1、談“數字電子技術設計型實驗中仿真軟件的應用摘要介紹了仿真軟件EB的功能及特點，結合電子電路實例闡述了該軟件在數字電子技術設計型實驗中的詳細應用，及EB仿真實驗與實際操作實驗的優缺點，提出虛實結合的數字電子技術設計型實驗教學是現代數字電子技術設計型實驗的最正確教學形式之一的觀點。關鍵詞EB仿真軟件；數字電子技術；設計型實驗Abstrat：ThisartileintrduedfuntinsandhrateristisfthesiulatinsftareEB.Itexpundedtheappliatinfthissftareinnuerialeletrnitehnlgydesignexperient

2、sithexaplesfeletrniiruit，andthestrngandeakpintsfEBsiulatinexperientandrealfieldexperient，andputfrardtheteahingfeletrniiruitexperientithintegratinfsiulatin-realfieldisthebestdelindernexperientteahinginnuerialeletrnitehnlgy.Keyrds：EBsiulatinsftare；digitaleletrnitehnlgy；design-rientedexperient1引言數字電子技術

3、設計型實驗是數字電子技術課程重要的理論性教學環節，是對學生學習數字電子技術的綜合性訓練，其重點是要求學生綜合所學的理論知識和專業技能，設計制作功能較為復雜的電路，研究解決具有一定深度和工作量的小課題。其目的是穩固和拓展學生所學的根本理論和專業知識，培養學生綜合應用、獨立分析和解決實際問題的才能，培養學生設計才能和創新型思維才能。在傳統設計型實驗中，一方面受實驗室元器件及實驗設備的品種、規格和數量上缺乏的限制，不能滿足各種新電路的設計和調試的要求，使得實驗工程開設數量有限，且內容更新緩慢，學生只能在規定的時間和空間完成教師指定的設計工程，而且受元器件品種和數量的限制，學生的設計方案只能“量體裁衣

4、，有些獨特的想法和設計思路難以實現。另一方面設計過程中電路的安裝、調試、測量過程是在實驗箱和面包板上進展，往往需要反復進展屢次，這就難免出現錯誤連線和器件損壞的現象，不僅使電路調試費時費力，還可能造成錯誤的性能評價，易導致學消費生厭煩情緒和對設計型實驗的畏懼心理，致使設計型實驗不能到達預期效果。由此可見，傳統設計型實驗教學方式在某種程度上制約了學生創新意識的培養，阻礙了學生主動探究的積極性，對高職教育培養技能型人才極為不利。假如把Eletrnisrkbenh(EB)電子設計自動化軟件應用到數字電子技術設計型實驗教學中去，應用計算機進展輔助分析與設計，不僅有助于解決上述傳統數字電子技術設計型實驗

5、教學中存在的問題，使學生學到新的電子設計技術，進步設計程度和實驗效率，而且還會拓展學生所學知識的應用范圍，進一步進步學生的職業綜合素質。2EB軟件的特點與應用EB軟件是專門用于電子電路設計與仿真的“虛擬電子工作臺軟件，其功能強大，可以提供電阻、電容、三極管、集成電路等十幾個大類幾千種元件；可以提供示波器、萬用表等十幾種常用的電子儀器；具有強大的電路圖繪制功能及波形顯示功能。用該軟件對電路進展設計、分析非常方便。將EB軟件引入到數字電子技術設計型教學中，為學生提供了一個大膽思維、充分發揮創造性的實驗環境。EB軟件的設計試驗區好似一塊“面包板，在上面可以建立各種電路進展仿真實驗。與其他電路仿真軟件

6、相比，具有界面直觀、操作方便等優點。它改變了一般電路仿真軟件輸入電路必須采用文本方式的不便，創立電路的元器件和測試儀器等均可直接從屏幕上器件庫和儀器庫中直接選齲EB中的元器件庫不僅提供了數千種電路元器件供選用，而且還提供了各種元器件的理想值。因此，仿真的結果就是該電路的理論值，這對于驗證電路原理，開發、設計新電路極為方便1，同時具有很大的靈敏性。數字電路的分析、設計與仿真工作實現于輕點鼠標之中，由于使用了虛擬儀器技術，仿真電路就像在實驗室實際操作一樣，元器件可隨意調用，參數可隨意修改，一個方案不成功可抹掉重來，不怕元件損壞，不怕儀器出現故障，而且不受時間、地點、人數的限制，實驗器件品種、型號齊

7、全。學生不受規定實驗工程的限制，能充分發揮其主觀能動性和創造性，實驗過程不僅充滿無盡的樂趣，而且大大進步了電子設計工作的質量和效率。在設計型實驗教學中，首先要求學生對自己所設計的電路通過EB軟件平臺進展仿真模擬(虛擬仿真實驗)，其次要求學生用硬件來實現該電路(實物實驗)，并將虛擬仿真實驗的結果與硬件實驗的結果進展對照分析。這樣不僅培養了學生對數字電路進展仿真實驗的才能和在軟件平臺上進展電路設計的才能，而且便于學生隨時改變電路構造、元器件參數來調整(修改)電路，使之更好地滿足設計所提出的性能指標的詳細要求，得到較為理想的設計電路。3數字電子技術設計型實驗舉例3.1設計任務和要求設計一個汽車尾燈控

8、制電路。其設計要求為：假設汽車尾部左右兩側各有三個指示燈(用發光二極管模擬)。(1)汽車正常運行時指示燈全滅；(2)右轉彎時，右側三個指示燈按右循環順序點亮；(3)左轉彎時，左側三個指示燈按左循環順序點亮；(4)臨時剎車時，所有指示燈同時閃爍2。用三個開關控制指示燈的點亮狀態。其中兩個是轉向控制開關：1用于左轉；2用于右轉；還有一個是模擬腳踏制動(剎車)開關3。3.2設計方案根據設計要求，畫出汽車尾燈控制電路原理框圖，如圖1所示。3.3根本原理及單元電路設計3.3.1工作原理汽車尾燈控制電路是由振蕩電路、三進制計數器、譯碼電路、顯示驅動電路和開關控制電路等電路組成。由于汽車左右轉彎時，三個指示

9、燈循環點亮，所以用三進制計數器控制譯碼器電路順序輸出低電平，從而控制尾燈按要求點亮。3.3.2三進制計數器電路的仿真設計三進制計數器電路可由雙JK觸發器7476構成。如圖2所示。使用EB軟件平臺中的元器件創立電路，其中輸出1Q、2Q均連接到顯示器件探測器(指示燈)上，可以通過探測器發光與否來直接觀察電路的輸出狀態(該探測器假設發光那么表示為高電平“1；假設不發光那么表示為低電平“0)。時鐘脈沖控制信號P(為了突出設計電路的簡捷，省略了該局部電路的設計)直接采用EB軟件平臺中的脈沖信號源(其頻率7Hz、幅值5V、占空比50%)來替代。創立電路圖完畢，進展仿真分析實驗，即按下“啟動/停頓開關，運行

10、EB模擬程序對所設計的實驗電路進展模擬分析，從探測器指示燈上的狀態可以直接觀察出實驗結果。還可以用虛擬邏輯分析儀來觀P、1Q、2Q的輸出時序波形圖。如圖3所示：轉貼于論文聯盟.ll.3.3.3汽車尾燈電路的仿真設計汽車尾燈電路由譯碼電路和顯示驅動電路組成。其顯示驅動電路由6個發光二極管和6個反相器(7404)構成；譯碼電路由38線譯碼器74138和6個與非門(7400)構成。74138的三個輸入端A、B、分別接三進制計數器的輸出端1Q、2Q和轉向控制開關2。當2=0，使能端信號G=0(譯碼器工作)、S=1，計數器的狀態為00、01、10時，74138對應的輸出端Y0、Y1、Y2依次為“0有效，

11、即反相器G1G3的輸出端也依次為0，故指示燈按D3D2D1順序點亮。假設上述條件不變，而2=1時，那么74138對應的輸出端Y4、Y5、Y6依次為0有效，即反相器G4G6的輸出依次為0，故指示燈按D4D5D6順序點亮。當G=1(譯碼器制止譯碼)、S=1時，74138的輸出全為1，G1G6的輸出也全為1，指示燈全滅；G=1、S=P時，指示燈隨P的頻率閃爍。(“1表示高電平，“0表示低電平)，電路中限流電阻取值為0.2k。電路如圖4所示。3.3.4開關控制電路仿真設計開關控制電路用異或門(7486)和與非門構成。設74138和顯示驅動電路的使能端信號分別為G和S。當3=0時：1=1、2=0表示汽車

12、左轉；1=0、2=1表示汽車右轉；1、2全為1或全為0表示汽車正常行駛，3=1表示汽車臨時剎車。汽車正常運行時G=S=1；汽車轉向時G=0、S=1；汽車臨時剎車時G=1、S=P。可以通過探測器發光與否來直接觀察G、S的輸出狀態。其電路如圖5所示：3.4汽車尾燈控制電路的仿真分析將各模塊電路連接成完好的仿真電路，時鐘脈沖控制信號P直接采用EB軟件平臺中的脈沖信號源。如圖6所示：接通仿真開關，進展電路仿真分析實驗。按數字鍵3，使剎車控制開關3接低電平，接著按數字鍵1和2，使轉向控制開關1=1、2=0，此時發光二極管按D3D2D1順序循環點亮，示意汽車左轉；使1=0、2=1，此時發光二極管按D4D5

13、D6順序循環點亮，示意汽車右轉；使1=2=0或1=2=1，發光二極管全滅，示意汽車正常行駛。再按數字鍵3，使剎車控制開關3=1，此時無論轉向控制開關1和2取何值，都將看到發光二極管D1D6均隨時鐘脈沖控制信號P頻率閃爍，示意汽車臨時剎車。由仿真分析可知，通過EB軟件平臺仿真設計的汽車尾燈控制電路滿足課題的設計要求，而且仿真過程方便、直觀，效果生動、形象。4EB仿真實驗與實際硬件實驗的有機結合從實例分析可見，EB軟件平臺本身含有強大的元器件庫，從而不受經費和數量的限制，可以隨時改變電路元器件參數來調整電路，使之更好地接近設計要求。但仿真實驗也有它自身的局限性，利用EB軟件設計的電路僅僅是一個虛擬

14、的電路，與實際電路有著本質的區別，由于EB是通過計算機仿真來實現的，在對培養學生實際操作才能與元器件、儀器設備的使用才能方面存在著不可防止的缺點，假如學生只在EB技術軟件平臺上進展仿真分析與設計實驗，而不經過實際實驗的驗證，那么電路設計也只是“紙上談兵。因此在數字電子技術設計型教學中要注意“虛與“實的有機結合，充分發揮仿真實驗“虛與硬件實驗“實的各自優勢，通過仿真實驗加深對理論的理解，建立動態、形象、直觀的感性認識；而通過實際硬件實驗增強實際動手才能，積累設計、調試、革新等方面的理論經歷。電路的仿真實驗和電路的硬件實驗之間的關系是相輔相成的，二者缺一不可3。所以，對于設計型實驗應要求學生在設計好電路之后，必須使用EB軟件平臺進展電路仿真、調試，優化電路構造和參數，以得出最正確、最優的電路設計方案。最后，再用硬件電路來實現，這才是現代數字電路設計型實驗最正確的實驗教學形式。將EB軟件平臺的仿真實驗和實際