李春鳳

摘? ?要：伴隨著計算機技術的普及和網(wǎng)絡技術的高速發(fā)展，仿真測試實驗在職校教學中應用日益廣泛。這種仿真軟件和計算機技術緊密結(jié)合的電子仿真測試實驗技術的引入不僅提高了實訓教學效果，而且對實訓教學的發(fā)展也有著重要的意義，文章對Multisim仿真軟件在“電子產(chǎn)品裝配與調(diào)試技術”課程中的應用進行了闡述。

關鍵詞：Multisim仿真軟件;實訓教學;電子產(chǎn)品裝配與調(diào)試

“電子產(chǎn)品裝配與調(diào)試技術”是職業(yè)院校機電類專業(yè)的一門專業(yè)技能課程。課程采用項目式教學，教材內(nèi)容按職業(yè)規(guī)范要求及企業(yè)崗位需要進行選擇，結(jié)合省級以上電工電子技能大賽方案，精選典型技能競賽項目加入，使教材內(nèi)容更貼近專業(yè)發(fā)展和職業(yè)崗位需求。課程安排從分立元件電路到貼片元器件電路的裝配與調(diào)試，使學生在實踐中由淺入深逐步掌握元器件的識別與檢測、電路的裝配與調(diào)試技術，注重學生的綜合實踐技能培養(yǎng)。

在職業(yè)院校的各級技能競賽中，“電子產(chǎn)品裝配與調(diào)試”是重要賽項之一，其應用到的EDA軟件主要有Altium Designer，Multisim，LabVIEW等。本文主要分析Multisim仿真軟件在電子產(chǎn)品轉(zhuǎn)配與調(diào)試中的應用。學生在產(chǎn)品裝配前利用仿真軟件先進行仿真測試實驗，驗證和了解電路的相關工作原理及規(guī)律，有助于學生認識和理解電路原理，增強分析電路、排除電路故障能力，提高學生產(chǎn)品裝配的成功率，對培養(yǎng)學生的實際動手能力非常有益。同時，學生會對該系列課程感興趣，利于對相關課程的學習[1]。

1? ? Multisim仿真軟件簡述

Multisim是一款專門用于電子電路仿真與設計的工具軟件，其仿真方法切合實際，軟件中使用的電工電子元器件和虛擬儀器儀表非常接近實際，具有電路原理圖設計繪制、電路仿真分析及電路功能測試等功能，很好地解決了理論與實踐相脫節(jié)問題，軟件簡單易學、容易上手。本文分析的課程項目選用Multisim13仿真軟件實現(xiàn)電路的仿真測試實驗。

2? ? 進行仿真測試實驗的意義

“電子產(chǎn)品裝配與調(diào)試技術”教學內(nèi)容主要包括元器件識別與檢測、原理圖分析，印制電路板裝配圖分析、指導電路組裝與調(diào)試等，這是理論加實踐的一體化教學過程。課程涉及電工電子技術、電子測量技術和單片機技術等眾多專業(yè)知識，學生難理解、掌握，教師在教學時常感到力不從心，尤其遇到如“固定偏置和分壓偏置”等概念性比較強、難以理解的電路時，學生往往略過，不進一步探究電路的作用，只按照裝配圖依樣畫葫蘆地組裝電路，這樣安裝的產(chǎn)品一旦不能一次性成功，就會使學生經(jīng)常出現(xiàn)不能獨立調(diào)試、不知如何檢測故障的情況，導致產(chǎn)品裝配合格率低、學生學習興趣低、信心不足。鑒于實訓教學中遇到的這些問題，在課程教學中引入計算機仿真技術，利用Multisim仿真軟件對需要裝配的電子產(chǎn)品電路預先進行仿真測試實驗：首先，繪制電路原理圖。其次，利用軟件中提供的虛擬儀器儀表進行電路仿真分析和功能測試[2]。在仿真測試實驗過程中，學生可以通過記錄當改變電路中元器件型號或數(shù)值時電路運行結(jié)果變化的現(xiàn)象，深入理解電路中各元器件的作用，鞏固所學知識，同時，測試中還可以設置故障，如短路、開路和漏電等，加深學生對電路的理解，測試過程中記錄各個相關點的數(shù)據(jù)及波形，可以為實際裝配的電子產(chǎn)品調(diào)試檢測提供幫助。通過仿真測試實驗，有助于提高學生對電路概念基本理論、規(guī)律的認識和理解，加深認識各元器件在電路中所起的作用及使用場合，對培養(yǎng)學生的實際動手能力非常有益，提高學生學習的興趣與信心。

3? ? Multisim仿真軟件在“電子產(chǎn)品裝配與調(diào)試技術”課程中的應用

3.1? 課程項目選取

本文以“電子產(chǎn)品裝配與調(diào)試技術”課程中“路燈自動節(jié)能控制器的裝配與調(diào)試”項目為例，產(chǎn)品實物如圖1所示。路燈自動節(jié)能系統(tǒng)實驗套件是特別針對電子裝配與調(diào)試技能開發(fā)的電子產(chǎn)品，電路設計由數(shù)字電路中應用廣泛的時基定時器NE555及與非門CD4011組成，并結(jié)合光敏元件定時控制路燈的亮暗[3]。路燈控制要求：（1）電路通過光敏電阻感應光線，根據(jù)光線的亮暗來選擇打開路燈。（2）到半夜行人稀少時，關閉掉一半的路燈，主要由555定時器、充電電容C4和繼電器K2組成延時電路控制一半路燈的關閉，如圖2所示。項目教學內(nèi)容包括了模擬電路與數(shù)字電路的相關知識點。在裝配產(chǎn)品前，可以先通過仿真測試實驗直觀地模擬路燈暗亮顯示，將新學到的路燈控制理論知識真實展現(xiàn)出來，提高學生學習興趣及完成本實訓項目的信心[4]。

3.2? 原理圖的功能仿真測試實驗

運用Multisim13仿真軟件提供的元器件庫繪制電路原理圖，如圖2所示。實際路燈自動節(jié)能控制器需要通過光敏電阻控制打開路燈，但在仿真電路中只需插入一個虛擬開關就能模擬光敏電阻的動作功能：光敏電阻受光照后阻值會變小，用閉合的開關代替，天黑或遮住光敏電阻后阻值變大，可用斷開的開關代替，如圖2電路中光控開關所示。仿真測試過程中，學生可以使用軟件中的虛擬示波器對相應的測試點進行波形測試：圖2中通過雙蹤示波器仿真測試，學生們可以清晰地看到CD4011第11腳及NE555第3腳（OUT腳）電壓波形的變化。學生記錄仿真測試得到的相關數(shù)據(jù)和波形，為裝配完成后的整機調(diào)試提供相應的幫助。

3.3? 產(chǎn)品整機調(diào)試與檢修

路燈自動節(jié)能控制器整機裝配完成后進入調(diào)試環(huán)節(jié)，學生參照仿真記錄的數(shù)據(jù)與波形進行獨立調(diào)試。由于仿真測試是一種理想狀態(tài)下的測試，與實際測試之間存在一定差距，但并不影響電路的整體調(diào)試。以路燈自動節(jié)能控制器功能調(diào)試為例，步驟一：模擬白天，接通電源，調(diào)節(jié)RP1，燈D11亮，其他燈都不亮。CD4011第11腳輸出為低電平，NE555的OUT腳輸出低電平。步驟二：模擬夜晚，遮住光敏電阻RG，調(diào)節(jié)RP1和RP2，燈D1-D10亮，此時CD4011第11腳輸出為高電平，NE555的OUT腳輸高電平。步驟三：模擬后半夜，繼續(xù)遮住光敏電阻RG，由于C4的充放電，過一段時間后會滅掉一部分燈，此時，NE555的OUT腳輸出為低電平，CD4011第11腳繼續(xù)輸出高電平，如圖2所示。

4? ? Multisim仿真軟件應用在“電子產(chǎn)品裝配與調(diào)試技術”實訓課程中的效果

“電子產(chǎn)品裝配與調(diào)試技術”課程中，學生制作產(chǎn)品的合格率是關鍵。在以往的實訓教學里，學生往往很被動，電子產(chǎn)品裝配后的調(diào)試或檢測多依賴教師協(xié)助，這樣很難達到預期的教學目的。每當遇到一些故障如元器件損壞、焊接接觸不良等，造成產(chǎn)品無法正常運行時，部分學生甚至會選擇直接放棄調(diào)試與檢修，相對應裝配產(chǎn)品的合格率也不會很高。Multisim仿真軟件應用在本實訓課程后，學生不僅可以在仿真測試實驗的過程中了解路燈自動節(jié)能控制器的工作方式及電路原理，還可以通過仿真結(jié)果總結(jié)出電路成功運行的路線與產(chǎn)品成功呈現(xiàn)的效果。學生在仿真測試實驗的基礎上再進行電子產(chǎn)品裝配，當實際裝配產(chǎn)品遇到故障時，能夠獨立通過分段仿真縮小故障范圍，最后，從容地排除故障，這也大大提高了制作產(chǎn)品的合格率。實現(xiàn)了學生實訓學習由被動向主動轉(zhuǎn)變，提高了學生的實訓效果，增強學生動手能力。

5? ? 結(jié)語

Multisim仿真軟件應用于“電子產(chǎn)品裝配與調(diào)試技術”課程實訓教學，對于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新和創(chuàng)造精神有著不可取代的作用。一臺個人計算機和一個仿真軟件就相當于一個可以移動的、功能非常強大的虛擬實驗室，仿真技術在不同應用方面的優(yōu)勢與傳統(tǒng)實訓方式有機結(jié)合起來，揚長避短，就能夠有效地提高實訓教學質(zhì)量，而且能更好地實現(xiàn)理實一體化教學，對培養(yǎng)學生分析、解決問題能力有促進作用。

[參考文獻]

[1]王斌，張國強.虛擬儀器技術在電子學實驗中的應用實踐[J].實驗科學與技術，2015（6）：61-63.

[2]鄭昊，牟智剛，張懿. EDA仿真軟件在《電子產(chǎn)品整機裝配與調(diào)試實訓》課程中的應用[J].教育教學論壇，2015（21）：250-252.

[3]李蓮英.虛擬技術在實驗教學中的應用[J].無線互聯(lián)科技，2018（9）：22-23.

[4]劉效勇，盧佩，曹海濱.虛擬儀器技術在電子線路課程中的應用[J].現(xiàn)代農(nóng)村科技，2018（7）：83-84.