基于EDA技术与实验教学整合应用.docVIP

基于EDA技术与实验教学整合应用 　　摘要：EDA技术是电工电子技术进行线路设计与仿真常用的一种技术，Multisim9.0是EDA技术中一种功能大、操作方便的原理图的图形输入，并对电路进行仿真的软件。本文以典型案例综合论述电子虚拟仿真实验和传统实验的优势，旨在培养学生在真实情景下的实际实验技能，通过虚拟实验在实验理论和实践之间架起一座桥梁，实现教学从以教师为中心向以学生为主体的转变，最终形成教育的服务理念。 　　关键词：EDA技术 Multisim 虚拟实验 抢答器 电路仿真 　　 　　电子线路设计的常用方法是实验设计法，一般包括设计方案提出、方案验证、方案修改总结3个阶段。在传统的实验教学中，由于实验系统的构建模式不够完善，实验项目的开发受到影响，限制了学生参与实验的开发和独立操作，学生的动手能力和创新思维能力没有得到有效的训练和培养。因而，如何更好地发展虚拟实验、什么样的教学方式更为先进，成为越来越多人关心和探讨的课题。 　　随着电子技术和计算机的迅速发展，产生了EDA技术，为电子信息类专业的教师和学生提供了一条经济、高效的实验途径。安装EDA软件（Multisim9.0）后，学生就可以在计算机上使用该软件做电工电子类课程的仿真实验，而不必大量使用真实的实验仪器设备。其实验结果与使用真实的仪器设备做的实验效果相同。通过计算机进行电路仿真以及电子线路的分析、设计与仿真工作都可通过轻点鼠标实现，不仅为电子线路设计者带来了无尽的乐趣，而且大大提高了电子设计工作的质量和效率。 　　本文借助Multisim9.0仿真软件，以智力竞赛抢答器为典型案例，综合论述了电子虚拟仿真实验和传统实验的优势，旨在培养学生在真实情景下的实际实验技能，通过虚拟实验在实验理论和实践之间架起一座桥梁，实现教学从以教师为中心转为以学生为主体，最终形成教育的服务理念。 　　一、设计及功能要求 　　1.设计要求 　　设计仿真一个四组智力抢答器,使发光二极管在工作正常时具有发光显示功能、抢答后自锁功能、复位功能、抢答成功扬声器发声功能、按键输入抢答信号功能。要求在各功能电路输出上增加仿真检测设备,以便???调试。所用元器件如下：2块CD4013、1块CD4012、1块CD4011、2个信号发生器、4个彩色LED、5个轻触开关、1个扬声器、2个1N4148、电阻若干。 　　2.功能要求 　　（1）轻触开关提供信号输入。 　　（2）CD4013在收到一路信号后自动锁存电路。 　　（3）信号发生器为CD4013提供5kHz时钟信号。 　　（4）LED正常工作时发光。 　　（5）蜂鸣器发出1KHz声音。 　　二、电路图及工作原理 　　1.电路组成 　　电路图如图1所示。 　　 　　2.工作原理 　　按下复位space键，与电源接通得到高电平，同时加到4个D触发器的CD端，使得4个触发器的Q端输出高电平，四个发光二极管熄灭，4输入与非门U7B输出低电平，U8A被封锁，蜂鸣器不响。由于U1A、U1B、U2A、U2B的Q端均为高电平，U1A、U2B的Q分别加到4输入与非门U3A的2脚和4脚， U1B、U2A的Q端经D1、D2（D1、D2、R10、VDD组成与门电路）加到U3A的5脚，将U3A打开，由函数信号发生器XFG1产生的5kHz的信号经反向后加到U1A、U1B、U2A、U2B的时钟端，此时U1A、U1B、U2A、U2B具备时钟条件。 　　若先按下A键，与电源接通得到高电平，加到U1A的D端。此时Q端输出低电平，LED1发光，同时U1A端输出的低电平分两路：一路加到U7B的9脚，使U7B输出高电平，加到U8A上，将U8A打开。函数信号发生器XFG2产生1kHz的信号经U8A、U5A两次反向，加到蜂鸣器上，使蜂鸣器发出声音。另一路加到4输入与非门U3A的2脚，使U3A输出高电平，同时加到U1A、U1B、U2A、U2B的时钟端。此时U1A、U1B、U2A、U2B不具备时钟条件，若再按下其他任何键时，抢答均无效，抢答器被锁定。如要进行下一轮抢答，必须先按下复位space键即可。 　　三、设计与仿真 　　1.原理图设计 　　进入Multisim9.0工作环境界面，可方便放置元件和仪表，电路布线按照电路原理图排列各个元件，将鼠标放于元件引脚上或仪器接口上，鼠标指示变为+形状后，移动鼠标至另一元件引脚，即完成两者之间的连接。 　　从元件库中调出各个元器件，放在电子工作平台上，显示蓝色的元器件为真实元器件，黑色的元器件为虚拟元器件。 　　从库中调出的开关操作键为空格键，双击后将其改为其他键。 　　2.仿真过程 　　按下仿真开关，激活电路，按主持人键(复位键)，四位选手按下各自的A、B、C、D抢答键。如第一位选手（A键）最先抢答