单位文秘网 2022-02-25 08:27:18 点击: 次
【摘要】数字电路教学中,运用EWB仿真软件,可以使教师在讲述理论的同时,利用EWB软件进行仿真、演示,增强学生的感性认识,使学生消除对理论知识的“抽象感”,提高学生的学习兴趣,从而克服传统理论教学中的不足。
【关键词】 EWB数字电路仿真教学
EWB(Electronics WorkBench)是由加拿大Interactive Image Technologies公司于1985年研制开发的电路计算机仿真设计软件,称为电子设计工作平台或虚拟电子实验室。该软件提供了示波器、函数发生器、万用表、频谱仪和逻辑分析仪等虚拟电子设备,14种分析工具,4种扫描分析,8000多个元器件模型,使用户可以方便地进行电路原理图的输入和仿真测试,观察电路的工作状态、稳定性、灵敏度,还可以观察条件、参数变化时电路的变化情况。
一般传统的数字电路课程的教学,是由理论教学、课程实验和课程设计等教学环节构成,其教学过程如下图所示:
抽象的理论知识,通常都是一些繁琐的公式推导及一些孤立的计算数据,学生很难形成电路的直观性,对理论难以理解,甚至于不能理解,而且无法真实地感受到电路的可实现性,更不易判断理论分析方案的正确性。此外,理论教学进行一段时间,并且完成了一定内容的教学后再安排实验,学生对教学内容的感性认识已被延迟,甚至对于某个学习内容起初所产生的兴趣也会随时间的推移逐渐消失。
在数字电路教学中,教师在讲解理论的同时,利用EWB 软件进行仿真、演示,可使学生消除“抽象感”,增加学习兴趣,又可以使课堂教学更加生动、直观,使数字电路课程中的一些基本理论和基本概念更加容易理解,更便于培养学生的动手能力。学生选择元器件、连接电路、参数,一边选择一边测试,一边修改一边分析,并与理论相对照。在调试测量中学习,把实验与理论紧密地相结合,加深了对理论的认识。
在学习逻辑代数基础时,逻辑代数的公式、规律需要多做练习才能掌握、记牢,而学生做练习时不能确定自己的方法是否正确,利用EWB中的逻辑转换器(Logic Converter)可以实现逻辑门电路、真值表、逻辑表达式之间的相互变换,从而验证自己的做题结果。例如,化简。打开EWB软件,点击“元器件”中的“仪器库”,拖出“逻辑转换器”,双击“逻辑转换器”图标,显示出逻辑转换器的面板,在面板最下面的表达式显示栏中输入:(注:EWB中逻辑非的运算用“"”表示)。单击“逻辑表达式转换为真值表”的按钮,得到真值表,单击“表达式转换为逻辑图”按钮,在工作区便得到逻辑图,如图1所示。
再单击“真值表转换为表达式”按钮,在表达式显示栏便显出最小项之和。单击“真值表转换为最简逻辑表达式”按钮,便得到最简与或式,再点击“表达式转换为与非门”便得到由与非门组成的逻辑门电路。
利用逻辑转换器也可以将逻辑图转换为真值表或函数表达式:将在工作区中连接成的电路的输入端和输出端分别接逻辑转换器的信号输入端和信号输出端,点击“门电路转换为真值表”按钮,得真值表;点击“真值表转换为最简逻辑表达式”按钮,便得最简与或式。
利用逻辑转换器,学生可以对8个以内变量的逻辑函数的表达式、真值表、逻辑图进行快速转换,这对分析和设计组合逻辑电路及时序逻辑电路也是很有帮助的。
在组合逻辑电路的分析与设计中,除逻辑函数的表达式外,更能说明问题的是真值表与逻辑电路图。下面将以半加器在EWB软件中的逻辑仿真、分析、验证为例进行EWB应用的说明。
打开EWB,在元器件库中选取所需要的器件,通过拖拽在电路工作窗口中进行逻辑电路的仿真,然后点击软件界面右上方的启动/停止开关,便可以开始观察并分析验证电路特性。
在EWB电路工作窗口中通过对元器件的提取与联接仿真出半加器的逻辑电路原理图,如图2所示。电路中以两组开关A、B来控制逻辑门输入的高低电平,用两盏指示灯表示逻辑输出。仿真后的逻辑功能如下表所示:设灯亮为1,灯灭为0。
当然,数字电路的其他教学内容也都可以采用同样的仿真方法,边教学(特别是用多媒体教学时)边演示,让学生易于理解所分析的内容。
将EWB运用到数字电路教学中,深入浅出地分析各种电路的特性,讲解各种参数对电路的影响,教学与实验验证同步进行。学生还可以结合学习内容,即时地进行接近于实际电路的调试、检测和分析,加深对理论的理解。这样的教学激发了学生的学习兴趣,扩展了学生的思维空间,也激发了学生的电子创作灵感,取得了良好的教学效果。
【参考文献】
[1]钟文耀,段玉生,何丽静.EWB电路设计入门与应用[M].北京:清华大学出版社,2000
[2]熊振国.基于EWB平台的电子线路设计[J].现代电子技术,2003(9)
(责编黎原)
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