基于Multisim对数字逻辑电路的设计

蒲永卓 李文平

(1.甘肃机电职业技术学院,甘肃天水 741001;2.天水华天电子集团,甘肃天水 741001)

基于Multisim对数字逻辑电路的设计

蒲永卓1李文平2

(1.甘肃机电职业技术学院,甘肃天水 741001;2.天水华天电子集团,甘肃天水 741001)

在传统的数字逻辑电路设计中,首先根据要求列出真值表,由真值表写出逻辑函数,然后进行逻辑函数化简,最后根据化简结果设计电路图,整个设计过程比较繁琐,且容易在化简过程等环节中出现错误,如果借助于Multisim软件来进行数字逻辑电路的设计,可以简化设计过程,提高电路设计的正确性。本文基于以上思路来探讨利用Multisim对数字逻辑电路的设计。

数字电路 Multisim 电路设计

1 引言

Multisim是美国国家仪器(NI)有限公司推出的以Windows为基础的仿真工具,适用于板级的模拟/数字电路的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式,具有丰富的仿真分析能力。传统的数字逻辑电路设计步骤比较繁琐,先要根据设计要求写出真值表,根据真值表写出逻辑表达式,再利用卡诺图或利用公式对逻辑函数进行化简,之后根据逻辑函数的化简结果画出逻辑电路图,最后进行分析判断,验证结果的正确性,有时还需要搭建实验电路,用仪器仪表来观测和测量设计结果。如果利用Multisim软件进行数字逻辑电路的设计,只需要在逻辑转换仪中输入对应的参数,软件根据不同的需要进行相应的分析和计算,可以完成逻辑函数化简,逻辑电路图的生成,以及结果的仿真,这将为逻辑电路的设计提供了很好的帮助。

2 Multisim在数字逻辑电路设计中的具体应用

Multisim主要由元器件栏、电路工作区、仿真电源开关、电路描述等部分组成。首先在Multisim所在的界面内打开逻辑转换仪,然后双击逻辑转换仪将会出现图1所示的界面。然后根据具体的需求进行逻辑电路的设计。

图1 逻辑转换仪

图中A、B、C、D、E、F、G、H是逻辑变量的输入端,最下端用于显示逻辑函数表达式,图中右侧按钮的功能从上到下分别是逻辑电路图转换为真值表、真值表转换为逻辑函数表达式、真值表转换为最简逻辑函数表达式、逻辑函数表达式转换为真值表、逻辑函数表达式转换为逻辑电路图、逻辑函数表达式转换为由与非门构成的逻辑电路图。

表1血型授受关系

Multisim利用计算机强大的计算功能来完成对电路的性能分析与仿真,尤其对数字电路的分析和设计很强的适用价值,现以Multisim设计一血型配型数字逻辑电路,输血者和受血者之间的血型授受关系满足表1所示。

(1)根据表1在逻辑转换仪中输入真值表,如图2所示。

图2 真值表

图3 最简逻辑表达式

(2)将表1中的真值表化简为最简逻辑函数表达式,如图3所示。

(3)根据图3将其转换为逻辑电路图,如图4所示。

图4 逻辑电路图

图5 逻辑电路

3 利用Multisim对逻辑电路进行分析

通过分析给定的逻辑电路,得出电路的逻辑功能,即求出逻辑函数表达式和真值表,传统的分析方法是先根据逻辑电路,从输入到输出逐级写出逻辑函数式,然后化简逻辑函数,使逻辑函数最简,最后根据化简后的逻辑函数写出真值表,分析电路的功能。如采用Multisim多逻辑电路进行分析,使得整个过程变得简化明了。在图5所示的逻辑电路,利用Multisim对其进行分析。

根据图5电路,利用Multisim求出该逻辑电路的真值表,只需在只需在逻辑转换一种点击逻辑电路图转换为真值表这个选项,得到图6所示的真值表。

通过分析真值表可以看出,该电路的逻辑功能为:当输入变量取不同的值时,输出为0;当输入变量取相同的值时,输出为1。所以该电路是一个三变量的“一致判别电路”。

图6 真值表

4 结语

一个数字逻辑电路的设计方案一般要经过提出、验证、修改三个过程。传统的方法一般是由人完成项目的提出、验证和修改,验证时要搭建实验电路完成,这种方法费用高、效率低。如果采用Multisim设计数字逻辑电路,设计者只需根据需要进行总体设计并提出具体的设计方案,利用Multisim软件进行方案的仿真评估、设计验证和数据处理等工作。可以不断的对方案和参数进行修改,直至达到满意的效果,不需考虑实验耗材,这样大大降低了设计成本,同时也简化了设计的流程。

[1]熊伟.Multisim7 电路设计及仿真应用[M].北京:清华大学出版社,2005年.

[2]王静波.电子技术实验与课程设计指导[M].北京:电子工业出版社,2011年.

蒲永卓(1976—),男,甘肃临洮人,硕士研究生,研究方向:计算机测量与控制;

李文平(1978—),女,甘肃白银人,工程师,研究方向:集成电路的封装与测试。