Multisim仿真-数电20100629

SUNYAT-SENUNIVERSITY中山大学Multisim电路仿真快速入门郭东亮2010.5之数字电子技术SUNYAT-SENUNIVERSITY中山大学内容========★☆★○基础篇○★☆★=======第1章Multisim电路仿真软件简介第2章仿真基础Ⅰ（放置元件-电路图编辑-仿真-报告）第3章仿真基础Ⅱ（元器件库、虚拟仪器）第4章仿真基础Ⅲ（仿真分析方法）========★☆★○应用篇○★☆★=======第5章应用于电路分析第6章应用于模拟电路第7章应用于数字电路第8章应用于单片机电路第9章FPGA/CPLD仿真第10章电子系统综合设计SUNYAT-SENUNIVERSITY中山大学内容========★☆★○基础篇○★☆★=======第1章Multisim电路仿真软件简介第2章仿真基础Ⅰ（放置元件-电路图编辑-仿真-报告）第3章仿真基础Ⅱ（元器件库、虚拟仪器）第4章仿真基础Ⅲ（仿真分析方法）========★☆★○应用篇○★☆★=======第5章应用于电路分析第6章应用于模拟电路第7章应用于数字电路第8章应用于单片机电路第9章FPGA/CPLD仿真第10章电子系统综合设计SUNYAT-SENUNIVERSITY中山大学第7章Multisim应用于数字电子技术7.1相关虚拟仪器7.2逻辑函数的化简及转换7.3组合逻辑电路的分析与设计7.4常用组合电路性能测试与仿真分析7.5组合逻辑电路竞争-冒险现象检测与消除7.6触发器电路仿真分析7.7时序电路设计与仿真分析7.8555定时器设计与仿真分析7.9模-数和数-模转换器的仿真分析SUNYAT-SENUNIVERSITY中山大学7.1相关虚拟仪器7.1.1字信号发生器（WordGenerator）用于产生数字信号（最多32位），作为数字信号源字信号编辑区高16位低16位数据准备端触发端SUNYAT-SENUNIVERSITY中山大学7.1相关虚拟仪器字信号编辑区：按顺序显示待输出的数字信号，可直接编辑修改Controls选择区域：数字信号输出控制Cycle：从起始地址开始循环输出，数量由Settings对话框设定Burst：输出从起始地址开始至终了地址的全部数字信号Step：单步输出数字信号Set按钮：设置数字信号类型和数量Display选择：十六进制、十进制、二进制、ASCII码Trigger选择：内触发、外触发、上升沿、下降沿Frequency：输出数字信号的频率SUNYAT-SENUNIVERSITY中山大学7.1相关虚拟仪器Set：设置数字信号类型和数量Pre-setPatterns:不改变字信号编辑区的数字信号载入数字信号文件*.dp存储数字信号将字信号编辑区的数字信号清零数字信号从初始地址至终了地址输出数字信号从终了地址至初始地址输出数字信号按右移方式输出数字信号按左移方式输出数字信号的数量InitialPattern:设置数字信号初始值，只在ShiftRight、ShiftLeft选项起作用。SUNYAT-SENUNIVERSITY中山大学7.1相关虚拟仪器应用：字信号发生器XWG1、TTL元器件库中选择74LS138、逻辑分析仪XLA1，创建字信号发生器应用电路。SUNYAT-SENUNIVERSITY中山大学7.1相关虚拟仪器字信号发生器XWG1设置为循环输出三位二进制代码000~111。单击运行按钮，双击逻辑分析仪，测量结果如图所示。SUNYAT-SENUNIVERSITY中山大学7.1相关虚拟仪器7.1.2逻辑分析仪（LogicAnalyzer）用于同步记录和显示16位数字信号，可用于对数字信号的高速采集和时序分析接输入信号触发控制端时钟控制端接外部时钟SUNYAT-SENUNIVERSITY中山大学7.1相关虚拟仪器操作界面：左侧16个小圆圈代表16个输入端，若接有被测信号，则出现黑圆点左侧第1区:Stop:停止仿真Reset：复位并清除显示波形Reverse：改变屏幕背景颜色左侧第2区:T1、T2：读书指针1和2离开扫描线零点的时间T2-T1：两读书指针之间的时间差Clock/Div:显示屏上每个水平刻度现实的时钟脉冲数Set按钮:设置时钟脉冲SUNYAT-SENUNIVERSITY中山大学7.1相关虚拟仪器单击Set，弹出ClocksetupClockSource：选择外/内时钟ClockRate：时钟频率SamplingSetting：取样方式Pre-triggerSamples：前沿触发取样数Post-triggerSamples：后沿触发取样数ThresholdVolt.：阈值电压SUNYAT-SENUNIVERSITY中山大学7.1相关虚拟仪器Trigger区：设置触发方式，单击Set按钮TriggerClockEdge：触发方式Positive上升沿、Negative下降沿、Both升降沿触发TriggerQualifier：触发限定字（0、1、x(0、1皆可)）TriggerPatterns：触发样本，可设置样本A、B、CTriggerCombinations：选择组合的触发样本SUNYAT-SENUNIVERSITY中山大学7.1相关虚拟仪器7.1.3逻辑转换仪（LogicConverter）实现数字电路各种表示方法的相互转换、逻辑函数化简，实际数字仪器中无逻辑转换仪设备。数字电路输入数字电路输出SUNYAT-SENUNIVERSITY中山大学7.1相关虚拟仪器变量（A、B、C、D、E、F、G、H）真值表函数表达式显示文本框转换选择区逻辑图转换为真值表真值表转换为最小项之和真值表转换为最简与或表达式表达式转换为真值表表达式转换为逻辑图表达式转换为与非-与非形式的逻辑图SUNYAT-SENUNIVERSITY中山大学7.1相关虚拟仪器逻辑转换仪应用示例：选择3个输入变量A、B、C初始函数值为“？”，单击改为0、1或XSUNYAT-SENUNIVERSITY中山大学7.1相关虚拟仪器函数值设置转换为布尔表达式SUNYAT-SENUNIVERSITY中山大学7.1相关虚拟仪器表达式转换为逻辑图最简表达式转换为逻辑图SUNYAT-SENUNIVERSITY中山大学7.2逻辑函数的化简及转换7.2.1逻辑函数的化简利用逻辑转换仪（LogicConverter）：化简逻辑函数，得到最小项表达式或最简表达式。例：将逻辑函数Y(A,B,C,D,E)=∑m(2,9,15,19,20,23,24,25,27,28)+d(5,6,16,31)化简为最简与或表达式。调用逻辑转换仪，选择变量列真值表；用鼠标选择函数值：1：表达式中存在的最小项0：表达式中不存在的最小项X：表达式中的无关项SUNYAT-SENUNIVERSITY中山大学7.2逻辑函数的化简及转换转换为最简与或表达式，“′”表示反变量SUNYAT-SENUNIVERSITY中山大学7.2逻辑函数的化简及转换例：创建数字电路（TTL74系列门电路），将输入输出端连接到逻辑转换仪。SUNYAT-SENUNIVERSITY中山大学7.2逻辑函数的化简及转换由逻辑图得到真值表SUNYAT-SENUNIVERSITY中山大学7.2逻辑函数的化简及转换由真值表得到最小项表达式SUNYAT-SENUNIVERSITY中山大学7.2逻辑函数的化简及转换由真值表得到最简表达式SUNYAT-SENUNIVERSITY中山大学7.2逻辑函数的化简及转换得到与非形式的逻辑图SUNYAT-SENUNIVERSITY中山大学7.3组合逻辑电路的分析与设计数字逻辑电路按是否有记忆能力分为组合逻辑电路和时序逻辑电路两大类组合逻辑电路没有记忆能力，其输出仅取决于当前时刻的输入，与电路的历史状态无关组合逻辑电路的分析：由逻辑电路图分析其功能传统分析方法：表达式---最简表达式----真值表----分析功能Multisim中是利用逻辑转换仪进行分析SUNYAT-SENUNIVERSITY中山大学7.3组合逻辑电路的分析与设计7.3.1组合逻辑电路分析举例：创建逻辑电路，逻辑转换仪XLC1接入。SUNYAT-SENUNIVERSITY中山大学7.3组合逻辑电路的分析与设计分析真值表和最简表达式SUNYAT-SENUNIVERSITY中山大学7.3组合逻辑电路的分析与设计同理，将Y2接入XLC1结合Y1、Y2的表达式及真值表，可知该电路为一位全加器电路。Y1为全加器的和，Y2为全加器产生的进位。SUNYAT-SENUNIVERSITY中山大学7.3组合逻辑电路的分析与设计7.3.2组合逻辑电路设计根据给定设计要求，设计出逻辑电路，目标是以最少的元器件构建满足功能要求的逻辑电路传统设计（人工设计）步骤：（1）分析题意，将文字叙述抽象为逻辑描述，定义输入输出逻辑变量（2）根据逻辑功能要求列出真值表（3）由真值表写出逻辑关系表达式，并化简为最简逻辑表达式（4）按最简逻辑表达式构建逻辑电路基于Multisim设计组合逻辑电路过程大大简化，但思路与人工设计基本相同SUNYAT-SENUNIVERSITY中山大学7.3组合逻辑电路的分析与设计例：设计一汽车告警系统，在以下情况下产生告警信号：启动开关启动而车门未关；启动开关启动而安全带未系好；启动开关启动而车门未关、安全带也未系好。设计：（1）定义输入输出逻辑变量，文字叙述抽象为逻辑描述输入变量3个：启动开关（启动/未启动）、车门（关/未关）、安全带（系好/未系好）输出变量1个：告警信号（产生/未产生）用A、B、C、F表示这些变量，逻辑描述为：SUNYAT-SENUNIVERSITY中山大学7.3组合逻辑电路的分析与设计A=1/0，启动开关=启动/未启动B=1/0，车门=关/未关C=1/0，安全带=系好/未系好F=1/0，告警信号=产生/未产生（2）根据逻辑功能要求列出真值表：序号ABCF1000020010301004011051001610117110181110SUNYAT-SENUNIVERSITY中山大学7.3组合逻辑电路的分析与设计（3）由真值表写出逻辑关系表达式，并化简为最简逻辑表达式调用逻辑转换仪，输入真值表，再得到最简表达式SUNYAT-SENUNIVERSITY中山大学7.3组合逻辑电路的分析与设计（4）按最简逻辑表达式构建逻辑电路SUNYAT-SENUNIVERSITY中山大学7.4常用组合电路性能测试与仿真分析“一位全加器74LS183”性能测试输入输出端子不多，采用开关提供输入信号，指示灯观察输出结果注：D是SOP封装的，N是DIP封装SUNYAT-SENUNIVERSITY中山大学7.4常用组合电路性能测试与仿真分析“一位全加器74LS183”性能测试A1=B1=CN1=0,S1=0,1CN1=0A1=1,B1=CN1=0,S1=1,1CN1=0SUNYAT-SENUNIVERSITY中山大学7.4常用组合电路性能测试与仿真分析依此类推，使ABC三个键按000、001、010…111组合，运行，观测输出结果，列写测试结果。输入输出A1B1CN1S11CN10000010010010101100100110101010110111111SUNYAT-SENUNIVERSITY中山大学7.4常用组合电路性能测试与仿真分析输入端A1、B1，前级进位端CN1本位和S1、进位端1CN1借助逻辑分析仪可构建真值表，转换为表达式，得到本位和S1、进位端1CN1的表达式测试说明：待测试芯片输入输出引脚多时，输入信号可用字信号发生器，输出信号用逻辑分析仪或LEDSUNYAT-SENUNIVERSITY中山大学7.4常用组合电路性能测试与仿真分析全加器仿真分析两个或两个以上切换至上触点（输入1），指示灯X1亮。具有三人表决器的功能。SUNYAT-SENUNIVERSITY中山大学7.4常用组合电路性能测试与仿真分析编码器的仿真分析8线-3线编码器：优先编码器74LS148编码器74LS148输出为反