浅谈Multisim在数字电子技术教学中的应用

曾晗 贺转玲 焦玲玲

摘要：“数字电子技术”是通信类士官学员必修的一门专业基础课，课程注重理论联系实践，具有概念抽象、逻辑严密和分析方法难以理解的特点，在教学上存在一定的难度。本文结合设计实例给出Multisim仿真在数字电子技术教学中的应用。结果表明，Multisim软件的引入可加深学员对课堂知识的理解，提高学习积极性，对理论教学起到很好的辅助作用，为提高数字电子技术教学质量提供了一个有效途径。

关键词：Multisim；数字电子技术；仿真教学

数字电子技术课程概念抽象、分析推理复杂，传统的理论教学往往采用板书加多媒体的形式，展示数字电路的功能作用，难以使学员对理论知识有非常深刻的理解。而实验课程则是在试验箱上进行的，学员通过给定的实验方法和步骤进行简单的连线就可得到实验结果，很难将理论应用于实践。将Multisim引入教学中，可实现理论与实验教学的同步进行，提高学员的学习兴趣，加深学员对知识的理解，为课程教学增添了新的活力。本文以计数器为例，介绍了Multisim 软件用于数字电子技术课程教学中的优点。

1 Multisim軟件简介

Multisim是一款由NI公司推出的以windows为基础的EDA软件，它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式。主要有以下几个优点：①丰富充足的元器件库。Multisim提供了数千种虚拟元件，包括数字器件和模拟器件。设计者可以根据电路需要选取合适的元器件搭建实验仿真电路。除此之外，设计者还可以根据自身需要建立自己的需要建立元器件库。②丰富的虚拟测试仪器仪表。包括基本的万用表、示波器、函数信号发生器、直流电源等，还包括一般实验室少有甚至没有的仪表，如频谱分析仪、字信号发生器、逻辑分析仪等等，为电路设计者提供了便利。③强大的电路分析功能。Multisim提供了较为详细的电路分析手段，包括电路的直流工作点分析、交流分析、瞬态分析、稳态分析、离散傅里叶分析、噪声分析、失真分析、直流扫描分析、灵敏度分析、射频电路分析，等等这些电路分析功能是许多EDA软件所不能比的。④简洁的界面风格。Multisim软件以图形界面为主，直观形象、操作方便、简单易学，深受电子设计者的喜爱。[1]

通过Multisim，设计者可以完成从理论到原理图与仿真再到原型设计和测试这样一个完整的综合设计流程。将Multisim软件引入课堂，可以把枯燥无味的理论推导形象化直观化，特别是电路参数的改变可以方便地得到不同的响应曲线，充分调动学员的学习热情和积极性。

2 Multisim软件仿真的基本步骤

1）依据电路功能绘制电路图，确定设计方案

2）利用Multisim提供的元器件及虚拟仪表搭建电路模型

3）设置元件的工作模式、参数

4）仿真调试

5）分析仿真结果

6）若结果与预期不符，则重新调整元器件及虚拟仪器的参数[2]

3 应用举例

组合逻辑电路和时序逻辑电路的分析与设计是数字电子技术课程教学的重难点，传统的授课过程中学员往往会对器件的外部逻辑功能产生误解，从而不能灵活的利用器件基本功能实现拓展功能。计数器是数字系统中最常用的时序电路之一。它的基本功能是对时钟脉冲进行计数，以此为基础，能由于定时分频等等。因此计数器也是时序逻辑电路中最重要的电路之一。下面以计数器教学为例说明Multisim软件在数字电子技术课程中的应用。

计数器部分主要要求大家掌握计数器结构组成及原理，和一些常见的集成计数器的应用。如4位二进制同步加法计数器74LS161、十进制加法计数器74LS163、4位二进制可逆计数器74LS191等等。在学员已经掌握了这些基本理论知识的前提下，要求设计一个60进制的加法计数器，并用显示译码器显示。

3.1 显示译码器

显示译码器可以将数字（0～9）、文字、符号（A～F）等的二进制代码翻译并显示出来。主要由译码器和驱动器两部分组成，通常将这两部分集成在一块芯片中。比如，TTL或CMOS集成电路等。这里可以使用TTL系列的74LS48来驱动的共阴极七段数码管。原理图如图1所示。实际工作时，还需在74LS48的输出端串联一个限流电阻，避免发光二极管因电流过大而烧毁。

3.2 60进制计数器

60进制加法计数器有多种实现方法，可采用两片十进制计数器级联构成，也可以由两片4位二进制计数器级联构成。这里为方便将计数过程用显示译码器显示，使用两片十进制加减计数器74190分别代表高位和低位，并分别与显示译码器相连，高位实际上是6进制计数器，低位是十进制计数器。将74190的加减控制端接低电平设置为加法计数器，低位的进位输出端通过一个非门与高位的CTEN使能端，当低位有进位输出时，高位加1计数，无进位输出时则保持。使用200Hz时钟信号作为计数器的时钟脉冲。根据原理可以知道，计数器初始值为00，当时钟脉冲到来时，计数器就加1，递增到59时，在自动返回到00，原理图如图2所示。在时钟脉冲的控制下，数码管上循环不断地显示0～59，形象的将结果展示在学员面前，促进了学员对该部分知识点在实际应用中的思考。

4 结束语

对于电子设计工作者来说Multisim软件是一款重要的EDA工具，将Multisim带进数字电子技术课堂，有效地促进了理论与实践的有机结合，不仅加强了学员基础理论知识的掌握和理解，增强学员对数字电路的感性认识，还拓宽了学员的视野，培养了学员的自主学习能力，对培养学员综合素质起到了积极的促进作用。

参考文献：

[1]郭韶华，屈重年，傅瑜. Multisim在RLC串联电路实验教学中的应用[J].南阳师范学院学报，2015（12）.

[2]连立芳. Multisim10.0软件在电子线路课程设计中的应用[J].莆田学院学报，2008（10）.

作者简介：曾晗（1991—），女，河南邓州，国防科技大学信息通信学院，硕士，从事电子技术教学研究。