浅谈Multisim14在《汽车电工电子基础》一体化教学中的应用

江苏省常州技师学院 周启明

《汽车电工电子基础》一体化教学课程是汽车维修专业中不可或缺的专业基础课程，理论知识多，应用性非常强，学生需要掌握理论知识的同时，又要完成实际工作任务，并能对所学知识举一反三，进行灵活应用。但由于所学内容繁杂且抽象，往往不能提起学生学习兴趣，针对这种现象，可以将仿真软件引入课堂。仿真软件是辅助学生理解电工电子电路工作原理和各类元件、仪表使用方法的好工具。如果将软件应用到教学中加以实践，变抽象为具体，化枯燥为生动，使教学更加形象直观，激发学生学习兴趣，能显著提高教学效果。

1 Multisim14简介

Multisim14就是美国国家仪器（NI）有限公司推出的仿真软件，可用于各类电路的分析、设计工作。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，具有丰富的仿真分析性能。Multisim14的各种元件库包含了很多的元件，支持51系列单片机、PIC单片机。软件还提供了多达22种虚拟仪器进行观测，主要包括万用表、函数信号发生器、示波器、逻辑分析仪、测量探针等。

Multisim14具有强大的分析电路和电路仿真性能，配合各类的虚拟仪器仪表，可以测试、设计和演示各种电路，使得电路的设计、实验与仿真结合起来。利用Multisim14丰富的电路设计功能，可以实现软件仿真设计与虚拟实验。教师在进行理论知识授课时，还能展开电路的仿真分析、设计，让学生在理论学习的基础上得到更直观、更形象的理解，解决在传统课堂上遇到的困难和问题。将理论学习与实践相结合，可充分调动学生的学习积极性和主动性，达到较好的学习效果。

2 《汽车电工电子基础》一体化教学课程体系

要想收到很好的教学效果，必须打破传统课程体系，构建理论和实践有机融合的一体化教学课程体系。做到以工作过程为主线，以职业能力为基础，以转变教学方式为根本，循序渐进，提高学生学习积极性，在整个教学过程中必须注重培养学生职业素养。《汽车电工电子基础》一体化教学课程体系见表1所列。

表1 《汽车电工电子基础》一体化教学课程体系

3 Multisim14在《汽车电工电子基础》中的应用举例

3.1 用Multisim14仿真单相桥式整流电路

打开Multisim14，新建设计1，对照单相桥式整流电路原理图选择对应元件，构建仿真电路，并在图中加入仿真示波器,按下F5（仿真运行键）后可通过其观察整流波形。单相桥式整流仿真电路如图1所示，整流输出波形如图2所示。

通过Multisim14进行仿真演示，可以直观地看到单相桥式整流电路的作用，它是将220 V交流电转化为脉冲直流电，增加滤波电路后就能变为稳恒直流电。

图1 单相桥式整流仿真电路（截屏）

3.2 用Multisim14仿真汽车转向灯电路

汽车转向灯安装在车辆两侧外沿、前翼子板上或后视镜上。当车辆正常行驶时，转向灯全部熄灭；左转弯时，驾驶人拨动左转向灯光开关后杆，左侧转向灯点亮并闪烁；右转弯时，驾驶人拨动右转向灯光开关后杆，右侧转向灯点亮并闪烁；按下危险报警灯开关后，两侧转向灯同时点亮并闪烁。在Multisim14中设计汽车转向灯电路仿真图，如图3所示，假定电源电压为5 V，仪表盘用红色LED灯组（LED1）表示，总开关用拨盘开关S1表示，S1中1键、2键分别表示右转向、左转向开关，右转向灯用L1、L4白炽灯泡替代，左转向灯用L2、L3白炽灯泡替代，转向灯闪烁频率由时钟脉冲决定，时钟电压源设定频率为50 Hz，占空比为50%，幅值为5 V。

图2 单相桥式整流仿真电路输出波形（截屏）

图3 汽车转向灯电路仿真（截屏）

构建完仿真电路后，可以进行电路仿真。以按下危险报警灯开关为例，当Sl中3键闭合时，继电器K1、K2中常开触点处于闭合状态，使得U1B芯片的端子5和U2B芯片的端子4都获得高电平1，芯片U1B和U2B都是与门芯片，根据与门“有0出0，全1出1”的原则，当时钟信号对U1B和U2B芯片输入高电平时，灯泡L1、L2、L3、L4点亮，反之当时钟信号对U1B和U2B芯片输入低电平时，灯泡熄灭，周而复始，由此实现转向灯闪烁。

通过Multisim14还能实现远光灯、近光灯、倒车灯、雾灯等汽车灯光系统的设计与仿真，如果电路连接有错误，在仿真时软件会提示报错。仿真验证电路准确后，就可以按照此仿真图制作实际电路，并对控制单元及走线进行优化，确保其工作的稳定和安全。

4 实际教学实践效果

结合对2016级2个汽车维修5年制高级工班近80位学生的实践证明，让学生通过动脑设计电路、动手构建电路，利用软件进行仿真，掌握的知识远多于之前的传统授课，使得晦涩的理论教学更加生动形象，相比传统教学，更直观，更易懂，更有针对性，更能延伸扩展。

（1）激发兴趣，实践创新。兴趣是学习最好的内驱力，它一旦被激发出来，创新、创造能力就会纷至沓来。学生进行自主性探索、研究、学习直至问题被解决，是对他们学习的肯定。实施Multisim14仿真教学，在学习过程中就能对不同元件构成的电路进行比较、分析，了解各种电路优缺点，改变电路参数还能得到不同幅度触发脉冲，如果用实物焊接进行操作，费时费力。

（2）展示技能，拓展提升。深入掌握了Multisim14的使用方法后，还可以利用业余时间将其拓展应用到单片机的学习和PCB 的制作上。这样能拓展学生的学习能力，也使其对基础知识进行巩固学习。Multisim14将是推动学生主动学习的一个有力手段。

5 总结

通过仿真软件Multisim14的应用，提高了学生的学习兴趣，引导学生思考，同时学生可以根据自己的设想，进行电路的设计和仿真。让学生能在“做中学、学中做”，提高了教学效果，实现教学目标，真正的实现一体化教学。