《虚拟仪器》-工学论文，计算机论文-论文范文参考-科学狗论文网

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虚拟仪器

范文

王凤华

摘要：随着现代电子技术以及信息技术等科技理论的发展，通过计算机软件模拟硬件模块的虚拟实验已经成为中职学校的电类教学和实验的一个必不可少的部分，根据中等职业技术学校的专业设置以及对电工电子实验的需要，我们的实际教学当中经常利用软件来实现虚拟电类线路的搭建、参数调整、虚拟仿真、实验结果保存与数据恢复，本文将重点以《电子CAD》课程中的EWB软件中提供的虚拟仪器——“逻辑转换仪”的实践教学为主要内容，具体说明虚拟仪器的实践教学及思考。

关键词：电子CAD;虚拟仪器仪表;逻辑转换仪

中图分类号：TP311? ? ? 文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2019）23-0132-02

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

逻辑转换仪是组合逻辑电路设计与分析过程中非常实用的一种虚拟仪器，也是《电子CAD》课程当中一个非常实用的仪表。《电子CAD》又是以计算机为工作平台，融合电子技术、计算机技术、智能化技术最新成果的现代电子设计技术，为模拟电路、数字电路和部分强电电路的实验、分析、设计提供虚拟实验和电路分析的，所以好多人会认为这门课程因为 “范围广、内容难、操作细、知识碎，学习起来让人欢喜让人忧”，尤其对于基础较差、参差不齐、接受能力及动手能力都相对较差的中职学生来说，更会觉得内容太难、无处下手。……但是我以为：凡事都一样： “难者不会，会者不难”，如果我们能多想办法、理清思路，掌握其中的方法与精髓，结果也可能变得难易皆非。尤其是EWB软件更是如此，它为大家提供了一个操作简便且与实际很相似的虚拟实验平台，使得整个设计实验工作区如同一块“面包板”，只要通过在上面建立各种电路就可以进行仿真实验，这一切主要与该软件平台上的仪器库里存放着函数信号发生器、双通道示波器、逻辑转换仪、万用表等7种虚拟仪器有关。当我们在需要测试时，只需要把各种虚拟仪器拖放到工作区就可以进行测试，并直接显示有关数据或波形;同时，该软件还提供了十多种分析功能，像直流工作点分析、交流分析、傅立叶分析、噪声分析、失真度分析等，几乎能对电子技术课程中所有基本电路进行虚拟（仿真）实验，并且实验过程和仪器操作与实际相似，但比实际方便、省时;所有这一切与单纯的理论学习相比，实际操作训练更能加深对理论知识的理解，效果更好。所以，我就将以虚拟仪器——逻辑转化仪为主要对象略谈虚拟仪器的教学实践及思考……

就总体而言，《电子CAD》的教学大多属于 “理论讲解+实践操作”课型，当然逻辑转化仪也不例外，体现在具体教学实践中，我以为从以下几个方面去考虑：

1 良好的开端

首先在导入逻辑转换仪新仪器之前，可以先以已经学习过的函数信号发生器与逻辑分析仪为例，让学生通过实例演示，进一步熟悉操作环境，消除心理上的压力，在回顾旧知识的同时尽快回归思想，把注意点集中到虚拟实验以及仪器仿真与分析上，从感觉上先感受如同实验室一般的氛围，再通过其中的一些虚拟实验简单操作结果，在“理论与实践”之间构建桥梁。再在此基础上，通过提出简单问题——以分析如图1（a）电路为目标、提出与图1有关的组合逻辑电路的分析与设计流程，提出问题，再引入如图1（b）所示虽可行、简单、但存在局限性的虚拟测试方法，从而提出有效地解决问题途径，引入将要进行的新课课题——逻辑转化仪这一虚拟仪器，并通过一些简单化操作结果，与复杂理论形成对比，使得困难且复杂的问题解决显得游刃有余，这样良好的学习氛围即可形成，这时趁热打铁，便可以收到良好的学习效益。

2 注意要点难点

首先，把握重点内容虚拟仪器逻辑转化仪的准确使用和注意事项，尤其是在3种不同使用前提下，关键在于每一种情况下，需要快速准确地绘制电路图搭建电路。要重点强调电路连接中的技巧：一般只要按照自顶向下、逐步细化、层次化、模块化的分析方法和步骤，尽量在绘图过程中注意分析走长线，避免导线多次弯曲调整，让电路中的接点自动生成即可。比如：在由电路导出其他内容时，只要心里先有成图，再整体性分析电路，当电路分析过程中存在空悬的元器件端子，外加一条已经连接好的导线，即可从空悬端子向已经画好的导线引接点，当鼠标状态显示为虚圈，松开鼠标，这时接点即可自动生成，尽量避免虚接，保证电路的细节处理妥当，从而保证电路绘制过程的完整性，测试结果的准确性;当由表达式导出其他时，其中表达式准确输入是第一步，也是保障后面每一步操作结果准确至关重要的一步;由真值表导出其他时，真值表的输入选择与输出编辑至关重要……

具体而言，在讲解将逻辑转换仪与门电路连接时应重点强调以下几点：①连线尽量走长线，避免导线弯曲和调整;②节点要通过对电路分析，让其自动生成，避免断路;③逻辑转换仪的接入方法：将待测逻辑电路的输入端连接到逻辑转化仪左侧的输入端，将逻辑电路的输出端连接到逻辑转化仪的最右侧的输出端;同时，对电路连接中学生容易出现问题的地方设疑问，先让学生自己分析，寻求正确的连接方法，再给定准确答案，让学生进一步体会电路连接要点与注意事项，透彻理解正确的电路连接方法和技巧;再讲解具体测试操作，尤其是按钮操作时可由教师借助幻灯片讲解并演示操作，进一步强调使用“”按钮时，必须注意的关键问题：①当且仅当只单击按钮一次：当单击一次按钮时，即可生成一个所求电路，如若单击多次，则生成多个电路;②新电路生成以后，一般都在电路工作区与原来的电路叠加显示，这时区分原电路与新电路就只是在显示颜色上，原电路部分全黑色显示，而新生成的电路连接全部以红色显示，此时一定要注意鼠标不能随便在工作区乱点击，因为如果那样操作，有可能使新电路中的元件全部或部分也同样以黑色显示，那样，原来的电路与新生成的电路就混为一谈、乱七八糟，无法区分;在使用“”按钮时，只有当初次单击控制按钮之后，当新电路显示为红色状态，这时轻轻单击选择任意红色元件并拖动，这时新生成的电路就可以整体移动到其他位置，否则，有可能操作失败……

3 即时课堂巩固

“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行”。本课题实践过程中可引入2道课堂练习，其中1题为本次课题开始集中讲解并详细操作演示的原内容，主要通过练习把握操作练习主线——组合逻辑电路的分析与设计思路，学会虚拟电路仿真实验的具体套路——在准确绘制电路的基础上，理清每种情况下各按钮使用的具体功能、操作方法和注意事项，能自然娴熟地利用计算机这一操作工具，那么所有問题都会游刃有余，轻松自然得以解决;第2道练习，可作为理论部分的练习，主要围绕“实践检验真理”而设计，由教师事先给定参考答案，主要帮助学生在遇到困难和迷惑时，可以通过预先给定的参考答案，进一步分析去寻找自己的不足之处，取长补短，使理论和实践统一结合。

4 内容总结及反思

为了进一步提高学习质量，尽力使学生对所教知识能规律化的尽量规律化，能结论化处理的尽量结论化，做到由点到线、由线及面的统一处理，尤其强调知识的整体性和系统性。本次课程主要围绕1种虚拟仪器、9个输入/输出端子、6个操作控制按钮、3种操作使用前提和2个基本工作流程，即：1种虚拟仪器——逻辑转换仪;9个端子——8输入1输出;6个控制操作按钮——鼠标单击;3种使用前提——①由电路导出;②由表达式导出;③由真值表导出;2个基本工作流程——组合逻辑电路的分析与设计步骤。

总之，通过对虚拟仪器逻辑转换仪的使用与教学实践，要是大家对虚拟仿真教学仪器这种新兴教学模式为教学及实践提供新的平台，发挥虚拟仿真技术的优势更感兴趣，尤其在组合逻辑电路分析和设计方面的作用更要毋庸置疑。

参考文献：

[1] 全国中等职业学校电类通用教材.电子CAD[M].劳动和社会保障厅出版.

[2] 中等职业教育国家规划教材.电子技术技能训练[M].电子工业出版社.

[3] 全国中等职业技术学校电子类职业通用教材.脉冲与数字电路[M].劳动和社会保障厅出版.

【通联编辑：李雅琪】

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