2004 年 5月 安徽教育学院学报
JournalofAnhuiInstituteofEducation
M ay. 2004 V o l. 22 N o.3
第 22 卷第 3期
计算机仿真在《电子技术》CA I课件中应用的研究与实践
沈庆伟,陈 杰,栾庆磊
(安徽建筑工业学院 计算机与信息工程系, 安徽 合肥 230022)
[ 摘 要 ] 本文对《电子技术》在传统教学存在的问题进行了讨论, 指出计算机辅助教学的必要性,分析了计算 机仿真在
《电子技术》CA I 课件中应用的重要意义, 并举例说明了在课件中利用 EW B进行电路仿真的实现方法。
[ 关键词 ] 计算机仿真; 电子技术; EW B; CA I课件; [ 中图分类号 ] O45
[ 文献标识码 ]A
[ 文章编号 ] 1001- 5116 (2004) 03- 0034-02
1 引言
电子技术基础课程是电气电子类、计算机类等专业电子技术方面入门性质的技术基础课程。其任路设计、模拟、验证与实现的计算机仿真软件。利用务是使学生获得电子技术方面的基础理论、基本知计算机辅助设计的方式进行电路及系统设计,不需要识和基本技能,培养学生分析问题和解决问题的能昂贵的实验设备, 而且计算机可提供安全有效的设计力。 要提高教学质量, 就必须转变教学思想,更新教 环境, 其电路结构及设计观念可以很容易地被修正;
设计者除了可借助屏幕上的编辑外,也可 以很方便地学观念, 突出教学创新。 基于这个思想,总结长期教
更换适合电路规格需要的元件。另外,设计者直接使用学经验, 经过反复论证,我们拟把计算机仿真技术引
计算机模拟、分析、验证,可快速地反映出所设计的电入电子技术课程的理论与实验教学中,力求寻找一
路的性能。与在实验室中使用需使 用一系列电子元种新的教学模式, 利用现代化教学手段,充分发挥学
件和实验设备才可完成的实验验证 相比, 计算机辅助生在学习中的主体作用, 激发学生的兴趣,培养学生
设计既省时又经济。不论是教学还是科研, 如能利用的创新意识,以适应廿一世纪人才培养的需要。
计算机辅助设计进行电路模拟与分析,可有效地节省2 EW B 在《电子技术》CA I课件中应用的意义
开发产品的成本与时间。 目前国内高校的电子类课程的教学内容、教学
EW B 设计软件与实验室的工作平台类似,只不 方法和实践环节还比较落后。主要表现在:教学内容
过它的电路分析论证是借助计算机进行的。EWB包过于陈旧,既不能反映当代电子技术发展的最新成
含一个电路设计窗口、元件工具栏及编辑、连接虚拟测就,又不能适应当前电子技术及电子设计技术的发
试仪表及模拟, 最后可以将结果显示于所选的仪表上。展; 教学手段还基于“黑板+ 粉笔”的手工劳动,有的
EW B具有完整的混合模拟与数字信号模拟 功能, 可虽然利用计算机进行多媒体教学, 但是 CA I软件过
任意地在系统中集成数字及模拟元件。EW B 会自于简单, 缺乏人机交互性,有的甚至是简单地代替讲
动地进行信号转换。 在输出信号的观察上, EW B 具稿;实验手段仍然是停留在传统的中小规模集成电
备即时波形显示的功能。EW B具有下拉 式的电路编路的安装、焊接和调试阶段,很多同学对电子设计自
辑功能表, 可使电路元件的输入更为简易快速。 EW 动化知之甚少。
电子仿真技术是通过计算机软件对模拟电路、 B 具有虚拟的仪表设备,包含波形函数 产生器、万用
表、示波器及逻辑分析仪等,可更具体的模拟实际的测数字电路以及模-数混合电路的工作过程进行仿真
量情况。 分析, 并以易接受、易理解的方式输出结果。把现代
在《电子技术》的教学中, 有些教学内容因缺乏 计算机仿真技术应用于电子技术课程的理论教学和
有效的教学手段,使学生难以获得比较深刻的理解, 实验教学, 不仅弥补实验仪器与元器件的缺乏,而且
可排除原材料消耗和仪器损坏等故障的出现,可帮助学生
更快、更好地掌握课堂讲授的知识内容,加深 对概念和原
[ 收稿日期 ] 2004- 01-20
理的理解, 弥补课堂理论教学的不足,而 且通过仿真,可使
[ 基金项目 ] 安徽建工学院教学研究项目(2002JX03)
学生熟悉常用电子仪器的使用和 [ 第一作者简介 ] 沈庆伟(1967- ) , 女,安徽建筑工业学院计算 测量方法,进一步培养学生的综合分析能力、排除故 障的能力和开发创新能力。我们尝试把仿真技术与
CA I 课件设计相结合,为课件设计开拓了新思路。
EWB(ElectronicsWorkbench)是一种能集电子电
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机与信息工程系副教授,硕士。
还有些内容需要通过实验来加深理解。如时序逻辑电路的分析, 输出与输入、时钟之间的关系是动态,教师花很多时间, 画很多图, 往往也难讲清楚。在EW B 中, 电路显示在虚拟平台上,电路中的参数可以修改,通过仿真可将电路的输出和输入、时钟之间的关系以形象、直观的方式展现出来。在设计电路时, 可将设计方案在 EW B 中演示,观察结果是否正 确, 比较不同设计方案的优劣。所以选择 EW B作为 仿真工具, 在 CA I 课件中和 EW B建立方便的链接, 利用 EW B 特有的交互性加深学生对电子电路的基本概念和基础理论的理解,体现电子技术课程课件的特色。
3 在课件中利用 EW B实现电路的实时仿真
在《电子技术》CA I 课件中,每一副电路图都用EW B 软件进行仿真, 在课件文本演示窗口和 EWB
图 1 多谐振荡器逻辑电路图 图 3 多谐振荡器仿真结果示意图
窗口之间相互切换。下面举例说明如何在 CA I课件 中进行实时仿真。
首先在 EW B 中创建仿真文件。调出所用元件并用导线连接成电路, 并调出示波器,设置好示波器 的参数,把要观察其波形的信号连接到示波器。其连 接电路如图 2所示。
在课件中设计一个“仿真”按钮,将该按钮与EW B 建立超级链接, 点击即可启动 EW B ,同时打开 该电路的仿真文件。
打开仿真按钮,在逻辑分析仪的放大面板上可 以观察到仿真波形, 如图 3 所示。
通过调节滑动变阻器中R1和R2的阻值的比值,可以得到不同占空比的脉冲。所以该电路是一个占空比可调的多谐振荡器,说明该电路的设计是正确的。
4 小结
课件中所有的电路仿真文件,还可以下载或另 存, 具有很大的灵活性,给课件使用者提供了方便。
在设计《电子技 术》CAI课件中,我们利用D reamw eaver 完成课件内容的组建,将课件内容以W eb 页形式显示出来, 用 F lash完成网页中的插图显示和部分简单电路的仿真, 利用 EW B实现电路的仿真功能。该 CA I系统的最大优点是可以在线进 行实时仿真, 把教学和实验完美的结合起来,既可单 机运行也可在网络上运行,可以方便教师的教学和学生的学习。我们已用于课堂教学,收到良好的教学 效果。
[ 1 ] 王毓银. 数字电路逻辑设计 [M ]. 北京:高等教育出版
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[ 2 ] 周政新, 何学仪. 电子设计自动化实践与训练 [M ].北 京:
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[ 3 ] 童诗白. 数字电路逻辑设计 [M ]. 北京:高等教育出版
社,2001
[ 4 ] 沈庆伟. 电子工作平台 EW B及其在电子技术实验课程
中的应用[M ]. 现代计算机, 2001(7)
图 2 多谐振荡器仿真电路图
现在要求用 555集成定时器设计一个占空比可 调的多谐振荡器。设计电路如图 1 所示, 用 EW B验 证设计结果是否正确。
[参 考 文 献]
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计算机仿真在电子技术CAI课件中应用的研究与实践
