蒲永卓 李文平

(1.甘肅機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,甘肅天水 741001;2.天水華天電子集團(tuán),甘肅天水 741001)

基于Multisim對數(shù)字邏輯電路的設(shè)計(jì)

蒲永卓1李文平2

(1.甘肅機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,甘肅天水 741001;2.天水華天電子集團(tuán),甘肅天水 741001)

在傳統(tǒng)的數(shù)字邏輯電路設(shè)計(jì)中,首先根據(jù)要求列出真值表,由真值表寫出邏輯函數(shù),然后進(jìn)行邏輯函數(shù)化簡,最后根據(jù)化簡結(jié)果設(shè)計(jì)電路圖,整個設(shè)計(jì)過程比較繁瑣,且容易在化簡過程等環(huán)節(jié)中出現(xiàn)錯誤,如果借助于Multisim軟件來進(jìn)行數(shù)字邏輯電路的設(shè)計(jì),可以簡化設(shè)計(jì)過程,提高電路設(shè)計(jì)的正確性。本文基于以上思路來探討利用Multisim對數(shù)字邏輯電路的設(shè)計(jì)。

數(shù)字電路 Multisim 電路設(shè)計(jì)

1 引言

Multisim是美國國家儀器(NI)有限公司推出的以Windows為基礎(chǔ)的仿真工具,適用于板級的模擬/數(shù)字電路的設(shè)計(jì)工作。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語言輸入方式,具有豐富的仿真分析能力。傳統(tǒng)的數(shù)字邏輯電路設(shè)計(jì)步驟比較繁瑣,先要根據(jù)設(shè)計(jì)要求寫出真值表,根據(jù)真值表寫出邏輯表達(dá)式,再利用卡諾圖或利用公式對邏輯函數(shù)進(jìn)行化簡,之后根據(jù)邏輯函數(shù)的化簡結(jié)果畫出邏輯電路圖,最后進(jìn)行分析判斷,驗(yàn)證結(jié)果的正確性,有時還需要搭建實(shí)驗(yàn)電路,用儀器儀表來觀測和測量設(shè)計(jì)結(jié)果。如果利用Multisim軟件進(jìn)行數(shù)字邏輯電路的設(shè)計(jì),只需要在邏輯轉(zhuǎn)換儀中輸入對應(yīng)的參數(shù),軟件根據(jù)不同的需要進(jìn)行相應(yīng)的分析和計(jì)算,可以完成邏輯函數(shù)化簡,邏輯電路圖的生成,以及結(jié)果的仿真,這將為邏輯電路的設(shè)計(jì)提供了很好的幫助。

2 Multisim在數(shù)字邏輯電路設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用

Multisim主要由元器件欄、電路工作區(qū)、仿真電源開關(guān)、電路描述等部分組成。首先在Multisim所在的界面內(nèi)打開邏輯轉(zhuǎn)換儀,然后雙擊邏輯轉(zhuǎn)換儀將會出現(xiàn)圖1所示的界面。然后根據(jù)具體的需求進(jìn)行邏輯電路的設(shè)計(jì)。

圖1 邏輯轉(zhuǎn)換儀

圖中A、B、C、D、E、F、G、H是邏輯變量的輸入端,最下端用于顯示邏輯函數(shù)表達(dá)式,圖中右側(cè)按鈕的功能從上到下分別是邏輯電路圖轉(zhuǎn)換為真值表、真值表轉(zhuǎn)換為邏輯函數(shù)表達(dá)式、真值表轉(zhuǎn)換為最簡邏輯函數(shù)表達(dá)式、邏輯函數(shù)表達(dá)式轉(zhuǎn)換為真值表、邏輯函數(shù)表達(dá)式轉(zhuǎn)換為邏輯電路圖、邏輯函數(shù)表達(dá)式轉(zhuǎn)換為由與非門構(gòu)成的邏輯電路圖。

表1血型授受關(guān)系

Multisim利用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的計(jì)算功能來完成對電路的性能分析與仿真,尤其對數(shù)字電路的分析和設(shè)計(jì)很強(qiáng)的適用價值,現(xiàn)以Multisim設(shè)計(jì)一血型配型數(shù)字邏輯電路,輸血者和受血者之間的血型授受關(guān)系滿足表1所示。

(1)根據(jù)表1在邏輯轉(zhuǎn)換儀中輸入真值表,如圖2所示。

圖2 真值表

圖3 最簡邏輯表達(dá)式

(2)將表1中的真值表化簡為最簡邏輯函數(shù)表達(dá)式,如圖3所示。

(3)根據(jù)圖3將其轉(zhuǎn)換為邏輯電路圖,如圖4所示。

圖4 邏輯電路圖

圖5 邏輯電路

3 利用Multisim對邏輯電路進(jìn)行分析

通過分析給定的邏輯電路,得出電路的邏輯功能,即求出邏輯函數(shù)表達(dá)式和真值表,傳統(tǒng)的分析方法是先根據(jù)邏輯電路,從輸入到輸出逐級寫出邏輯函數(shù)式,然后化簡邏輯函數(shù),使邏輯函數(shù)最簡,最后根據(jù)化簡后的邏輯函數(shù)寫出真值表,分析電路的功能。如采用Multisim多邏輯電路進(jìn)行分析,使得整個過程變得簡化明了。在圖5所示的邏輯電路,利用Multisim對其進(jìn)行分析。

根據(jù)圖5電路,利用Multisim求出該邏輯電路的真值表,只需在只需在邏輯轉(zhuǎn)換一種點(diǎn)擊邏輯電路圖轉(zhuǎn)換為真值表這個選項(xiàng),得到圖6所示的真值表。

通過分析真值表可以看出,該電路的邏輯功能為:當(dāng)輸入變量取不同的值時,輸出為0;當(dāng)輸入變量取相同的值時,輸出為1。所以該電路是一個三變量的“一致判別電路”。

圖6 真值表

4 結(jié)語

一個數(shù)字邏輯電路的設(shè)計(jì)方案一般要經(jīng)過提出、驗(yàn)證、修改三個過程。傳統(tǒng)的方法一般是由人完成項(xiàng)目的提出、驗(yàn)證和修改,驗(yàn)證時要搭建實(shí)驗(yàn)電路完成,這種方法費(fèi)用高、效率低。如果采用Multisim設(shè)計(jì)數(shù)字邏輯電路,設(shè)計(jì)者只需根據(jù)需要進(jìn)行總體設(shè)計(jì)并提出具體的設(shè)計(jì)方案,利用Multisim軟件進(jìn)行方案的仿真評估、設(shè)計(jì)驗(yàn)證和數(shù)據(jù)處理等工作?？梢圆粩嗟膶Ψ桨负蛥?shù)進(jìn)行修改,直至達(dá)到滿意的效果,不需考慮實(shí)驗(yàn)耗材,這樣大大降低了設(shè)計(jì)成本,同時也簡化了設(shè)計(jì)的流程。

[1]熊偉.Multisim7 電路設(shè)計(jì)及仿真應(yīng)用[M].北京:清華大學(xué)出版社,2005年.

[2]王靜波.電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)[M].北京:電子工業(yè)出版社,2011年.

蒲永卓(1976—),男,甘肅臨洮人,碩士研究生,研究方向:計(jì)算機(jī)測量與控制;

李文平(1978—),女,甘肅白銀人,工程師,研究方向:集成電路的封裝與測試。