摘 要:组合逻辑电路是数字电路中最重要的一种逻辑电路,以Multsim软件进行仿真的举重裁判判决电路为例,将实践教学与EDA技术的有机结合,为电子电路的设计与开发提供较好的方向。
关键词:组合逻辑;Multisim;仿真
1 引
组合逻辑电路其特点是功能上无记忆,结构上无反馈,即电路在任意时刻的输出状态只取决于该时刻各输入状态的组合,而与电路的原状态无关。本文通过实例介绍组合逻辑电路的设计方法,并通过电子设计自动化EDA(Electronic Design Automation)进行仿真分析,使组合逻辑电路的设计变得更方便,更实用。
2 组合逻辑电路的设计步骤
1) 根据给定题目的逻辑要求列出真值表
2) 化简得出最简的逻辑函数表达式
3) 选择(已给定)器件实现其逻辑函数,画出逻辑图
在工程上为了使电路结构简单和使用元器件少,往往要求逻辑表达式尽可能简化。一般来说在保证速度、稳定、可靠的逻辑正确的情况下,尽可能使用最少的器件,降低成本是逻辑设计者的任务。
3 组合逻辑电路的设计举例
3.1 问题提出
现有A、B、C三个举重裁判对运动员成绩进行判决(A为主裁判)当两个以上裁判(必须含有主裁判)认可时,运动员成绩有效。试设计实现这样一个举重裁判裁决电路。
3.2 设计过程
1)分析设计要求,列出真值表。设A、B、C三个裁判对运动员成绩进行判决,同意用1表示,不同意用0表示,Y为表决结果,同意用1表示,不同意用0表示,同时还应考虑A为主裁,具有否决权。
输入输出ABCY00000010010001101000101111011111 2)由真值表写出逻辑表达式
3) 由卡诺图化简后,变换为与非表达式 4) 根据输出逻辑函数画逻辑图。
4 组合逻辑电路的仿真测试
4.1 用Multisim软件仿真
Multisim软件是一种电路设计与仿真软件。它可以对模拟、数字和混合电路进行电路性能仿真和分析。
1)采用直观的图形界面创建电路,在计算机屏幕上模拟仿真实验室的工作台,绘制电路图需要的元器件。
2) 提供了庞大的元件数据库。Multisim有16000多种元件、模型,包括有实际元件和虚拟元件。
3) 强大的虚拟仪器功能。为用户提供多种面板与实际仪器相似的虚拟测仪器,在平台上可随时调用进行电路测试、分析。
4.2测试电路创建
1)在元器件库中单击电源Sources,列表中选中VCC和GND,单击OK按钮,取出电源5V。
2)其他元器件依次类推,可参照以下说明使用。
* U1A、U1B、U1C与非门在TTL→74LS→中选择74LS00N。
* J1、J2、J3单刀双掷开关在Basic→SWITCH→中选择SPDT_SB。
* Y指示灯在Indicators→中选择PROBE_DIG_RED。
4.2 仿真测试
将三个单刀双掷开关做如下设置:J1中Key=A、J2中Key=B、J3中Key=C。启动 Multisim的仿真开关后,J1中Key=A接到电源5V上,J2中Key=B接到电源5V上,J3中Key=C接到GND上,这时指示灯Y发光,就可以实现三人表决电路中A(为主裁)和B两个裁判判决运动员成绩有效的情况之一(其他情况可以通过设置实现)。
5 结语
通过组合逻辑电路的设计和Multisim软件的应用,可使学生初步掌握仿真软件技术,内容可以紧密联系课本知识,能全面地概括和反映所学的组合逻辑电路设计的知识点,将课堂内容具体化,又利用了计算机的优势,发挥其直观、动态模拟的优势。
参考文献:
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[3]杨志忠.数字电子技术[M].北京:高等教育出版社,2008.06.
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