使用Multisim10软件分析和仿真数字电路

陆冰

【摘 要】随着电子技术的高速发展及计算机技术的普遍应用，虚拟仿真技术已成为数字电路分析、设计的有效工具。Multisim是美国国家仪器有限公司推出的以Windows为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。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。由于Multisim软件版本较多，本论文主要研究的是应用最为广泛的Multisim10软件。

【关键词】Multisim10软件 数字电路 分析仿真

【教改项目】2015年甘肃政法学院校级教改项目：“工科学生创新创业能力培养教学模式的改革与实践”

【中图分类号】G4 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2016）32-0047-02

Use The Multisim10 Software Analysis and Simulation of Digital Circuits

【Abstract】With the widespread use of electronic technology and the rapid development of computer technology， virtual simulation technology has become a digital circuit analysis， an effective tool for the design. The Multisim10 is introduced in Windows-based simulation tool for board-level analog / digital circuit board design from National Instruments. It contains a circuit diagram of a graphical input， the circuit hardware description language input， has a rich simulation analysis capabilities. Because Multisim software version more， this thesis research is the most widely used Multisim10 software.

【Key words】the Multisim10 software； digital circuit； analysis and simulation

第1章 Multisim10软件简介

Multisim10软件是一个原理电路设计、电路功能测试的虚拟仿真软件，具有较为详细的电路分析功能，可以完成电路的瞬态分析和稳态分析、时域和频域分析、器件的线性和非线性分析、电路的噪声分析和失真分析、离散傅里叶分析、电路零极点分析、交直流灵敏度分析等电路分析方法，以帮助设计人员分析电路的性能。

Multisim10软件可以设计、测试和演示各种电子电路，包括电工学、模拟电路、数字电路、射频电路及微控制器和接口电路等。利用Multisim10软件可以实现计算机仿真设计与虚拟实验。

第2章 使用Multisim10软件分析仿真数字电路实例

能处理数字信号的电路称为数字电路。电路的输出和输入之间是一种逻辑关系。这种电路除了能进行二进制算术运算外还能完成逻辑运算和具有逻辑推理能力。由于数字电路有易于集成、传输质量高、有运算和逻辑推理能力等优点，因此被广泛用于计算机、自动控制、通信、测量等领域。一般家电产品中，如定时器、告警器、控制器、电子钟表、电子玩具等都要用数字电路[1]。

2.1设计思路

设计一个24或12小时制的数字时钟；计时、显示精确到秒；有校时功能；采用中小规模集成电路设计；增加闹钟功能。

1. 设计思路

1）由秒时钟信号发生器、计时电路和校时电路构成电路。

2）秒时钟信号发生器可由555定时器构成。

3）计时电路中采用两个60进制计数器分别完成秒计时和分计时；24进制计数器完成时计时；采用译码器将计数器的输出译码后送七段数码管显示。

4）校时电路采用开关控制时、分、秒计数器的时钟信号为校时脉冲以完成校时。

2. 电路框图如图2.1所示：

2.2子模块具体设计

1. 由555定时器构成的1Hz秒时钟信号发生器。

由电路图如图2.2所示产生1Hz的脉冲信号作为总电路的初输入时钟脉冲。

2. 分、秒计时电路及显示部分

在數字钟的控制电路中，分和秒的控制都是一样的，都是由一个十进制计数器和一个六进制计数器串联而成的，在电路的设计中我采用的是统一的器件74LS160D的反馈置数法来实现十进制功能和六进制功能，根据74LS160D的结构把输出端的0110（十进制为6）用一个与非门74LS00引到CLR端便可置0，这样就实现了六进制计数。

由两片十进制同步加法计数器74LS160级联产生，采用的是异步清零法。

显示部分用的是七段数码管和两片译码器74LS48D。如图2.3所示：

图2.3 分秒计时电路

3. 时计时电路及显示部分

由两片十进制同步加法计数器74LS160级联产生，采用的是同步置数法，u1输出端为0011（十进制为3）与u2输出端0010（十进制为2）经过与非门接两片的置数端。

显示部分用的是七段数码管和两片译码器74LS48D。

如图2.4所示：

图2.4 时计时电路

4. 校时电路

校时电路采用开关控制时、分、秒计数器的时钟信号为校时脉冲以完成校时。

如图2.5，当开关A，B闭合，C，D断开时，电路进行正常的计时工作；当开关A，B断开，C，D闭合时，就可以自动进行校时。当然也可以手动校准时间，这是需要不断地闭合、断开开关，每次只改变一个数。其中C是校时开关，D是较分开关，开关E用来控制秒得校准，断开时，秒显示为0。

2.3整体电路原理图

整体电路共分为五大模块：脉冲产生部分、计数部分、译码部分、显示部分、校时部分。如图2.6所示：

2.4 使用Multisim10软件分析仿真

由图2.7可见，所设计的电路可以产生方波。

在仪表栏里选用万用表接到555定时电路的输出端，设置万用表输出为直流电压。点击运行按钮，由仿真结果可知脉冲输出电压较稳定，开始小幅度变化，最后稳定在3.33v。与最初设计基本相符。如图2.8所示。

结论

由振荡器、秒计数器、分计数器、时计数器、BCD-七段显示译码/驱动器、LED七段显示数码管设计了数字时钟电路，经过仿真得出较理想的结果，说明电路图及思路是正确的，可以实现所要求的基本功能：计时、显示精确到秒、时分秒校时。

参考文献：

[1]全国大学生电子设计竞赛组委会. 全国大学生电子设计竞赛获奖作品汇编[M].北京理工大学出版社， 2004， 8（1）： 61-83.

[2]熊伟. Multisim7电路设计仿真应用[M]. 清华大学出版社.2005： 39-145.

[3]阎石.数字电子技术基础[M].高等教育出版社， 2007：96-263.

[4]阎石.数字电子技术基础教师手册[M].高等教育出版社， 2007：117-121.

[5]刘常澍.数字逻辑电路[M].天津大学出版社， 2008：77-89.