基于Multisim10 的电子线路课程设计[J]

基于Multisim10 的电子线路课程设计[J]

基于Multisim 10的电子线路课程设计

雷 跃 谭永红

摘要：介绍Multisim10仿真软件的功能和特点，提出将其引入电子线路课程设计的教学中。在Multisim 10仿真软件的平台进行了三相数据采集卡外触发器设计与仿真；用8051单片机实现流水灯的设计与仿真；用PIC系列单片机实现液晶显示流动字符功能。通过实例说明应用计算机仿真技术进行电子线路课程设计的教学，有助于学生边学边用，从而学以致用。有利于培养学生综合分析能力、开发能力和创新能力。 关键词：课程设计；Muhisiml0软件；仿真；单片机

1 引言

电子线路课程设计是针对电子线路课程的要求，对学生进行综合训练，培养学生运用课程中所学到的知识，独立地解决实际问题的能力。传统方法是先设计电路，然后在面包板或实验箱进行实验调整参数，最后再制版、安装、调试。传统方法存在技术手段陈旧，教、学、做受到条件的限制，学习效率不高等问题。将计算机仿真技术与传统方法相结合,可以实现“软件虚拟实验室”，即只要有一台计算机并安装上Multisim10仿真软件，就可以构成一个虚拟的实验工作台。学生在虚拟环境下完成电子技术课程设计的选择元件、创建电路、计算与调整参数以及观测仿真结果等中心环节。并且设计与实验可以同步进行，可以边设计边实验，修改调试方便；设计和实验所用的元器件及测试仪表齐全，可以完成各种类型的电路设计与实验。最后进行实物组装、调试，实现了电路设计的优化而保证达到设计要求

2 Multisim 10 简介

Mulitisim 10是美国国家仪器有限公司最新推出的一款原理图捕获和交互式仿真软件，是早期的Electronic Workbench（EWB）的升级换代的产品，是目前最易用、最直观的仿真软件。Multisim 10仿真软件具有以下主要功能：① 具有丰富的元件库；② 类型齐全的仿真；③ 高度集成的操作界面；④ 强大的分析功能；⑤ 强大的虚拟仪器仪表功能；⑥ 具有VHDI ／Verilog的设计和仿真功能；⑦ 提供多种输入输出接口(可以与其他EDA软件结合使用)；⑧ 新增加了对51系列单片机、PIC单片机的支持，可以把单片机的实验直接在计算机上模拟运行，得到高精度的仿真数据，使得大规模可编程逻辑器件的设计和仿真与模拟电路、数字电路的设计和仿真融为一体，突破了原来大规模可编程逻辑器件无法与普遍电路融为一体仿真的局限。更重要的是，Multisim10使电路原理图的仿真与完成PCB设计的Ultiboard10仿真软件结合起来一起构成新一代的EWB软件，使电子线路的仿真与PCB的制作更为效。

3 三相数据采集卡外触发器设计与仿真

在数据采集卡中，外触发器主要功能是启动数据采集卡上A/D转换器的采样，一般的数据采集卡都设置了外触发方式，只要有高电平信号输入到外触发通道（EX T）就能启动采样。因为在实际的工业现场数据监控中，需要同时采样多路信号，如同时监控三相电压等信号，如果某相电压过高则需要计算机迅速做出反应，但是实际上往往不知道究竟哪相电压信号先过高，而且不清楚这个过高的电压信号是正极性还是负极性。因此需要对每相电压信号预先做出判断，因此采用外触发器对电压做出比较判断，无论哪相电压升高，都能迅速启动数据采集卡同时采样，因此需要设计三相触发通道。由于预先不知道电压的极性，究竟是正电压先升高还是负电压先升高，因此每相需要两个电压比较器，用做正负极性电压比较。

在Multisim10软件操作界面的电路窗口中，建立一个单相的触发电路如图1所示，选用两片LM710集成电压比较器，其逻辑符号如图1中U1和U2所示。该比较器允许正负电压输入，U1用于正电压过高比较，因此输入电压接在U1正端(3脚），正的参考电压接在负端(4脚）。U2用于负电压过高比较，因此输入电压接在负端(4脚），负的参考电压接在正端(3脚）。预先调整电位器R1和R3的阻值，可以设置触发参考电压，超过参考电压后，比较器输出变为低电平（原来为高）。图1中仅是一相的电路，其他两相电路完全相同，只要把每相的输出端OUT通过一个三输入或门连接，就组成了三相的外触发器。

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