Multisim9軟件的應用

1、Multisim2001在數(shù)電中的應用 系部：電氣工程系 專業(yè)：電子科學與技術 班級：08電科一班 姓名：張華杰 學號： 指導老師：朱小會 日期：2011年6月13號一、緒論Muhisim仿真軟件，使學生先在微機上實現(xiàn)電子功能設計、邏輯及性能分析以及時序測試，使學生設計的電路只需模擬調試成功即可組裝電路，既節(jié)約了設計及實驗時間，同時又可以避免在這一過程中采用傳統(tǒng)方式可能帶來的元件損耗，這是對傳統(tǒng)實踐教學方法的充實與改進它使設計的方法和手段現(xiàn)代化，擴展了設計容量，提高了設計效率，節(jié)省了大量的實驗資源，并且在使用過程中可以很方便的設置故障點，鍛煉學生分析故障、處理故障的能力Multisim的應用，

2、它可以使學生增強對電子電路的感性認識，掌握各種儀器的基本使用、電路參數(shù)的測試方法有助于培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力、計算機應用能力和實際動手能力數(shù)電課程設計的主要目的是要求學生掌握基本的電子線路內(nèi)容和設計方法，是對電子技術知識的綜合運用，是進一步提高學生實踐技能，培養(yǎng)工程意識的重要實踐性教學環(huán)節(jié)可采用計算機虛擬設計調試和實物設計調試相結合的模式一般包括以下步驟：(1)科學選題，擬定實驗方案(2)根據(jù)設計指標要求，設定電路中器件的參數(shù)(3)通過計算機仿真，調整電路參數(shù)，使仿真結果符合實驗任務要求，得到最終電路圖(4)根據(jù)電路圖列出元器件清單，購買元器件對所設計電路課程進行實際驗證多路智力競賽搶答器是數(shù)字電路

3、課程設計的一個典型課題，其功能要求以及采用Multisim進行仿真設計過程如下二、強答器電路設計要點及原理框圖結構（一）、設計要求及要點設計要求：每組設置一個搶答器按鈕，供搶答者使用。電路具有第一搶答信號鑒別和鎖存功能。在主持人將系統(tǒng)復位并發(fā)出搶答指令后，若搶答者按動搶答開關，則該組指示燈亮并組別鑒別顯示電路顯示搶答者的組別，同時揚聲器發(fā)出“嘀-嘟”的雙響，音響持續(xù)2-3S。電路具備自鎖功能，使別組的搶答器開關不起作用。本題的根本任務是準確判別第一搶答者的信號并將其鎖存。實現(xiàn)這功能可用觸發(fā)器或鎖存器等。在得到第一信號后應該將其電路的輸出封鎖，使其他組的搶答信號無效。同時還必須注意，第一搶答信號

4、必須在主持人發(fā)出搶答命令后才有效，否則應視為提前搶答而犯規(guī)。當電路形成第一搶答信號之后，LED顯示組電路顯示其組別。還可鑒別出的第一搶答信號控制一個具有兩種工作頻率交換變化的音頻振蕩器工作，使其推動揚聲器發(fā)出響音，表示該題搶答有效。門控多諧振蕩電路聲音提示電路電源電路主持人開關顯示電路控制電路搶答開關組（二）、搶答器電路原理框圖結構圖1 搶答器原理框圖結構框圖三、單元電路的設計（一）、控制電路的設計控制電路是由鎖存型的D觸發(fā)器CD4042和與非門CD4012等組成； CD4042含有四組具有共同單位控制儲存指揮輸入.控制極性是可以選擇的。如POL輸入為低電平電位及STORE輸入亦為低電平,送至

5、D輸入之數(shù)據(jù)將在其個別真的及互補的輸出端出現(xiàn)當STORE輸入電位升高,在此輸入之數(shù)據(jù)于正過度時即儲存于內(nèi)部并以真值形式出現(xiàn)Q輸出端及其互補出現(xiàn)于輸出端；CD4012為雙4輸入端與非門兩組正邏輯皆可單獨使用。當任一閘之一或一個以上之輸入端電位低時，將使輸出端電位升高。如四個輸入端皆為高電平時，則輸出端之電位降低。A系列元件會產(chǎn)生極壞之一面倒的反應?？墒褂肂系列元件，但非臨界之應用。在沒有任何電平輸入時，CD4042的4個輸入端經(jīng)過電阻上拉為高電平，根據(jù)其功能表可知其四個Q輸出端為高電平， 輸出端為低電平LED不顯示，此時與非門CD4012輸出為低電平使多諧振蕩電路停振，從而控制整個電路處于穩(wěn)定狀

6、態(tài)。反之，當CD4042輸入高電平時，其輸出端Q與分別輸出低電平和高電平，CD4012輸出低電平使多諧振蕩電路起振，從而控制整個電路進行正常的工作。控制電路是整個電路的核心部分，當輸入的CP1時CD4042進行數(shù)據(jù)傳輸，當輸入的CP0時CD4042進行數(shù)據(jù)所存（判別第一個搶答者的信號）。CD4042的好壞，決定了整個電路的整體性能。芯片中含有4個D鎖存器單元，共用一個時鐘脈沖，CP為時鐘端，POL為極性控制信號。CD4042功能見圖，它的功能為：當極性控制信號POL=0時，若CP=0觸發(fā)器接收D信號，并在CP上升沿到來時，鎖存D信號，CP=1期間自鎖D信號；當POL=1時，則CP=1時，觸發(fā)接

7、收D信號，CP下降沿到來時鎖存D信號，CP=0期間自鎖。 圖2 控制電路（二）、聲響電路的設計聲響電路用一個音頻振蕩器去推動一個揚聲器(蜂鳴器)工作即可。為求電路簡單,聲響電路所示一般聲響電路都由集成音樂芯片或簡單的分立元件構成。而采用集成音樂芯片構成的電路結構簡單，但一般的的成本比較高，電路性能較差。而用簡單的分立元件使得電路的設計成本大大降低,性能也可以達到設計的要求。圖 3聲響電路電路本聲響電路的設計主要采用多諧振蕩器和Q1等元件組成（如圖39）；當CD4012在輸出低電平時多諧振蕩電路不工作；聲響提示電路處于穩(wěn)定狀態(tài)（不工作）。當CD4012在輸出高電平時多諧振蕩電路起振；驅動三極管工

8、作從而帶動揚聲器發(fā)出聲音。聲響提示電路處于工作狀態(tài)）。當有信號從振蕩電路輸出時，電流經(jīng)R15形成一電壓壓降在Q1的基極，此時Q1導通,電流從VCC經(jīng)蜂鳴器到地，從而蜂鳴器發(fā)聲。該裝置中，直流電源提供12V電壓，足夠驅動蜂鳴器發(fā)聲，所以不需要接入74LS244驅動。（三）、 顯示電路顯示電路一般由 LED為發(fā)光二極管或數(shù)碼顯示器來實現(xiàn)，由于數(shù)碼顯示電路一般都需要顯示驅動電路來實現(xiàn)比較復雜。而LED為發(fā)光二極管主要加上適當?shù)恼螂妷海摴芗纯砂l(fā)光，LED內(nèi)接法有兩種：即共陽極和共陰極接法，要使其對方的發(fā)光二極管發(fā)光，前種接法使其相應的極為低電平，后種接法使其相應極為高電平。半導體二極管的優(yōu)點是體積

9、小、工作可靠、壽命長、響應速度快、顏色豐富、缺點是功耗較大。在本電路的設計中主要采用Q1-Q4和LED1LED5等元器件組成顯示電路（如圖310），用來顯示搶答者的組別。CD4042的端輸出低電平時LED不發(fā)光。CD4042 的輸出高電平時LED發(fā)光,顯示搶答者的組別。 圖4顯示電路（四）、 門控多諧振蕩電路 多諧振蕩器是一種無穩(wěn)態(tài)電路,它在接通電源后不需要外加觸發(fā)信號,電路狀態(tài)能夠自動地不斷變換,產(chǎn)生矩形波的輸出.由于矩形波中的諧波分量很多,因此這種振蕩器冠以”多諧”二字。在數(shù)字電路設計中常常使用555多諧振蕩電路、施密特振蕩電路或者由簡單的門電路來實現(xiàn)，由于555多諧振蕩電路、施密特振蕩電

10、路應用于對于電路精度要比較高的電路設計中。與普通的門電路相比門電路具有電路結構簡單、成本低 、實現(xiàn)容易的特點。而在本電路的設計中門控多諧振蕩電路由CD4011門電路和R14、C1等組成。它主要用來驅動Q5使揚聲器發(fā)出聲音。開關按下與非門輸出高電平，門控多諧振蕩器起振。揚聲器發(fā)聲。門控多諧振蕩器頻率由R14、C1來決定，振蕩器頻率約為800HZ。 圖5控多諧振蕩電路（五）、系統(tǒng)電路工作過程所示搶答器由控制電路、顯示電路和聲音提示電路3部分組成。鎖存型D觸發(fā)器CD4042、與非門IC2-1CD4042等元器件組成搶答控制電路；Q1Q4、LED1LED4等元器件組成顯示電路；與非門IC3CD4011

11、等元器件組成聲音提示電路。J1AJ4A是搶答按鈕，J5A位按鈕。四位鎖存器D觸發(fā)器CD4042是整個電路的核心器件，當POL6腳接高電平時，D觸發(fā)器的輸出狀態(tài)由輸入時鐘脈沖的極性決定，即CP=1時，傳輸數(shù)據(jù)，CP=0時鎖存數(shù)據(jù)。當Q1Q4沒有按下時，CD4042的個輸入端D1D4經(jīng)過電阻R1R4上拉為高電平，因此其輸出端Q1Q4均輸出高電平，1-4輸出為低電平，Q1Q4均截止，發(fā)光二極管LED1LED4均不亮。此時與非門IC2-1CD4012輸出低電平，由U4A、U6A CD4011等元器件組成的門控多諧振蕩器處于停振狀態(tài)，提示音電路不工作。同時與非門U3ACD4042輸出低電平，使得U5A CD4011輸出高電平，即CP=1，D觸發(fā)器處于數(shù)據(jù)傳輸狀態(tài)。假如SA1被按下，此時D1=0，Q1=0，使得U2A4042輸出為高電平 ，U5A CD4011為低電平，即CP=0，D觸發(fā)器轉入鎖存狀態(tài)，再按下其他按鈕，電路不再響應。同時CD4042的1=1，VY1接通，LED1點亮，顯示第一路搶答。在按下S1A的同時，與非門U3A輸出高電平，門控多諧振蕩器起振，由Q5驅動揚聲器發(fā)出提示音。門控振蕩器的振蕩頻率由R14、C1的參數(shù)決定，振蕩頻率約為800HZ。SA5是復位按鈕，按下J5A，可使與非門U5A CD4011的一個輸入端置零，其輸出變?yōu)楦唠娖?，即CP=1，電路又回到