基于Multisim對數字邏輯電路的設計

蒲永卓 李文平

(1.甘肅機電職業技術學院,甘肅天水 741001;2.天水華天電子集團,甘肅天水 741001)

基于Multisim對數字邏輯電路的設計

蒲永卓1李文平2

(1.甘肅機電職業技術學院,甘肅天水 741001;2.天水華天電子集團,甘肅天水 741001)

在傳統的數字邏輯電路設計中,首先根據要求列出真值表,由真值表寫出邏輯函數,然后進行邏輯函數化簡,最后根據化簡結果設計電路圖,整個設計過程比較繁瑣,且容易在化簡過程等環節中出現錯誤,如果借助于Multisim軟件來進行數字邏輯電路的設計,可以簡化設計過程,提高電路設計的正確性。本文基于以上思路來探討利用Multisim對數字邏輯電路的設計。

數字電路 Multisim 電路設計

1 引言

Multisim是美國國家儀器(NI)有限公司推出的以Windows為基礎的仿真工具,適用于板級的模擬/數字電路的設計工作。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。傳統的數字邏輯電路設計步驟比較繁瑣,先要根據設計要求寫出真值表,根據真值表寫出邏輯表達式,再利用卡諾圖或利用公式對邏輯函數進行化簡,之后根據邏輯函數的化簡結果畫出邏輯電路圖,最后進行分析判斷,驗證結果的正確性,有時還需要搭建實驗電路,用儀器儀表來觀測和測量設計結果。如果利用Multisim軟件進行數字邏輯電路的設計,只需要在邏輯轉換儀中輸入對應的參數,軟件根據不同的需要進行相應的分析和計算,可以完成邏輯函數化簡,邏輯電路圖的生成,以及結果的仿真,這將為邏輯電路的設計提供了很好的幫助。

2 Multisim在數字邏輯電路設計中的具體應用

Multisim主要由元器件欄、電路工作區、仿真電源開關、電路描述等部分組成。首先在Multisim所在的界面內打開邏輯轉換儀,然后雙擊邏輯轉換儀將會出現圖1所示的界面。然后根據具體的需求進行邏輯電路的設計。

圖1 邏輯轉換儀

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表達式,圖中右側按鈕的功能從上到下分別是邏輯電路圖轉換為真值表、真值表轉換為邏輯函數表達式、真值表轉換為最簡邏輯函數表達式、邏輯函數表達式轉換為真值表、邏輯函數表達式轉換為邏輯電路圖、邏輯函數表達式轉換為由與非門構成的邏輯電路圖。

表1血型授受關系

Multisim利用計算機強大的計算功能來完成對電路的性能分析與仿真,尤其對數字電路的分析和設計很強的適用價值,現以Multisim設計一血型配型數字邏輯電路,輸血者和受血者之間的血型授受關系滿足表1所示。

(1)根據表1在邏輯轉換儀中輸入真值表,如圖2所示。

圖2 真值表

圖3 最簡邏輯表達式

(2)將表1中的真值表化簡為最簡邏輯函數表達式,如圖3所示。

(3)根據圖3將其轉換為邏輯電路圖,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,即求出邏輯函數表達式和真值表,傳統的分析方法是先根據邏輯電路,從輸入到輸出逐級寫出邏輯函數式,然后化簡邏輯函數,使邏輯函數最簡,最后根據化簡后的邏輯函數寫出真值表,分析電路的功能。如采用Multisim多邏輯電路進行分析,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對其進行分析。

根據圖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換一種點擊邏輯電路圖轉換為真值表這個選項,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:當輸入變量取不同的值時,輸出為0;當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 結語

一個數字邏輯電路的設計方案一般要經過提出、驗證、修改三個過程。傳統的方法一般是由人完成項目的提出、驗證和修改,驗證時要搭建實驗電路完成,這種方法費用高、效率低。如果采用Multisim設計數字邏輯電路,設計者只需根據需要進行總體設計并提出具體的設計方案,利用Multisim軟件進行方案的仿真評估、設計驗證和數據處理等工作。可以不斷的對方案和參數進行修改,直至達到滿意的效果,不需考慮實驗耗材,這樣大大降低了設計成本,同時也簡化了設計的流程。

[1]熊偉.Multisim7 電路設計及仿真應用[M].北京:清華大學出版社,2005年.

[2]王靜波.電子技術實驗與課程設計指導[M].北京:電子工業出版社,2011年.

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

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。