Multisim在觸發(fā)器工作波形分析中的應(yīng)用

1、Multisim 在觸發(fā)器工作波形分析中的應(yīng)用0 引言觸發(fā)器是具有存儲功能的器件，在數(shù)字電子技術(shù)中用于 構(gòu)成各種時序邏輯電路。觸發(fā)器有多種類型：按觸發(fā)方式分 為電平觸發(fā)、主從觸發(fā)、邊沿觸發(fā)；按邏輯功能分為RS觸 發(fā)器、D觸發(fā)器、JK觸發(fā)器、T觸發(fā)器等。觸發(fā)器的特性用 觸發(fā)方式和邏輯功能進(jìn)行描述，觸發(fā)方式?jīng)Q定狀態(tài)變化特點(diǎn)， 即接收輸入信號改變狀態(tài)的方式；邏輯功能決定狀態(tài)變化的 方向，即次態(tài)值。用時序圖即波形圖可直觀描述觸發(fā)器的特 性。由于受實(shí)驗(yàn)儀器的限制無法對觸發(fā)器工作波形進(jìn)行硬件 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，主要因?yàn)楝F(xiàn)有的信號發(fā)生器不能產(chǎn)生多路同步信 號，現(xiàn)有的示波器多為雙蹤示波器無法同時觀測多路波形。用 Mu

2、ltisim 軟件仿真可解決上述問題。 Multisim 仿真軟 件是由加拿大 Interactive Image Technologies 公司開發(fā)的 一種基于SPICE工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的EDA軟件，它就像一個真正的 實(shí)驗(yàn)工作臺，將電路原理圖的輸入、虛擬儀器的測試分析和 結(jié)果的圖形顯示等集成到一個設(shè)計(jì)窗口。在用Multisim仿真軟件進(jìn)行觸發(fā)器工作波形仿真分析時，用虛擬儀器中的字組產(chǎn)生器做實(shí)驗(yàn)中的信號源產(chǎn)生所需的 各種輸入波形，用邏輯分析儀觀測輸入、輸出波形。以下分析用 Multisim 2001 版本，所得結(jié)論適于其他版 本。1 觸發(fā)器工作波形 Muitisim 仿真實(shí)驗(yàn)方法11 創(chuàng)建電路從 TT

3、L 數(shù)字 IC 庫中找出集成觸發(fā)器或找出用于連接成 觸發(fā)器的集成邏輯門放置在工作臺合適的位置。從虛擬儀器 庫中找出字組產(chǎn)生器、邏輯分析儀放置在工作臺合適的位置 確定字組產(chǎn)生器產(chǎn)生觸發(fā)器所需的時鐘脈沖、數(shù)據(jù)輸入、異 步控制等信號，邏輯分析儀所顯示的波形。將集成門連接成 觸發(fā)器再接上字組產(chǎn)生器和邏輯分析，或?qū)⒓捎|發(fā)器接上 字組產(chǎn)生器和邏輯分析。12 設(shè)置字組產(chǎn)生器根據(jù)觸發(fā)器的觸發(fā)方式、邏輯功能，確定反映邏輯功 能及狀態(tài)變化特點(diǎn)的字組產(chǎn)生器各個輸出信號即字組的內(nèi) 容及地址。（2）雙擊打開字組產(chǎn)生器，在Address區(qū)塊的Final字段 輸入末地址，在Edit區(qū)塊以16進(jìn)制（Hex字段）或以ASCI

4、I 碼（ASCII字段）或以二進(jìn)制（Binary字段）依次輸入各字組數(shù) 據(jù)，完成所有字組信號的設(shè)置。1 3 仿真運(yùn)行分析雙擊打開邏輯分析儀，按下仿真開關(guān)開始仿真，分析顯 示仿真實(shí)驗(yàn)波形。2 觸發(fā)器工作波形 Multisim 仿真實(shí)驗(yàn)舉例21 主從 JK 觸發(fā)器工作波形仿真實(shí)驗(yàn)（1）仿真實(shí)驗(yàn)電路創(chuàng)建用 74LS00 與非門連接成主從 JK 觸發(fā)器構(gòu)建仿真實(shí)驗(yàn) 電路如圖 1 所示。 其中：為異步置0 輸入信號；為異步 置1輸入信號；J，K為數(shù)據(jù)輸入信號；CP為時鐘脈沖輸入 信號；Qm，為主觸發(fā)器的狀態(tài)輸岀信號；Q，為狀態(tài)輸岀信 號。端接電源，異步置 1 功能無效；用于設(shè)置 Q=0 的初始 狀態(tài)。字

5、組產(chǎn)生器產(chǎn)生觸發(fā)器的 CP， J， K 及信號，邏輯分析儀顯示觸發(fā)器的CP , J , K , , Qm , Q及信號波形。(2)確定反映觸發(fā)器狀態(tài)變化特點(diǎn)及邏輯功能的字組產(chǎn) 生器輸出信號即字組的內(nèi)容及地址。主從觸發(fā)方式觸發(fā)器狀態(tài)變化特點(diǎn)為：在CP=1期間接收輸入信號，在CP下降沿改變狀態(tài)， 且有一次變化問題。表示 JK 觸發(fā)器邏輯功能的特性方程為：設(shè)計(jì)字組產(chǎn)生器輸岀信號時，將J，K輸入信號設(shè)計(jì) 成在 CP=O， 1 期間有變化，以驗(yàn)證主從觸發(fā)方式的狀態(tài)變 化特點(diǎn)。輸入波形設(shè)計(jì)、字組數(shù)據(jù)及地址如圖 2所示。 在字組產(chǎn)生器的 Address 區(qū)塊的 Final 字段輸入字組數(shù)據(jù)的 末地址0024

6、，在Edit區(qū)塊以16進(jìn)制(Hex字段)依次輸入各 字組數(shù)據(jù) 0， 8， C， D， B， D， B， D， C， 8， E， E， F， B， D， B， D， C， E， A， A， B， 9， F， 9， F， E， C， E， A， B， F， 9， F， 9， 8， 8，完成所有字組信號的設(shè)置，如打開邏輯分析儀，按下仿真開關(guān)開始仿真，邏輯儀分析 顯示波形如圖 4 所示。圖 4 中，“11”為 CP 時鐘脈沖波形；“15”為 J 輸入波形；“12”為 K 輸入波形；“13”為異步置 輸入波形；“4”為 Qm 狀態(tài)輸出波形；“3”為狀態(tài)輸出波形；“7” 為 Q 狀態(tài)輸出波形；“8”為狀態(tài)

7、輸出波形。通過波形圖可以很直觀地看岀，在CP=1期間，主觸發(fā) 器接收J(rèn) , K輸入信號改變Qm ,端狀態(tài)，在CP下降沿觸發(fā) 器改變Q，狀態(tài)。不論CP=1期間J，K怎么變化，主觸發(fā) 器Qm，最多只變化一次。當(dāng) Qn=O 在 CP=1 時， J 由 0 變 1 ，或 Qn=1 ，在 CP=1 時 K 由 O 變 1，在這兩種情況下，才產(chǎn)生一次變化現(xiàn)象。和 由特性方程得岀 Qn=0 時 Qn+1=J， Qn=1 時 Qn+1 =的規(guī)律 相符合。22 其他功能和觸發(fā)方式觸發(fā)器工作波形仿真實(shí)驗(yàn)(1)同步 RS 觸發(fā)器工作波形仿真實(shí)驗(yàn)仿真實(shí)驗(yàn)電路用 74LS00 與非門連接構(gòu)成。字組產(chǎn)生器產(chǎn)生觸發(fā)器的CP

8、時鐘脈沖輸入信號、R , S 數(shù)據(jù)輸入信號及異步置 0 輸入信號，邏輯分析儀顯示觸發(fā)器 的CP , R , S ,及狀態(tài)輸岀Q，信號波形。設(shè)計(jì)字組產(chǎn)生器輸出信號時，將 R， S 輸入信號設(shè)計(jì)成 在 CP=0， 1 期間有變化，并有 CP=1 期間 R=S=1 ，以驗(yàn)證 電平觸發(fā)方式的狀態(tài)變化特點(diǎn)。(2)上升沿 D 觸發(fā)器工作波形仿真實(shí)驗(yàn)仿真實(shí)驗(yàn)電路用 74LS74 上升沿 D 觸發(fā)器。字組產(chǎn)生器產(chǎn)生觸發(fā)器的CP時鐘脈沖輸入信號、D數(shù) 據(jù)輸入信及異步置 0 輸入信號，邏輯分析儀顯示觸發(fā)器的 CP，D，及狀態(tài)輸岀Q，信號波形。設(shè)計(jì)字組產(chǎn)生器輸岀信號時，將 D 輸入信號設(shè)計(jì)成在 CP 上升沿時刻不變，在 CP=0 及 CP=1 期間有變化，以驗(yàn) 證上升沿觸發(fā)方式的狀態(tài)變化特點(diǎn)。負(fù)邊沿 JK 觸發(fā)器工作波形仿真實(shí)驗(yàn)仿真實(shí)驗(yàn)電路用 74LS112 負(fù)邊沿 JK 觸發(fā)器。字組產(chǎn)生器產(chǎn)生觸發(fā)器的CP時鐘脈沖輸入信號、J , K 數(shù)據(jù)輸入信號及異步置 0 輸入信號，邏輯分析儀顯示觸發(fā)器 的CP , J , K，及狀態(tài)輸岀Q，信號波形。設(shè)計(jì)字組產(chǎn)生器輸出信號時，將 J， K 輸入信號設(shè)計(jì)成 在 CP