浅探EWB辅助数字电子教学
- 作者:admin 来源:网络 日期:2009-5-3 17:46:27
- 【摘要】数字电子是通信、电子、计算机类学生的专业基础课，该门课程的教学以理论为基础，以实验为辅助，推动学生的课程学习，培养学生的实作能力。而实验和课程设计往往受时间和仪器设备限制，文章探索如何利用EWB进行软件仿真，辅助实验学习，培养学生电路的设计、分析和开发能力。
【关键词】EWB；仿真；数字电子；电子教学
前言
数字电子是通信和电子类学生的专业基础课，该门课程的教学以理论为基础，以实验为辅助，推动学生的课程学习，培养学生的实作能力。而实验和课程设计往往受时间和仪器设备限制,如何让学生在课余灵活掌握，进行实验学习，培养电路的设计、分析和开发能力,计算仿真工具EWB做了最好的解答。
EWB是加拿大InteractiveImageTechnologies公司推出的一个专门用于电子电路设计与仿真的软件EWB(虚拟电子工作平台)。它界面直观、操作方便，选用元器件和仪器接近实际情形。它将原理设计图、系统模拟和仿真、虚拟仪器等融为一体，组成计算机电子工作平台。
一、EWB电路仿真实验设计方法及步骤
EWB电路仿真实验一般步骤：在EWB中绘制电路原理图，放置连接所需的虚拟仪器，确定电路中的各元器件参数，应用EWB虚拟仪器进行在线测量。
（一）绘制电路原理图
EWB包括元件库如下：自定义库，基本元件库，晶体管库，混合集成电路，逻辑门电路，指示器件库，其它器件库。
设计电路时只需轻轻点击这些元件库中的元件，拖曳到主窗口。排放好所有的元件后，再对各元件进行连线，修改各元件的数值及其它各项属性，便绘制完成一张电路原理图。http://www.dxlww.net代写论文网
（二）连接和设置虚拟仪器
EWB的仪器仿真和电路分析功能是它的最大的特色之一。EWB提供了许多虚拟仪器来对电路进行仿真分析，如数字多用表,函数信号发生器,示波器,波特图示仪,字信号发生器,逻辑分析仪,逻辑转换仪。这些仪器也以按钮的形式排放在主界面上，电路图绘制完毕后可方便地选择所需的仪器接入电路，按动开关通电工作。
EWB教学中，教师需对各种仪器的功能及仪器的量程和参数设置，进行详细分析。特别是使用频率较高的示波器，字信号发生器，逻辑分析仪和逻辑转换仪。并告诉学生通过帮助自学的方法。
（三）利用图表分析电路的工作参数
使用EWB中的Analysis（分析）菜单中的命令可对电路进行更加全面详尽的分析，其分析结果均以图形或报表的形式体现出来，这些分析包括直流工作点分析、交流频率分析、瞬态分析、灵敏度分析等等。当电路设计出错时，分析结果会给出出错报告，并提出参考建议。
二、循序渐进，设计数字电路教学各章节的仿真实例
针对数字电路各章知识的重、难点，在每个章节，教师可以结合知识点，循序渐进，由易到难进行电路仿真，达到印证教学原理，教授仿真方法，直观生动教学的效果。
第一章，基本逻辑及运算部分，可引入与、或、非门的仿真；逻辑函数化简部分，可引入逻辑转换仪器的使用，提高化简速度，同时辅助验证卡诺图和代数化简法的验证结果。
第二章，门电路部分，可引入二极管实用电路的仿真与分析。
第三章，组合逻辑电路，可引入编码器，译码器，7段显示数码管的实验。
第四章，触发器，可引入触发器，输入输出时序波形的实验。
第五章，时序逻辑电路的分析与设计，可引入十进制计数器演示实验；和74LS90实现模54计数器。
第六章，脉冲波形的产生与整形，可引入用门电路或555定时器构成施密特触发器的工作波形演示及功能验证。
在教学过程中，教师适宜以基础知识点举例，然后给相似命题，让学生自主动手，巩固提高。
（一）十进制计数器（74160）教学仿真分析如下
1．原理图编辑
1）双击EWB图标启动EWB；
2）按图1在电路工作区连接电路：单击数字集成电路库，取74160；单击信号源库，取接地和VCC和时钟源；单击信号源库取彩色指示灯。将所需器件或仪器拖曳至合适位置，利用工具栏的旋转、水平垂直反转等按钮使器件符合电路的安放要求；
3）给时钟源赋值，设置频率为1HZ，占空比为50%，电压为5V；
4）选中74160，点问号，查看74160真值表；根据真值表，完成引脚连线。
5）仔细检查电路，确认无误后保存。
图1
2．功能分析
由真值表可知，ENP，ENT为计数器允许控制端（高电平有效），CLR为异步清零端（低电平有效），CLK为计数脉冲输入端（下降沿有效），LOAD为同步预置端（低电平有效），RCO（进位输出端，当计数状态为1001，RCO变高，产生进位信号）
该电路很好地验证了74160的逻辑功能，即当满足CLR=LOAD=ENP=ENT=1时，74160将与输入时钟同步，进行从0-9的计数。
3．教学发散
对于该电路，教师还应该启发学生进行思考，即可以进行怎样的设置，实现异步置0和计数器预置功能；怎样实现计数器级联，进行扩展计数。
（二）施密特触发器教学仿真分析如下：
1．原理图编辑
1）双击EWB图标启动EWB；
2）按图2在电路工作区连接电路：单击仪器库，取函数信号发生器和示波器；单击信号源库，取接地；单击控制器件库取voltagehysteresisblock。将所需器件或仪器拖曳至合适位置。
3）设置函数信号发生器，设置频率为1KHZ，占空比为50%，电压为6V。
4）设置示波器，A通道接函数信号发生器+端，B通道接VHB的同相输出端。
5）VHB进行相应参数设置，VIL=0V,VIH=0.1V.Hysteresis=2.
2．功能分析
该仿真形象地演示了施密特触发器的波形变换功能和施密特触发器的滞后特性。老师可引导学生变换输入波形，得到规则的脉冲输出波形。
3．教学发散
学完555定时器后，教师可以启迪学生自行完成单稳态和多谐振荡器的电路搭建，完成振荡器的技术指标测试，并分析误差。
三、EWB仿真在数字电子教学中的优势与不足分析
通过实例分析可以看出，EWB直观的电路图和仿真分析结果的显示形式非常适合于电子实验教学环节；作为设计工具，它可以同其它流行的电路分析、设计和制板软件（如SPICE，）交换数据；作为训练工具，利用它提供的虚拟仪器可以让学生熟悉常用电子仪器测量方法；与传统实验方式相比，更能突出实验教学中以学生为中心的开放式实验教学模式。
EWB存在不足分析如下：EWB对数模电路的仿真属于理想状况。用EWB实现仿真、用Protel实现布线时，必须用EWB生成Protel网络表格式，再用Protel设计电路板。同时，EWB并不能完全代替数字电子的实验室实验。
综上所述，EWB是数字电子教学的辅助手段，恰当的应用，可以培养学生对知识的广泛兴趣，激发他们的创造性。帮助学生掌握数字电子技术的基础知识、基本理论、基本分析和设计方法，训练学生数字应用电路制作与调试的基本技能。为学习后续课程提供必要的理论基础知识和实践技能，为今后可能从事的职业打好基础。
【参考文献】
[1]杨志忠．数字电子技术[M]．北京：高等教育出版社（第二版），2003．
[2]杨颂华，等．数字电子技术基础[M]．西安：西安电子科技大学出版社，2000．
[3]路而红．虚拟电子实验室[M]．人民邮电出版社，2001．
[4]梁俊．关于高职教育应用型人才培养的思考[J]．四川技术学院学报，2005，（2）．
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