摘 要:在Multisim10软件环境下,以电子油量表的设计为例,说明了该软件在电子技术课程设计中的具体运用,仿真结果表明,该电路设计方案正确,能达到预期的设计目标。通过该例说明,应用Multisim10设计电子电路的效率很高,对实际电路的制作能带来很大的帮助,具有较高的实践指导意义。
关键词:Multisim10 电子技术 课程设计 仿真
中图分类号:G712 文献标识码:A 文章编号:1673-1875(2010)08-098-02
电子技术是目前各高等院校的一门重要的技术基础课程,该课程通过电子产品的电路原理图的设计,样机产品的测试、安装和调试,经历整个电子产品的设计、开发过程,因此具有理论性强,实践性要求高等特点。电子技术课程设计不仅是学好该门课程的重要环节,更是给学生提供了一次独立设计的实践机会,对学生的设计能力、综合应用能力、动手能力、分析问题、解决问题的能力也都有很大的提高。
传统的设计方法往往受人和设备的限制,难以达到现代电子系统的要求标准。随着计算机技术的发展和电路设计仿真软件不断出现,运用电路设计仿真软件设计电路,是提高电子电路设计水平和设计能力的有效方法。Multisim软件是专门用于电子电路仿真和设计的EDA工具软件,在电子技术课程设计中引入EDA技术对于培养创新和实用人才,改革传统的教学模式,提高教学质量有着重要的意义。
Multisim10软件的特点
Multisiml0软件是美国国家仪器公司(NI公司)2007年推出的,是目前最新版本的电子电路仿真软件,也是交互式SPICE仿真和电路分析软件的最新版本,专用于原理图捕获、交互式仿真、电路板设计和集成测试。Multisiml0具有以下主要特点:
(1)采用直观的电路图输入方式。绘制电路图需要的元件、电路仿真需要的虚拟仪器都可以直接从图形界面的工作平台上选取。
(2)具有丰富的元件库。提供了数千种元器件供设计选用,同时也可以新建或扩展已有的元器件库。
(3)充足的虚拟仪器。Multisiml0的虚拟测试仪器/仪表种类齐全,有一般实验用的通用仪器,如万用表、函数信号发生器、双踪示波器、直流电源等,还有一般实验室少有或者没有的仪器,如波特图示仪、数字信号发生器、逻辑分析仪、逻辑转换器、失真分析仪、安捷伦万用表、安捷伦示波器、泰克示波器等。
(4)完整的分析方法。Multisim具有较为详细的电路分析功能,可以完成电路的瞬态分析和稳态分析等各种电路分析方法,这些分析方法基本能满足一般电路分析设计的要求。
应用实例
本课程设计的目的是训练学生利用分立元件进行模拟电路设计的能力,要求学生利用晶体管、发光二极管、蜂鸣器等主要电路器件设计一个具有声光报警功能的电子油量表。要求电路能够通过6只绿色发光二极管显示油量刻度,当油量满时,6只发光二极管全部点亮;随着油量的减少,点亮的发光二极管的数目也随之减少,其中当油量一半时,只有3只发光二极管点亮;当缺油时,6只发光二极管全部熄灭,此时红色发光二极管发光,蜂鸣器发声,提醒司机及时加油。
根据系统的设计要求,该系统主要由电源、油位检测、油位显示和缺油报警等单元电路组成,总电路如图1所示。在设计和调试时可采用化整为零的方法,分步调试。下面简单说明各单元电路的设计与调试方法。
图1 电子油量表的总电路
1.电源电路的设计与仿真
系统电源取自车内12V电瓶,为防止因为电瓶电压偏高影响显示的准确性,12V电源经7809三端稳压器后供给电路工作,仿真结果如图2所示。
图2 电源电路的设计与仿真
2.油位检测及显示电路的设计与仿真
油位的检测通过车辆油箱内浮筒式可变电阻传感器RP2来实现,油位显示电路由六只三极管VT3~VT8组成级联电路,驱动相应的绿色发光二极管LED1~LED6发光,仿真结果如图3所示。由于各车型采用可变电阻阻值不一致,所以加设RP1作辅助调整,以保证在油量满时,RP2因浮子的作用滑片指向最上方,C5两端的电阻阻值最大,此时VT3的基极电位最高,LED1~LED6 六只发光二极管全亮;随着油位的降低,VT3的基极电位也随之降低,经级联点亮的LED的数目也将减少;当油量减少到一半时,只有LED1~LED3 三只发光二极管全亮。C4、用于防止行车中的油位波动而影响显示的准确性。
图3油位检测及显示电路的设计与仿真
3.缺油报警电路的设计与仿真
缺油报警电路主要由晶体管VT1~VT2、蜂鸣器和红色发光二极管LED7组成,仿真结果如图4所示。当油位降到最低时,VT3的基极电位降低至0.7V以下时,LED1熄灭,VT1截止,VT2的基极电位约为9V,使得LED7发光,蜂鸣器发声,从而实现缺油时的声光报警功能,提醒司机及时加油。
电子技术课程设计是一门实践性很强的课程,无论是在选题、设计还是在元器件的选择,都面临理论如何与实际结合的问题,实际证明,利用Multisim10软件具有成千上万的元器件及各类虚拟仪器仪表的特点,可以使学生能够突破实验室元器件短缺和实验经费有限的限制,并且学会从不同角度思考同一个问题,提出不同的解决方案,从而充分发挥学生学习的主观能动性,提高学生解决实际问题的能力,最终达到提高学生实际动手能力和科技创新意识的目的。
参考文献:
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The application of Multisim10 in electronic technology course design
WU Zhimin ZHU ZhengweiHE Baoxiang LU Guirong
(School of Information Science & Engineering ,Changzhou University ,Changzhou 213164, China)
Abstract: The electronic oil meter was used to explain the application of Multisim10 emulation software in electronic technology course design. The simulation result shows that the circuit design is correct and can achieve the design requirements. The example explains that it is efficient and helpful to the production of actual circuits in electronic circuit design based on Multisim10.
Keywords: Multisim10; electronic technology; course design; simulation
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