Multisim10電路仿真

技術(shù)應(yīng)用

主編趙永杰王國(guó)玉項(xiàng)目五數(shù)碼管顯示電路仿真

任務(wù)一邏輯門(mén)電路仿真任務(wù)二邏輯轉(zhuǎn)換任務(wù)三組合邏輯電路仿真任務(wù)四數(shù)碼管顯示電路仿真知識(shí)點(diǎn)一邏輯轉(zhuǎn)換儀知識(shí)點(diǎn)二字信號(hào)發(fā)生器知識(shí)點(diǎn)三邏輯分析儀項(xiàng)目學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)

習(xí)

目

標(biāo)學(xué)習(xí)方式學(xué)時(shí)技能目標(biāo)①掌握邏輯門(mén)電路的仿真方法；②掌握利用邏輯轉(zhuǎn)換儀進(jìn)行邏輯轉(zhuǎn)換；③組合邏輯電路的仿真方法學(xué)生上機(jī)操作，教師指導(dǎo)、答疑2課時(shí)知識(shí)目標(biāo)①門(mén)電路的邏輯功能；②組合邏輯電路的邏輯功能；③數(shù)碼管的工作原理及顯示電路；④邏輯轉(zhuǎn)換儀、邏輯分析儀及字信號(hào)發(fā)生器的使用教師講授2課時(shí)

（1）與邏輯及與門(mén)當(dāng)決定某一事件的所有條件都具備時(shí)，該事件才會(huì)發(fā)生，這種邏輯關(guān)系稱(chēng)為與邏輯關(guān)系。與邏輯可以用邏輯表達(dá)式Y(jié)=A?B表示。圖5-1與門(mén)真值表和符號(hào)任務(wù)一變壓器仿真

1、門(mén)電路（2）或邏輯及或門(mén)當(dāng)決定某一事件的幾個(gè)條件中，只要有一個(gè)或者幾個(gè)條件具備，該事件就會(huì)發(fā)生，這種邏輯關(guān)系稱(chēng)或邏輯關(guān)系?；蜻壿嬁梢杂眠壿嫳磉_(dá)式Y(jié)=A＋B表示。圖5-2或門(mén)真值表和符號(hào)

（3）非邏輯及非門(mén)（4）復(fù)合邏輯門(mén)非邏輯是邏輯的否定，當(dāng)決定某一事件的條件不成立時(shí)，與其相關(guān)的事件卻會(huì)發(fā)生，這種邏輯關(guān)系稱(chēng)非邏輯關(guān)系。非邏輯可以用邏輯表達(dá)式Y(jié)=表示。圖5-3非門(mén)真值表和符號(hào)

由與門(mén)、或門(mén)和非門(mén)可以組合成其它邏輯門(mén)，把與門(mén)、或門(mén)和非門(mén)組成的邏輯門(mén)叫復(fù)合門(mén)，常用的復(fù)合門(mén)有與非門(mén)、或非門(mén)、異或門(mén)、與或非門(mén)等。2、仿真實(shí)驗(yàn)與分析圖2-3變壓器實(shí)驗(yàn)電路(1)在電路窗口中，單擊元器件工具欄圖標(biāo)，在彈出的【選擇元件】對(duì)話框中，【系列】選擇POWER_SOURCE，【元件】欄選擇VCC（＋5V）和GROUND，如圖5-4所示，單擊右側(cè)的【確定】按鈕，放置＋5V電源和地圖5-4放置VCC和地

2、仿真實(shí)驗(yàn)與分析（1）測(cè)試與門(mén)的邏輯功能表5-1與門(mén)邏輯功能測(cè)試的步驟(2)單擊元器件工具欄圖標(biāo)，在彈出的【選擇元件】對(duì)話框中，【系列】選擇SWITCH（開(kāi)關(guān)），【元件】欄選擇SPDT（單刀雙擲），如圖5-5所示，單擊右側(cè)的【確定】按鈕，放置兩個(gè)單刀雙擲開(kāi)關(guān)圖5-5放置單刀雙擲開(kāi)關(guān)

(3)在電路窗口中雙擊單刀雙擲開(kāi)關(guān)，彈出【開(kāi)關(guān)】屬性對(duì)話框，在KeyforSwitch中分別設(shè)置開(kāi)關(guān)的控制鍵為A和B，如圖5-6所示圖5-6設(shè)置開(kāi)關(guān)的控制鍵(4)單擊元器件工具欄圖標(biāo)，在彈出的【選擇元件】對(duì)話框中，【系列】選擇74LS，【元件】欄選擇74LS08D，如圖5-7所示，單擊右側(cè)的【確定】按鈕，選擇與門(mén)

圖5-7選擇與門(mén)(5)單擊元器件工具欄圖標(biāo)，在彈出的【選擇元件】對(duì)話框中，【系列】選擇PROBE（探針），【元件】欄選擇PROBE，如圖5-8所示，單擊右側(cè)的【確定】按鈕，選擇探針圖5-8選擇探針

(6)按圖5-9所示電路連線，執(zhí)行菜單命令【放置】→【文本】，在電路中放置A、B和F文本

圖5-9與門(mén)測(cè)試電路(7)單擊仿真開(kāi)關(guān)，或執(zhí)行菜單命令【仿真】→【運(yùn)行】，開(kāi)始仿真實(shí)驗(yàn)。分別按下鍵盤(pán)上的A和B，控制兩個(gè)開(kāi)關(guān)的狀態(tài)，記下探針的狀態(tài)，與門(mén)邏輯功能的測(cè)試結(jié)果如圖5-10所示圖5-10與門(mén)測(cè)試結(jié)果

（2）測(cè)試或門(mén)的邏輯功能圖5-15或門(mén)測(cè)試電路與結(jié)果

（3）測(cè)試非門(mén)的邏輯功能圖5-13非門(mén)測(cè)試電路與結(jié)果（4）測(cè)試與非門(mén)的邏輯功能圖5-15與非門(mén)測(cè)試電路與結(jié)果1．邏輯轉(zhuǎn)換

圖5-17是用門(mén)電路組成的一個(gè)電路，輸入信號(hào)分別用邏輯變量A和B表示，輸出信號(hào)用邏輯函數(shù)F表示，根據(jù)電路的連接關(guān)系，可以寫(xiě)出輸出與輸入的邏輯關(guān)系：F＝B＋A，這個(gè)式子稱(chēng)為邏輯函數(shù)表達(dá)式。在邏輯函數(shù)表達(dá)式中，在各種輸入組合情況下，求出邏輯函數(shù)的取值，可以得到如圖5-18所示的一個(gè)表格，這個(gè)表格稱(chēng)為真值表。任務(wù)二邏輯轉(zhuǎn)換

圖5-17邏輯電路圖圖5-18真值表

邏輯電路圖、邏輯函數(shù)表達(dá)式和真值表是常用的邏輯函數(shù)表示方法，知道其中一個(gè)可以寫(xiě)出其它的表示方法，在Multisim中利用邏輯轉(zhuǎn)換儀虛擬儀器可以方便地在這幾種邏輯函數(shù)表示形式中進(jìn)行轉(zhuǎn)換。(1)在電路窗口中，放置邏輯轉(zhuǎn)換儀，如圖5-19所示圖5-19放置邏輯轉(zhuǎn)換儀

(2)雙擊邏輯轉(zhuǎn)換儀，進(jìn)入邏輯轉(zhuǎn)換儀的面板，選擇A、B、C，作為三個(gè)輸入變量，如圖5-20所示圖5-20選擇輸入變量2、仿真實(shí)驗(yàn)與分析建立真值表的步驟（1）建立真值表(3)單擊邏輯轉(zhuǎn)換儀真值表區(qū)的“？”，可以在0、1和×三種選項(xiàng)之間進(jìn)行切換。根據(jù)三人表決電路的功能，建立真值表，如圖5-21所示

圖5-21建立真值表建立真值表的步驟(1)單擊邏輯轉(zhuǎn)換儀轉(zhuǎn)換功能區(qū)的，可以得到邏輯函數(shù)表達(dá)式，如圖5-22所示。此表達(dá)式是最小項(xiàng)相加的形式

圖5-22轉(zhuǎn)換為邏輯函數(shù)表達(dá)式真值表到邏輯函數(shù)表達(dá)式的轉(zhuǎn)換步驟（2）真值表到邏輯函數(shù)表達(dá)式的轉(zhuǎn)換

(2)單擊邏輯轉(zhuǎn)換儀轉(zhuǎn)換功能區(qū)的，可以將邏輯函數(shù)表達(dá)式化簡(jiǎn)得到最簡(jiǎn)邏輯函數(shù)表達(dá)式，如圖5-23所示圖5-23化簡(jiǎn)得到的最簡(jiǎn)邏輯函數(shù)表達(dá)式真值表到邏輯函數(shù)表達(dá)式的轉(zhuǎn)換步驟（2）真值表到邏輯函數(shù)表達(dá)式的轉(zhuǎn)換

(1)單擊邏輯轉(zhuǎn)換儀轉(zhuǎn)換功能區(qū)的，可以得到三人表決電路，如圖5-24所示

圖5-24轉(zhuǎn)換得到的三人表決電路(2)單擊邏輯轉(zhuǎn)換儀轉(zhuǎn)換功能區(qū)的，可以得到用與非門(mén)構(gòu)成的三人表決電路，如圖5-25所示圖5-25用與非門(mén)構(gòu)成的三人表決電路真值表到邏輯函數(shù)表達(dá)式的轉(zhuǎn)換步驟（3）邏輯函數(shù)表達(dá)式到邏輯電路的轉(zhuǎn)換

（4）三人表決電路的功能測(cè)試

圖5-26三人表決電路的功能測(cè)試1．組合邏輯電路加法運(yùn)算是運(yùn)算電路的核心，能實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制加法運(yùn)算的邏輯電路稱(chēng)為加法器。兩個(gè)一位二進(jìn)制數(shù)相加，若不考慮低位來(lái)的進(jìn)位，只考慮兩個(gè)加數(shù)本身，稱(chēng)為半加，實(shí)現(xiàn)半加運(yùn)算的電路叫半加器。若不僅考慮兩個(gè)加數(shù)本身，還考慮低位來(lái)的進(jìn)位，則稱(chēng)為全加，實(shí)現(xiàn)全加運(yùn)算的電路叫全加器。任務(wù)三組合邏輯電路仿真

全加器的真值表（1）加法器圖5-27全加器邏輯電路圖5-28全加器邏輯符號(hào)

常用的全加器集成電路的型號(hào)是：74LS183一位全加器，74LS283四位二進(jìn)制超前進(jìn)位全加器。把二進(jìn)制代碼按一定規(guī)律編排，使每組代碼具有特定含義稱(chēng)為編碼，實(shí)現(xiàn)編碼邏輯功能的電路稱(chēng)為編碼器。編碼器有若干個(gè)輸入，但在某一時(shí)刻只有一個(gè)輸入信號(hào)被轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制代碼。當(dāng)幾個(gè)輸入端同時(shí)出現(xiàn)有效信號(hào)時(shí)，輸出端給出其中優(yōu)先權(quán)較高的那個(gè)輸入信號(hào)所對(duì)應(yīng)的代碼，這種編碼器稱(chēng)為優(yōu)先編碼器。8線-3線編碼器的真值表（2）編碼器譯碼是編碼的逆過(guò)程。譯碼是將含有特定含義的二進(jìn)制代碼變換為相應(yīng)的輸出控制信號(hào)或者另一種形式的代碼，實(shí)現(xiàn)譯碼邏輯功能的電路稱(chēng)為譯碼器。譯碼器種類(lèi)比較多，能完成二進(jìn)制代碼轉(zhuǎn)換的譯碼器稱(chēng)為二進(jìn)制譯碼器。常用的集成二進(jìn)制譯碼器有雙2線-4線譯碼器、3線-8線譯碼器、4線-16線譯碼器等。3線-8線譯碼器的真值表（3）譯碼器2、仿真實(shí)驗(yàn)與分析圖5-31全加器邏輯功能測(cè)試電路（1）全加器邏輯功能測(cè)試圖5-33編碼器邏輯功能測(cè)試電路（2）編碼器邏輯功能測(cè)試圖5-34譯碼器構(gòu)成數(shù)據(jù)分配器電路圖（3）由譯碼器構(gòu)成數(shù)據(jù)分配器

1．LED數(shù)碼管顯示器任務(wù)四數(shù)碼管顯示電路仿真

（1）數(shù)碼管結(jié)構(gòu)（2）輸出電阻數(shù)碼管工作原理七段LED顯示器由7個(gè)長(zhǎng)條形的發(fā)光管排列成“日”字形，八段LED顯示器在七段LED顯示器基礎(chǔ)上，在顯示器的右下角增加一個(gè)圓點(diǎn)形的發(fā)光管作為顯示小數(shù)點(diǎn)用，如圖5-35所示。

LED顯示器有兩種不同的形式：一種是8個(gè)發(fā)光二極管的陽(yáng)極都連在一起的，稱(chēng)之為共陽(yáng)極LED顯示器；另一種是8個(gè)發(fā)光二極管的陰極都連在一起的，稱(chēng)之為共陰極LED顯示器，如圖5-36所示。（3）數(shù)碼管字形編碼數(shù)碼管字形編碼表要顯示一個(gè)數(shù)字（BCD碼）需要與它對(duì)應(yīng)的字形碼，完成這兩種代碼轉(zhuǎn)換的器件，稱(chēng)為顯示譯碼器。74LS48是共陰極七段譯碼器，74LS47是共陽(yáng)極七段譯碼器。74LS48顯示譯碼器功能表2．顯示譯碼器圖5-37邏輯分析儀測(cè)試74LS483．管顯示電路仿真實(shí)驗(yàn)與分析

1．連接

知識(shí)點(diǎn)一邏輯轉(zhuǎn)換儀

圖5-38邏輯轉(zhuǎn)換儀的圖標(biāo)、符號(hào)圖和面板2．面板操作

知識(shí)點(diǎn)一邏輯轉(zhuǎn)換儀

（1）A～H的8個(gè)輸入變量

（3）邏輯表達(dá)式區(qū)

（2）真值表顯示區(qū)

（4）轉(zhuǎn)換功能區(qū)

邏輯轉(zhuǎn)換儀的面板由4部分組成：A～H的8個(gè)輸入變量、真值表顯示區(qū)、邏輯表達(dá)式區(qū)和轉(zhuǎn)換功能區(qū)。3．應(yīng)用舉例知識(shí)點(diǎn)一邏輯轉(zhuǎn)換儀圖5-39邏輯轉(zhuǎn)換儀的應(yīng)用1．連接

知識(shí)點(diǎn)二字信號(hào)發(fā)生器

圖5-43字信號(hào)發(fā)生器的圖標(biāo)、符號(hào)圖和面板2．面板操作

知識(shí)點(diǎn)二字信號(hào)發(fā)生器

（1）顯示窗口

（3）顯示方式選項(xiàng)區(qū)

（2）控制選項(xiàng)區(qū)（4）觸發(fā)方式選項(xiàng)區(qū)字信號(hào)發(fā)生器的面板共分5個(gè)部分：數(shù)據(jù)顯示窗口、控制選項(xiàng)區(qū)、顯示方式選項(xiàng)區(qū)、觸發(fā)方式選項(xiàng)區(qū)和頻率選項(xiàng)區(qū)。（5）頻率選項(xiàng)區(qū)3．應(yīng)用舉例知識(shí)點(diǎn)二字信號(hào)發(fā)生器

圖5-44字信號(hào)發(fā)生器的應(yīng)用1．連接

知識(shí)點(diǎn)三邏輯分析儀

圖5-45邏輯分析儀的圖標(biāo)、符號(hào)圖和面板2．