辑电路部分，有很多芯片的使用，通过大量的例题使学生理解和掌握此部分内容。问题引导法是一种以学生为主导，以问题为导向的教学方法，它引导学生发现问题、研究问题和解决问题，它可以激发学生的求知欲、好奇心和学习兴趣，是近几年流行的一种教学方法，可以提升教学效果。但是这些方法都是静态的，学生接受知识的层面也是很浅的，如果课程结束，就很容易遗忘，如果能使学生全身心的起来，自己操作，自己修改，自己调试、自己观察运行结果，这样不但教会了他们使用芯片的能力，而且使他们心、脑、手并用，强化了学习数字电路课程的兴趣，加深了记忆。

还有教学手段方面，多采用板书，同时配以多媒体课件，如果没有相应的软件辅助教学，这种方法对于数字电路课程来说，学生表面上掌握了知识，其实并不理解电路的工作过程。

最后是实践教学环节方面，实践教学是巩固理论知识和加深对理论认识的有效途径。但是目前很多高校，首先是实验设备陈旧，很多实验都是由固定芯片搭接完成，学生只能按照实验教材设计的实验内容按步骤做固定的实验，实验内容大多以芯片验证为主，即使是综合性、设计性的，由于学生根本就不了解电路的工作过程，盲目的操作出现很多错误，却不知道原因在哪儿，不会分析问题，更不会解决问题，最终也都是老师设计好图，学生只进行简单的连接就可以了，这样学生做实验只是为了完成任务，根本无法促进教学。而且由于设备问题，导致接触不良，学生电路连接完全正确，但是就是结果出不来，浪费很多时间去排除故障，这样不但激发不了他们的学习兴趣，相反阻碍了学生对知识的渴求。

4、Multisim技术在数字电路课程中的应用

在理论课上通过Multisim技术，把枯燥的芯片描述变成生动的仿真演示，可以提高学生的兴趣。例如门电路知识、组合逻辑电路方面、时序逻辑电路方面，可以给学生现场连线，现场演示，改变了以往的叙述过程、原理，使学生边学边用，还可以自己提出问题，自己设计电路，通过仿真来自己分析结果看结果。下面是利用Multisim技术对时序逻辑电路分析方面的演示例子。

利用74LS160芯片设计一个5进制计数器。课堂上用清零法来讲，利用Multisim现场设计，需要76LS160芯片、与非门74LS03，时钟信号由信号发生器XFG1提供，并用逻辑分析仪XLA1来进行分析波形。设计电路如图1所示。

利用Multisim中的逻辑分析仪对计数器的时钟波形和输出波形进行观测，得到图2所示的波形图。分析波形图可见，每5个时钟周期输出波形就重复一遍，因此，这是一个5进制计数器。

从逻辑分析仪给出的QDQCQBQA的波形图，还可以画出电路的状态转换图，如图3所示。

由此分析可得，用Multisim得到的仿真结果与理论设计结果完全吻合。也可以在教学过程中通过选用不同型号的芯片来实现相同的逻辑功能，以便比较不同设计方案的优劣，培养学生的工程意识和职业素养。

5、结语

本文提出了目前数字电路课程中存在的许多问题，并进行了讨论和分析，详细描述了Multisim软件的各种功能，并将该软件引入教学中，进行了实际仿真演示，结果表明，multisim对数字电路的分析设计修改具有明显的优势，体现了直观性和真实性，增强了学生的理解。它不仅能仿真计数器，还可以仿真译码器、门电路等其它数字电路，是数电设计、调试的有效工具。

参考文献

[1]李娜.虚拟仿真技术在数字电路课程改革实践中的应用研究[J]现代教育技术,2010,(7).

[2]白静.数字电路逻辑设计课程的教学实践研究[J].电气电子教学学报,2007,(29)10:69-71.

[3]黄培根等著.multisim 10计算机虚拟仿真实验室[M].北京:电子工业出版社,2008.

[4]张丹,安向明等.EDA技术在数字电路实验教学中的应用[J].电脑学习,2009,(6).

[5]李莉,张磊.研究式教学在数字电路教学中的探讨.环球市场信息导报,2011.