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5. 使用PLD圖解簡化數字電路的教學
通過對複雜的VHDL語言進行提取概括,使得硬件實現更加容易,從而使學生融入數字電子電路的學習,同時通過動手實踐鞏 固理論學習。使用Multisim,學生可以捕捉並仿真可編程邏輯設備(PLD)圖解中的數字電路,生成原始VHDL語言。應用這個VDHL文件到現場可 編程門陣列(FPGA)硬件中,例如NI數字電子FPGA板,從而簡化通過仿真學習到的理論與真實實現的過渡。

Figure 5. Needs Caption
部件庫包含超過14,000個部件,可以滿足理論教學的需要。這些部件及特有部件被清楚地組織聯係起來,查找方便。 Multisim包含一些常用部件,包括領先製造商如Analog Device、Linear Technologies、Microchip、National Semiconductor以及Texas Instruments使用的符號、模型以及IPC標準連接盤圖形,因而可以向學生介紹工業中使用的部件。
Multisim包含的特有部件列述如下:
・ 交互式部件如仿真運行時可以操作的開關和電位計。
・ 動畫部件如可以按照仿真結果更改顯示的LED和7段顯示。
・ 虛擬部件允許用戶設置任意參數,即便現實中並不存在使用該參數的部件。這對理論概念的演示特別有用。
・ 額定部件在特定參數(比如功率或電流)超出額定值時會“熔斷”,從而強化學生的學習。
・ 3D 部件使用看起來十分真實的圖片替代傳統的圖解符號,這有助於學生在引論部分迅速理解圖解和實際電路設計的差別。
Figure 6. Needs Caption
Multisim圍繞教員的需要而設計,其具有的教學特性簡化了電路理念和電子的教學。對Multisim用戶界麵以及 現(xian)有(you)的(de)儀(yi)器(qi)和(he)分(fen)析(xi)工(gong)具(ju)進(jin)行(xing)自(zi)定(ding)義(yi)設(she)置(zhi),可(ke)以(yi)控(kong)製(zhi)學(xue)生(sheng)在(zai)電(dian)路(lu)中(zhong)可(ke)以(yi)看(kan)見(jian)和(he)使(shi)用(yong)的(de)部(bu)分(fen)。這(zhe)樣(yang)就(jiu)給(gei)用(yong)戶(hu)提(ti)供(gong)了(le)許(xu)多(duo)強(qiang)大(da)的(de)教(jiao)學(xue)功(gong)能(neng)以(yi)及(ji)可(ke)以(yi)控(kong)製(zhi)的(de)概(gai)念(nian)引(yin)入(ru)方(fang)式(shi),從(cong) 而(er)使(shi)軟(ruan)件(jian)的(de)複(fu)雜(za)特(te)性(xing)與(yu)學(xue)生(sheng)的(de)知(zhi)識(shi)水(shui)平(ping)或(huo)課(ke)堂(tang)內(nei)容(rong)相(xiang)匹(pi)配(pei)。用(yong)戶(hu)還(hai)可(ke)以(yi)簡(jian)便(bian)地(di)給(gei)電(dian)路(lu)文(wen)件(jian)加(jia)入(ru)描(miao)述(shu)和(he)圖(tu)形(xing),以(yi)便(bian)在(zai)實(shi)驗(yan)室(shi)或(huo)自(zi)學(xue)環(huan)境(jing)中(zhong)進(jin)一(yi)步(bu)闡(chan)述(shu)各(ge)種(zhong)概(gai)念(nian)。此(ci)外(wai), 用戶還可以創建和發布可反複使用的仿真文件,每個文件都包含完整的SPICE參數設置,以確保學生在逐漸熟悉仿真後可以成功完成布置給他們的任務。電路限 製功能可以讓教師在講述故障排除技巧時設置隱藏故障。或者,鎖定並隱藏子電路以創建“黑盒求解”的問題。易於使用的電路規則檢查功能具有可視化錯誤標記和 “放大至錯誤點”的(de)功(gong)能(neng),有(you)助(zhu)於(yu)學(xue)生(sheng)快(kuai)速(su)定(ding)位(wei)並(bing)更(geng)正(zheng)接(jie)線(xian)錯(cuo)誤(wu),以(yi)免(mian)打(da)擊(ji)學(xue)生(sheng)的(de)自(zi)信(xin)心(xin),同(tong)時(shi)這(zhe)樣(yang)也(ye)節(jie)約(yue)了(le)寶(bao)貴(gui)的(de)實(shi)驗(yan)時(shi)間(jian)。此(ci)外(wai),測(ce)量(liang)探(tan)針(zhen)現(xian)在(zai)可(ke)以(yi)放(fang)置(zhi)在(zai)電(dian)路(lu) 的任何位置,從而使用動態電壓和電流值對圖解進行注釋。
Figure 7. Needs Caption
8. 3D模擬實驗板環境中的無風險原型
使用Multisim 3D模擬實驗板環境(NI ELVIS I和NI ELVIS II係列),學生可以方便找到硬件原型。在進入實驗室前,學生可以在3D模擬實驗板環境下建立自己的電路並進行試驗。

Figure 8. Needs Caption
通過LabVIEW的圖形編程功能,Multisim能夠引入自定義的虛擬儀器,從而延伸現有產品的仿真和分析能力。 Multisim內的LabVIEW虛擬儀器可以用於演示難以理解的或複雜的概念,比如相量或電梯控製。因此,需要時您可以使用LabVIEW工具創建或 編輯LabVIEW虛擬儀器來達到目的。
此外,Multisim和LabVIEW的還可以將仿真數據和測量數據的比較功能集成到工作平台內。這 樣,LabVIEW不僅可以從硬件收集測量數據,還可以接收Multisim的仿真輸出數據。由於兩組數據處在同一個界麵下,因此比較和關聯變得很簡單。 LabVIEW能夠分析出硬件原型是怎樣與仿真期望結果產生偏差的。
圖 9. LabVIEW儀器相量圖
Multisim不僅是世界上使用最廣泛的電子教學軟件,而且還是專業電子設計自動化(EDA)市場上很受歡迎的一款工具。它的許多功能超出了很多學生的需要,但可供高級設計課程、研究生工作或研究項目使用。 Multisim包含的專業功能包括:項目管理、強大總線支持、分級和多層設計、印刷電路板(PCB)布局的限製設計、功能強大的電子表格視圖、可自動生 成與用戶指定參數相匹配電路的電路向導以及變量支持等。Multisim的專業功能可以很容易地處理更複雜的設計,從而使學生能應對未來複雜工程的挑戰。
Figure 10. Needs Caption
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