數(shù)字邏輯課程設計(電子信息專業(yè))新

PAGE《數(shù)字邏輯》課程設計指導書適用專業(yè)：電子信息工程專業(yè)目錄《數(shù)字邏輯》課程設計任務書 3仿真軟件使用 91.1Multisim7使用簡介 91.1.1Multisim概貌 91.1.2Multisim對元器件的管理 141.1.3輸入并編輯電路 151.1.4虛擬儀器及其使用 171.1.5電路實例 191.2EWB及數(shù)字電路實驗仿真 211.2.1EWB的使用方法 211.2.1EWB軟件與數(shù)字電路實驗仿真測試和設計 29附錄 30《數(shù)字邏輯》課程設計任務書一、數(shù)字電子技術課程設計的目的與意義電子技術是一門實踐性很強的課程，加強工程訓練，特別是技能的培養(yǎng)，對于培養(yǎng)工程人員的素質(zhì)和能力具有十分重要的作用。電子技術課程設計是一個重要的實踐環(huán)節(jié)，它包括選擇課題、設計任務分析、方案選擇與論證、電子電路設計、調(diào)試和編寫總結報告等實踐內(nèi)容。通過本課程設計，能夠綜合運用所學理論知識，拓寬知識面，系統(tǒng)地進行電子電路的工程實踐訓練，培養(yǎng)工程師的基本技能，提高分析問題和解決問題的能力。二、數(shù)字電子技術課程設計要實現(xiàn)的目標1、初步掌握電子線路的分析、設計、調(diào)試方法學生應根據(jù)設計要求和性能參數(shù)，查閱文獻資料，收集、分析類似電路的性能，并通過設計、調(diào)試等實踐活動，使電路達到性能指標；2、課程設計為后續(xù)的畢業(yè)設計打好基礎畢業(yè)設計是系統(tǒng)的工程設計實踐，而課程設計的著眼點是讓學生開始從理論學習的軌道上逐漸引向?qū)嶋H運用。從已學過的定性分析、定量計算的方法，逐步掌握工程設計的步驟和方法，了解科學實驗的程序和實施方法。同時，課程設計報告的書寫，為今后從事技術工作撰寫科技報告和技術資料打下基礎。三、數(shù)字電子技術課程設計的方法和步驟設計一個電子電路系統(tǒng)時，首先必須明確系統(tǒng)的設計任務，根據(jù)任務進行方案選擇，然后對方案中的各部分進行單元的設計、參數(shù)計算和器件選擇，最后將各部分連接在一起，畫出一個符合設計要求的完整系統(tǒng)電路圖。1、設計任務分析對系統(tǒng)的設計任務進行具體分析，充分了解系統(tǒng)的性能、指標、內(nèi)容及要求，以便明確系統(tǒng)應完成的任務。2、方案選擇與論證這一環(huán)節(jié)工作要求是把系統(tǒng)的任務分配給若干個單元電路，并畫出一個能表示各單元功能的系統(tǒng)原理框圖。系統(tǒng)框圖必須正確反映系統(tǒng)應完成的任務和各組成部分功能，清楚表示系統(tǒng)的基本組成和相互關系。方案選擇的重要任務是根據(jù)掌握的知識和資料，針對系統(tǒng)提出的任務、要求和條件，完成系統(tǒng)的功能設計。在這個過程中要勇于探索，勇于創(chuàng)新，力爭做到設計方案合理、可靠、經(jīng)濟、功能齊全、技術先進，并且對方案要不斷進行可行性和優(yōu)缺點的分析和論證，最后設計出一個完整系統(tǒng)框圖。3、系統(tǒng)實現(xiàn)1）單元電路設計單元電路是系統(tǒng)的一部分，只有把各單元電路設計好才能提高整體設計水平。每個單元電路設計前都需明確本單元電路的任務，詳細擬訂出單元電路的性能指標，與前后級之間的關系，分析電路的組成形式。具體設計時，可以模仿成熟的先進電路，也可以進行創(chuàng)新或改進，但都必須保證性能要求。而且，不僅單元電路本身要設計合理，各單元電路之間也要相互配合，注意各部分的輸入信號、輸出信號和控制信號的關系。2）參數(shù)計算為保證單元電路達到功能指標要求，需要用電子技術知識對參數(shù)進行計算。例如，放大電路中各阻值、放大倍數(shù)的計算；振蕩器中電阻、電容、振蕩頻率等參數(shù)的計算。只有很好地理解電路的工作原理，正確利用計算公式，計算的參數(shù)才能滿足設計要求。3）器件選擇①阻容元件的選擇電阻和電容種類很多，正確選擇電阻和電容是很重要的。不同的電路對電阻和電容性能要求也不同，有些電路對電容的漏電要求很嚴，還有些電路對電阻、電容的性能和容量要求很高。例如濾波電路中常用大容量鋁電解電容，為濾掉高頻通常還需并聯(lián)小容量瓷片電容。設計時要根據(jù)電路的要求選擇性能和參數(shù)合適的阻容元件，并要注意功耗、容量、頻率和耐壓范圍是否滿足要求。②分立元件的選擇：分立元件包括二極管、晶體三極管、場效應管、光電二（三）極管、晶閘管等。根據(jù)其用途分別進行選擇。選擇的器件種類不同，注意事項也不同。例如選擇晶體三極管時，首先注意是選擇NPN型還是PNP型管，是高頻管還是低頻管，是大功率還是小功率，并注意參數(shù)是否滿足電路設計指標的要求。③集成電路的選擇：由于集成電路可以實現(xiàn)很多單元電路甚至整機電路的功能，所以選用集成電路來設計單元電路和總體電路既方便又靈活，它不僅使系統(tǒng)體積縮小，而且性能可靠，便于調(diào)試及運用，在設計電路時應多采用。集成電路有模擬集成電路和數(shù)字集成電路。國內(nèi)外已生產(chǎn)出大量集成電路，其器件的型號、原理、功能、特征可查閱有關手冊。選擇的集成電路不僅要在功能和特性上實現(xiàn)設計方案，而且要滿足功耗、電壓、速度、價格等多方面的要求。四、數(shù)字電子技術課程設計要求本課程設計主要目的是利用已有EDA工具，完成系統(tǒng)電路設計和功能仿真。實際系統(tǒng)電路設計過程中，學生應學會電子系統(tǒng)設計的基本設計方法，包括：方案的選擇、框圖的繪制、單元電路的設計、元器件的選擇等方面。功能仿真環(huán)節(jié)，學生應學會使用電路仿真分析軟件Multisim（或其他EDA工具軟件）在計算機上進行電路分析與設計的方法。要求學生所選課題必須在計算機上通過仿真建立系統(tǒng)，完成設計要求。五、課程設計報告內(nèi)容、格式要求1、設計任務及要求2、設計目的3、設計的具體實現(xiàn)1）系統(tǒng)概述簡單介紹系統(tǒng)設計思路與總體方案的可行性論證，畫出設計的原理框圖，并說明該框圖的工作過程及每個模塊的功能。2）單元電路詳細設計與分析詳細介紹各單元電路的選擇、設計及工作原理，畫出各功能模塊的原理電路圖，并說明有關參數(shù)的計算及元器件的選擇等。3）系統(tǒng)整體設計與分析詳細介紹系統(tǒng)各單元電路之間的相互關系，解釋系統(tǒng)整體工作原理，給出系統(tǒng)總的仿真電路圖，給出詳細的系統(tǒng)功能分析與設計步驟，給出系統(tǒng)結果及對結果的分析說明。4、元器件明細表列出本次課程設計中所用的全部元器件。5、心得體會及建議6、參考文獻參考文獻的格式：序號?作者名?書刊名?出版杜?出版時間(刊號)注意：書寫課程設計報告要求：設計思路清晰，電路原理正確，書寫及繪圖認真、整潔、規(guī)范。正文要求從以下幾個方面入手：設計方案的選擇與確定；整個電路的工作原理方框圖及工作原理概述；單元電路設計計算，元器件的選擇，畫出單元電路原理圖并說明工作原理等；畫出總體電路原理接線圖；電路存在的問題及改進意見；設計總結。所有同學應采用統(tǒng)一標準的封面。六、數(shù)字電子技術課程設計題目1、數(shù)字搶答器設計設計任務與要求：利用所學數(shù)字電子技術的理論知識設計一個數(shù)字搶答器，可用于各種知識競賽或智力競賽的場合。內(nèi)容及要求：1）搶答器可供4人競賽時使用，每個參賽者均設有一個搶答按鈕。2）電路具有優(yōu)先搶答權功能，即對第一搶答者的信號具有鑒別和鎖存功能。3）電路能夠顯示獲得搶答權者的編號，并通過揚聲器鳴音表示已經(jīng)有人搶到答題權。4）電路具有復位功能，當一輪搶答結束后，由主持人將系統(tǒng)復位，可進行下一輪搶答。2、數(shù)字電子鐘設計設計任務與要求：利用所學數(shù)字電子技術的理論知識設計一個數(shù)字電子鐘。內(nèi)容及要求：1）時鐘能夠數(shù)字顯示“時”、“分”、“秒”，分別設計十二進制/二十四進制計數(shù)器子電路、六十進制計數(shù)器子電路。2）具有校時功能，能夠快速校準“時”、“分”、“秒”。3）時鐘具有整點報時功能，設計整點報時子電路。3、交通信號燈控制器設計設計任務與要求：利用所學數(shù)字電子技術的理論知識設計一個十字路口交通信號燈控制器。為了確保十字交叉路口車輛的安全、迅速地通行，十字路口每個入口處均設置信號燈，規(guī)則是“紅燈停、綠燈行”，黃燈則給車輛的停止提供了緩沖時間。內(nèi)容及要求：1）用紅、綠、黃三種發(fā)光二極管作為信號燈，用邏輯開關代替?zhèn)鞲衅髯鳛闄z測車輛是否到來的信號，設計一個交通信號燈控制器。2）遵循“紅燈停，綠燈行”，紅綠燈時間為60秒，設計倒計時計數(shù)器電路。3）每次綠燈變紅燈過程中，要求黃燈先閃亮5s,以便行馳的車輛及時停止。4）或不用黃燈，使十字路口紅綠燈變換有5s的紅燈重疊時間。4、循環(huán)彩燈控制電路設計設計任務與要求：利用所學數(shù)字電子技術的理論知識設計實現(xiàn)循環(huán)彩燈控制電路功能。內(nèi)容及要求：1）LED彩燈的狀態(tài)可以按指定數(shù)據(jù)（如0011或1110等數(shù)字）設置。2）設置啟動開關。3）根據(jù)LED彩燈亮、滅的不同組合狀態(tài)構建彩燈顯示樣式，延遲一定時間后，燈開始變換不同狀態(tài)，要求變換樣式至少要4種。5、汽車尾燈控制器設計設計要求假設汽車尾部左右兩側(cè)各有4個指示燈(用發(fā)光二極管模擬)有四種顯示模式如下：1）汽車正常運行時指示燈全滅；2）右轉(zhuǎn)彎時，右側(cè)4個指示燈按右循環(huán)順序點亮，每燈只亮0.5秒；3）左轉(zhuǎn)彎時,左側(cè)4個指示燈按左循環(huán)順序點亮，每燈只亮0.5秒；4）臨時剎車時左右兩側(cè)所有指示燈同時閃爍。6、病房呼叫系統(tǒng)設計設計任務與要求：利用所學數(shù)字電子技術的理論知識設計實現(xiàn)病房呼叫系統(tǒng)功能。內(nèi)容及要求：1）設置開關K1-K7為病房呼叫開關。2）用指示燈顯示病房的呼叫。3）當多個病房同時呼叫時，護士值班室中顯示優(yōu)先級別最高的病房號且蜂鳴器SP使計算機上的揚聲器發(fā)聲。7、拔河游戲機要求：1）拔河游戲機需要9個指示燈排成一行，開機后只有中間一個亮點，以此作為拔河的中間線，游戲雙方各持一個按鍵，迅速、不端地按動產(chǎn)生脈沖，哪方按得快，亮點就向哪方移動，每按一次，亮點移動一次。移到任一方二極管的終端，該方獲勝，此時雙方按鍵均無作用，輸出保持，只有經(jīng)復位后才能使亮點恢復到中心線。2）顯示器顯示勝者的盤數(shù)。8、籃球比賽數(shù)字計分牌要求：1）分別記錄兩隊得分情況；2）進球得分分別有得一分、兩分、三分的情況；3）糾正錯判得分減2分或1分；4）分別用三個數(shù)碼管顯示器記錄兩隊的得分情況。9、8路數(shù)顯報警器設計設計任務與要求：利用所學數(shù)字電子技術的理論知識設計實現(xiàn)8路數(shù)顯報警器功能。內(nèi)容及要求：1）用8位優(yōu)先編碼器、7段譯碼/驅(qū)動器、反相器及時基電路構成8路數(shù)顯優(yōu)先報警器。2）利用譯碼/驅(qū)動器經(jīng)由顯示管顯示出報警的路數(shù)。3）實現(xiàn)報警電路功能設計。10、加/減法運算電路設計設計任務與要求：利用所學數(shù)字電子技術的理論知識設計實現(xiàn)加/減法運算電路。內(nèi)容及要求：1）設計被加/減數(shù)寄存器A和被加/減數(shù)寄存器B單元。2）設計全加器工作單元、設計BCD碼轉(zhuǎn)換顯示電路。3）設計電路使之能進行四位二進制數(shù)的加減法運算（減法只取限于被減數(shù)大于減數(shù)的情況）。4）用數(shù)碼管以十進制形式顯示最后運算結果。11、電子鎖電子鎖除了有鎖的功能，還有記憶、識別、報警、兼作門鈴。鎖體一般由鎖栓、彈簧、和鎖框組成，當有開鎖信號時，電磁線圈通電，移動鎖栓。密碼為8位二進制代碼。當開鎖信號和密碼相同，開鎖。否者，報警。八、數(shù)字電子技術課程設計選題要求每兩人一組，任選其中兩題?；A好、動手能力強的同學可多選一題，即完成三道題?；蝾}目自選，但必須是綜合性，有一定的難度也可以。設計任務要求：（1）畫出組成框圖、總體設計電路圖。（2）均首先采用Multisim或EWB、proteus、quartusii等仿真軟件進行仿真。（3）設計報告要按照格式來做。設計結果要以打印稿上交，同時設計報告的電子版和設計的電路圖，運行結果（.msm或ewb文件）也要上交統(tǒng)一制作。電子文件用“學號（空一格）姓名”命名，文件夾用班級名稱命名。設計報告的要求：設計報告的要求包括以下的內(nèi)容：一、設計任務書二、設計框圖及整機概述三、各單元電路的設計方案及原理說明四、調(diào)試過程及結果分析五、設計、安裝及調(diào)試中的體會六、附錄（包括：整機邏輯電路圖和元器件清單）仿真軟件使用1.1Multisim7使用簡介Multisim是InteractiveImageTechnologies(ElectronicsWorkbench)公司推出的以Windows為基礎的仿真工具，適用于板級的模擬/數(shù)字電路板的設計工作。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力。1.1.1Multisim概貌軟件以圖形界面為主，采用菜單、工具欄和熱鍵相結合的方式，具有一般Windows應用軟件的界面風格，用戶可以根據(jù)自己的習慣和熟悉程度自如使用。一、Multisim的主窗口界面。啟動Multisim7后，將出現(xiàn)如圖1所示的界面。界面由多個區(qū)域構成：菜單欄，各種工具欄，電路輸入窗口，狀態(tài)條，列表框等。通過對各部分的操作可以實現(xiàn)電路圖的輸入、編輯，并根據(jù)需要對電路進行相應的觀測和分析。用戶可以通過菜單或工具欄改變主窗口的視圖內(nèi)容。二、菜單欄菜單欄位于界面的上方，通過菜單可以對Multisim的所有功能進行操作。不難看出菜單中有一些與大多數(shù)Windows平臺上的應用軟件一致的功能選項，如File，Edit，View，Options，Help。此外，還有一些EDA軟件專用的選項，如Place，Simulation，Transfer以及Tool等。1.FileFile菜單中包含了對文件和項目的基本操作以及打印等命令。命令功能New建立新文件Open打開文件Close關閉當前文件Save保存SaveAs另存為NewProject建立新項目OpenProject打開項目SaveProject保存當前項目CloseProject關閉項目VersionControl版本管理PrintCircuit打印電路PrintReport打印報表PrintInstrument打印儀表RecentFiles最近編輯過的文件RecentProject最近編輯過的項目Exit退出Multisim2.EditEdit命令提供了類似于圖形編輯軟件的基本編輯功能，用于對電路圖進行編輯。命令功能Undo撤消編輯Cut剪切Copy復制Paste粘貼Delete刪除SelectAll全選FlipHorizontal將所選的元件左右翻轉(zhuǎn)FlipVertical將所選的元件上下翻轉(zhuǎn)90ClockWise將所選的元件順時針90度旋轉(zhuǎn)90ClockWiseCW將所選的元件逆時針90度旋轉(zhuǎn)ComponentProperties元器件屬性3．View通過View菜單可以決定使用軟件時的視圖，對一些工具欄和窗口進行控制。命令功能Toolbars顯示工具欄ComponentBars顯示元器件欄StatusBars顯示狀態(tài)欄ShowSimulationErrorLog/AuditTrail顯示仿真錯誤記錄信息窗口ShowXSpiceCommandLineInterface顯示Xspice命令窗口ShowGrapher顯示波形窗口ShowSimulateSwitch顯示仿真開關ShowGrid顯示柵格ShowPageBounds顯示頁邊界ShowTitleBlockandBorder顯示標題欄和圖框ZoomIn放大顯示ZoomOut縮小顯示Find查找4．Place通過Place命令輸入電路圖。命令功能PlaceComponent放置元器件PlaceJunction放置連接點PlaceBus放置總線PlaceInput/Output放置輸入/出接口PlaceHierarchicalBlock放置層次模塊PlaceText放置文字PlaceTextDescriptionBox打開電路圖描述窗口，編輯電路圖描述文字ReplaceComponent重新選擇元器件替代當前選中的元器件PlaceasSubcircuit放置子電路ReplacebySubcircuit重新選擇子電路替代當前選中的子電路5．Simulate通過Simulate菜單執(zhí)行仿真分析命令。命令功能Run執(zhí)行仿真Pause暫停仿真DefaultInstrumentSettings設置儀表的預置值DigitalSimulationSettings設定數(shù)字仿真參數(shù)Instruments選用儀表（也可通過工具欄選擇）Analyses選用各項分析功能Postprocess啟用后處理VHDLSimulation進行VHDL仿真AutoFaultOption自動設置故障選項GlobalComponentTolerances設置所有器件的誤差6．Transfer菜單Transfer菜單提供的命令可以完成Multisim對其它EDA軟件需要的文件格式的輸出。命令功能TransfertoUltiboard將所設計的電路圖轉(zhuǎn)換為Ultiboard（Multisim中的電路板設計軟件）的文件格式TransfertootherPCBLayout將所設計的電路圖以其他電路板設計軟件所支持的文件格式BackannotateFromUltiboard將在Ultiboard中所作的修改標記到正在編輯的電路中ExportSimulationResultstoMathCAD將仿真結果輸出到MathCADExportSimulationResultstoExcel將仿真結果輸出到ExcelExportNetlist輸出電路網(wǎng)表文件7．ToolsTools菜單主要針對元器件的編輯與管理的命令。命令功能CreateComponents新建元器件EditComponents編輯元器件CopyComponents復制元器件DeleteComponent刪除元器件DatabaseManagement啟動元器件數(shù)據(jù)庫管理器，進行數(shù)據(jù)庫的編輯管理工作UpdateComponent更新元器件8．Options通過Option菜單可以對軟件的運行環(huán)境進行定制和設置。命令功能Preference設置操作環(huán)境ModifyTitleBlock編輯標題欄SimplifiedVersion設置簡化版本GlobalRestrictions設定軟件整體環(huán)境參數(shù)CircuitRestrictions設定編輯電路的環(huán)境參數(shù)9．HelpHelp菜單提供了對Multisim的在線幫助和輔助說明。命令功能MultisimHelpMultisim的在線幫助MultisimReferenceMultisim的參考文獻ReleaseNoteMultisim的發(fā)行申明AboutMultisimMultisim的版本說明三、工具欄Multisim7提供了多種工具欄，并以層次化的模式加以管理，用戶可以通過View菜單中的選項方便地將頂層的工具欄打開或關閉，再通過頂層工具欄中的按鈕來管理和控制下層的工具欄。通過工具欄，用戶可以方便直接地使用軟件的各項功能。頂層的工具欄有：Standard工具欄、Design工具欄、Zoom工具欄，Simulation工具欄。1．Standard工具欄包含了常見的文件操作和編輯操作，如下圖所示：2．Design工具欄作為設計工具欄是Multisim的核心工具欄，通過對該工作欄按鈕的操作可以完成對電路從設計到分析的全部工作，其中的按鈕可以直接開關下層的工具欄：Component中的MultisimMaster工具欄，Instrument工具欄。（1）作為元器件（Component）工具欄中的一項，可以在Design工具欄中通過按鈕來開關MultisimMaster工具欄。該工具欄有14個按鈕，每個每一個按鈕都對應一類元器件，其分類方式和Multisim元器件數(shù)據(jù)庫中的分類相對應，通過按鈕上圖標就可大致清楚該類元器件的類型。具體的內(nèi)容可以從Multisim的在線文檔中獲取。這個工具欄作為元器件的頂層工具欄，每一個按鈕又可以開關下層的工具欄，下層工具欄是對該類元器件更細致的分類工具欄。以第一個按鈕為例。通過這個按鈕可以開關電源和信號源類的Sources工具欄如下圖所示：（2）Instruments工具欄集中了Multisim為用戶提供的所有虛擬儀器儀表，用戶可以通過按鈕選擇自己需要的儀器對電路進行觀測。3．用戶可以通過Zoom工具欄方便地調(diào)整所編輯電路的視圖大小。4．Simulation工具欄可以控制電路仿真的開始、結束和暫停。1.1.2Multisim對元器件的管理EDA軟件所能提供的元器件的多少以及元器件模型的準確性都直接決定了該EDA軟件的質(zhì)量和易用性。Multisim為用戶提供了豐富的元器件，并以開放的形式管理元器件，使得用戶能夠自己添加所需要的元器件。Multisim以庫的形式管理元器件，通過菜單Tools/DatabaseManagement打開DatabaseManagement（數(shù)據(jù)庫管理）窗口（如下圖所示），對元器件庫進行管理。在DatabaseManagement窗口中的Daltabase列表中有兩個數(shù)據(jù)庫：MultisimMaster和User。其中MultisimMaster庫中存放的是軟件為用戶提供的元器件，User是為用戶自建元器件準備的數(shù)據(jù)庫。用戶對MultisimMaster數(shù)據(jù)庫中的元器件和表示方式?jīng)]有編輯權。當選中MultisimMaster時，窗口中對庫的編輯按鈕全部失效而變成灰色，如下圖所示。但用戶可以通過這個對話窗口中的ButtoninToolbar顯示框，查找?guī)熘胁煌悇e器件在工具欄中的表示方法。據(jù)此用戶可以通過選擇User數(shù)據(jù)庫，進而對自建元器件進行編輯管理。在MultisimMaster中有實際元器件和虛擬元器件，它們之間根本差別在于：一種是與實際元器件的型號、參數(shù)值以及封裝都相對應的元器件，在設計中選用此類器件，不僅可以使設計仿真與實際情況有良好的對應性，還可以直接將設計導出到Ultiboard中進行PCB的設計。另一種器件的參數(shù)值是該類器件的典型值，不與實際器件對應，用戶可以根據(jù)需要改變器件模型的參數(shù)值，只能用于仿真，這類器件稱為虛擬器件。它們在工具欄和對話窗口中的表示方法也不同。在元器件工具欄中，雖然代表虛擬器件的按鈕的圖標與該類實際器件的圖標形狀相同，但虛擬器件的按鈕有底色，而實際器件沒有，如下圖所示。從圖中可以看到，相同類型的實際元器件和虛擬元器件的按鈕并排排列，并非所有的是元器件都設有虛擬類的器件。在元器件類型列標中，虛擬元器件類的后綴標有Virtual，如下圖所示：1.1.3輸入并編輯電路輸入電路圖是分析和設計工作的第一步，用戶從元器件庫中選擇需要的元器件放置在電路圖中并連接起來,為分析和仿真做準備。一、設置Multisim的通用環(huán)境變量為了適應不同的需求和用戶習慣，用戶可以用菜單Option/Preferences打開Preferences對話窗口，如下圖所示。通過該窗口的6個標簽選項，用戶可以就編輯界面顏色、電路尺寸、縮放比例、自動存儲時間等內(nèi)容作相應的設置。以標簽Workspace為例，當選中該標簽時，Preferences對話框如下圖所示：在這個對話窗口中有3個分項：1．Show：可以設置是否顯示網(wǎng)格，頁邊界以及標題框。2．Sheetsize：設置電路圖頁面大小。3．Zoomlevel：設置縮放比例。其余的標簽選項在此不再詳述。二、取用元器件取用元器件的方法有兩種：從工具欄取用或從菜單取用。下面將以74LS00為例說明兩種方法。1．從工具欄取用：Design工具欄MultisimMaster工具欄TTL工具欄74LS按鈕從TTL工具欄中選擇74LS按鈕打開這類器件的ComponentBrowser窗口，如下圖所示。其中包含的字段有Databasename（元器件數(shù)據(jù)庫），ComponentFamily（元器件類型列表），ComponentNameList（元器件名細表），ManufactureNames（生產(chǎn)廠家），ModelLevel-ID（模型層次）等內(nèi)容。2．從菜單取用：通過Place/PlaceComponent命令打開ComponentBrowser窗口。該窗口與上圖一樣。3．選中相應的元器件在ComponentFamilyName中選擇74LS系列，在ComponentNameList中選擇74LS00。單擊OK按鈕就可以選中74LS00，出現(xiàn)如下備選窗口。7400是四/二輸入與非門，在窗口種的SectionA/B/C/D分別代表其中的一個與非門，用鼠標選中其中的一個放置在電路圖編輯窗口中，如左圖所示。器件在電路圖中顯示的圖形符號，用戶可以在上面的ComponentBrowser中的Symbol選項框中預覽到。當器件放置到電路編輯窗口中后，用戶就可以進行移動、復制、粘貼等編輯工作了，在此不再詳述。三、將元器件連接成電路在將電路需要的元器件放置在電路編輯窗口后，用鼠標就可以方便地將器件連接起來。方法是：用鼠標單擊連線的起點并拖動鼠標至連線的終點。在Multisim中連線的起點和終點不能懸空。1.1.4虛擬儀器及其使用對電路進行仿真運行，通過對運行結果的分析，判斷設計是否正確合理，是EDA軟件的一項主要功能。為此，Multisim為用戶提供了類型豐富的虛擬儀器，可以從Design工具欄Instruments工具欄，或用菜單命令（Simulation/instrument）選用這11種儀表，如下圖所示。在選用后，各種虛擬儀表都以面板的方式顯示在電路中。下面將11種虛擬儀器的名稱及表示方法總結如下表：菜單上的表示方法在儀器工具欄上的對應按鈕儀器名稱電路中的儀器符號Multimeter萬用表FunctionGenerator波形發(fā)生器Wattermeter瓦特表Oscilloscape示波器BodePlotter波特圖圖示儀WordGenerator字元發(fā)生器LogicAnalyzer邏輯分析儀LogicConverter邏輯轉(zhuǎn)換儀DistortionAnalyzer失真度分析儀SpectrumAnalyzer頻譜儀NetworkAnalyzer網(wǎng)絡分析儀注1：該軟件中用’代替—表示反變量，例如。注2：該軟件沒有異或符號，處理方式是將異或運算寫成。在電路中選用了相應的虛擬儀器后，將需要觀測的電路點與虛擬儀器面板上的觀測口相連（如下圖），可以用虛擬示波器同時觀測電路中兩點的波形。雙擊虛擬儀器就會出現(xiàn)儀器面板，面板為用戶提供觀測窗口和參數(shù)設定按鈕。以上圖為例，雙擊圖中的示波器，就會出現(xiàn)示波器的面板。通過Simulation工具欄啟動電路仿真，示波器面板的窗口中就會出現(xiàn)被觀測點的波形，如下圖所示。1.1.5電路實例這節(jié)將以3個電路實例說明Multisim在電路設計和分析中的使用方法。Multisim的基礎是正向仿真，為用戶提供了一個軟件平臺，允許用戶在進行硬件實現(xiàn)以前，對電路進行觀測和分析。例1．構造同步16進制計數(shù)器，并用7段數(shù)碼管進行觀測（文件名：counter.msm）。通過運行仿真驗證電路功能。在這個電路的基礎上將計數(shù)器改為10進制，并通過仿真驗證修改結果是否正確（注：顯示0~9）。首先選用T觸發(fā)器和帶譯碼的7段數(shù)碼管和與門一起構成4位16進制計數(shù)器如下圖。在電路中選用1Hz矩形波發(fā)生器，通過仿真觀測運行的情況。使用異步置零法，在圖中加入反饋電路，當觸發(fā)器的狀態(tài)變?yōu)?010時通過Reset端對觸發(fā)器進行清零。電路設計結果如下圖。通過仿真可以觀測到電路已經(jīng)成為10進制計數(shù)器（文件名：counterb.msm）。例2．分析已經(jīng)給出的階梯波發(fā)生器。電路如下圖（文件名：Stepwave.msm）。通過運行仿真觀測電路的功能，通過改變信號源的參數(shù)來改變階梯波的頻率，同時用示波器進行觀測。從圖中可以看到，電路大致分為兩個部分，上部分為4個T觸發(fā)器和相應門電路構成的16進制計數(shù)器，下部分為D/A轉(zhuǎn)換器。電路的信號源為矩形波發(fā)生器，通過示波器觀測到的波形如下圖。例3．分析下圖給出的電路（文件名：555.msm），并通過仿真觀測電路的功能。在電路中將555的兩個輸入端連在一起作為信號輸入端，輸入為正弦波信號。整個電路的功能為施密特觸發(fā)器，它將輸入的正弦信號變換為矩形波信號。通過示波器觀測到電路的運行情況如下圖。1.2EWB及數(shù)字電路實驗仿真1.2.1EWB的使用方法EWB即虛擬電子工作臺（ElectronicsWorkbench），是一種專門用語電子線路仿真的軟件，它可以對不同類型的電路、多類型電路組合構成的混合電路進行仿真。目前在電子工程設計、電子類課程教學領域（特別是電子基礎課程教學上）得到了廣泛的應用。ElectronicsWorkbench具有界面直觀、操作方便等優(yōu)點。使用該軟件創(chuàng)建電路、選用元器件和測試一起等均可以直接從屏幕圖形中選取，而且測試儀器的圖形與實物外形基本相似，因此特別容易學習和使用，具有一般電子技術基礎知識的人員只要幾個小時就可學會EWB的基本操作。一、EWB的基本界面1.EWB的主窗口啟動EWB5.0，可以看到起主窗口如下圖5-1所示菜單欄菜單欄元器件庫欄工具欄暫停\恢復開關啟動\停止開關圖5-1 EWB5.0的主窗口電路描述框圖5-1 EWB5.0的主窗口電路描述框狀態(tài)欄電路工作區(qū)從圖中可以看出，EWB模仿了一個實際的電子工作臺。主窗口包括七個部分：菜單欄、工具欄、元器件庫欄、啟動\停止開關、暫停\恢復開關、電路工作區(qū)、電路描述框和狀態(tài)欄。其中最大的區(qū)域是電路工作區(qū)，在這里可以進行電路的連接和測試。在電路工作區(qū)下方是電路描述框和狀態(tài)欄，電路工作區(qū)可以對電路進行注釋和說明，狀態(tài)欄及時地反映當前電路工作區(qū)的狀態(tài)。工作區(qū)上面是菜單欄、工具欄和元器件庫欄。從菜單欄可以選擇電路連接、實驗的各種命令。工具欄包含了常用的操作命令按鈕。元器件庫欄包含了電路實驗所需的各種元器件與測試儀器。按下，右上角的“啟動\停止”開關或“暫停\恢復”開關即可方便地控制實驗的進程。2.EWB的工具欄圖5-2對工具欄中常用的一些工具按鈕作出了簡單的標注。刷新刷新打開保存打印剪切復制旋轉(zhuǎn)垂直反轉(zhuǎn)分析圖縮小縮放比例粘貼水平反轉(zhuǎn)子電路元器件特性放大幫助圖5-2 工具欄工具欄中一些常用按鈕的名稱及其功能如下：刷新 —清除電路工作區(qū)，準備生成新電路；打開 —打開電路文件；保存 —保存電路文件；打印 —打印電路文件；剪切 —剪切至剪切板；復制 —復制至剪切板；粘貼 —從剪切板粘貼；旋轉(zhuǎn) —將選中的元件逆時針旋轉(zhuǎn)90度；水平反轉(zhuǎn) —將選中的元件水平反轉(zhuǎn)；垂直反轉(zhuǎn) —將選中的元件垂直反轉(zhuǎn)；元器件特性 —調(diào)出選中的元器件特性對話框；縮小 —將工作區(qū)的電路圖縮小一定比例；幫助 —調(diào)出與選中對象有關的幫助內(nèi)容。3.EWB的元器件庫欄EWB5.0提供了非常豐富的元器件庫及各種常用的測試儀器，給電路仿真實驗帶來了極大的方便。圖5-3對元器件庫欄給出了標注。自定義器件庫信號源庫自定義器件庫信號源庫基本器件庫晶體管庫混合集成電路庫邏輯門電路庫指示器件庫其它器件庫二極管庫模擬集成電路庫數(shù)字集成電路庫數(shù)字器件庫控制器件庫儀器庫圖5-3 元器件庫欄信號源庫 —包含了各種類型、各種波形的電源和控制源；基本器件庫 —包括了常見的基本無源元件：各種R、L、C元件及常用類型開關；二極管庫 —包含了各種二極管及二極管構成電路；晶體管庫 —提供了各種三極管和場效應管；數(shù)字集成電路庫 —包含了目前常見的邏輯集成電路芯片；邏輯門電路庫 —包含了邏輯門電路和一些中規(guī)模組合邏輯集成電路芯片；數(shù)字器件庫 —其中主要有各種類型觸發(fā)器、加法器和中規(guī)模時序邏輯集成電路芯片；指示器件庫 —提供了常用的電路指示部件和電壓表、電流表兩種測量儀器；儀器庫 —共有七種儀器為電子工作臺的電路測試參數(shù)或波形，其中有邏輯轉(zhuǎn)換儀在實際中并沒有此類產(chǎn)品，它為數(shù)字電路的邏輯測試提供了極大的方便。二、EWB的基本操作方法在應用EWB5.0軟件實現(xiàn)對電子線路的仿真與設計中，首先必須要創(chuàng)建一個電路，根據(jù)設計的要求在電路工作區(qū)選用適當?shù)脑骷ζ溥M行連接構成電路；其次從軟件的儀器庫選用適當?shù)膬x器對電路進行測試，掌握相應的電路參數(shù)看其是否與設計要求相符合，通過修改電路使之與設計要求逐步達到吻合；最后得到電路將其存盤并運用于實踐中。1.電路的創(chuàng)建與運行電路的創(chuàng)建分為元器件的選用布置、導線的連接兩個部分組成。（1）元器件的操作元器件的操作包括元器件的選用、移動、旋轉(zhuǎn)、復制和刪除、元器件的參數(shù)設置等a.元器件的選用選用元器件時，首先在元器件庫欄中單擊包含該元器件的圖表，打開該元器件庫。然后從元器件庫中將該元器件拖拽至電路工作區(qū)。b.選中元器件在連接電路中，常常需要對元器件進行必要的操作：移動、旋轉(zhuǎn)、復制、刪除、設置參數(shù)等。這些通常都需要先選中該元器件。要選中某個元器件可使用鼠標的左鍵單擊該元器件。如果還要選中其它的元器件，可以反復使用Ctrl+單擊選中這些元器件。被選中的元器件以紅色顯示，便于識別。如果要同時選中一組相鄰的元器件，可以在電路工作區(qū)的適當位置拖拽畫出一個矩形區(qū)域，包圍在該區(qū)域內(nèi)的一組元器件即被同時選中。要取消某一個元器件的選中狀態(tài)，可以使用Ctrl+單擊。要取消所有被選中元器件，只需單擊電路工作區(qū)的空白部分即可。c.元器件的移動要移動一個元器件，只要拖拽該元器件即可。要移動一組元器件，必須先將這組元器件一起選中，然后用鼠標左鍵拖拽其中的任意一個元器件即可。選中元器件后，也可使用箭頭鍵使之作微小的移動。d.元器件的旋轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)為了使得電路工作區(qū)的元件布置合理、布線簡潔美觀，常常需要對元器件進行旋轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)的操作?？上冗x中元器件，然后使用工具欄的“旋轉(zhuǎn)、水平反轉(zhuǎn)、垂直反轉(zhuǎn)”等按鈕；或者選擇Circuit菜單下Rotate(旋轉(zhuǎn))、Fliphorizontal(水平反轉(zhuǎn))、Flipvertical（垂直反轉(zhuǎn)）等命令；也可使用Ctrl+R實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)操作。e.元器件的復制、刪除對選中的元器件，使用Edit菜單下Cut(剪切)、Copy（復制）、Paste（粘貼）、Delete（刪除）等命令分別實現(xiàn)元器件的復制和刪除等操作。f.元器件標簽、編號、數(shù)值、模型參數(shù)的設置在選中元器件后，按下工具欄中的元器件特性按鈕，或者選擇Circuit菜單下ComponentProperties(元器件特性)命令，將會彈出相關的對話框，可以輸入數(shù)據(jù)。該對話框可設置多個選項，包括Label(標識)、Models（模型）、Value（數(shù)值）、Fault（故障設置）、Display（顯示）、AnalysisSetup（分析設置）等內(nèi)容。g.電路圖選項的設置選擇Circuit菜單下SchematicOptions（電路圖選項）命令可彈出如圖5-4所示的對話框，用于設置與電路圖顯示方式有關的一些選項：柵格的設置（Grid）、顯示/隱藏選項（Show/Hide）、字型選項（Font）等。圖5-4 電路圖選項關于柵格的設置如果按下Fonts按鈕則彈出圖5-5所示對話框，用于顯示和設置Label(標識)、Value(數(shù)值)和Models(模型)的字體和型號。圖5-5 字型選項對話框2.導線的操作在電路工作區(qū)將設計的電路所包含的元器件從元器件庫欄中選出，并根據(jù)電路的結構將元器件進行布局，接下來就可以根據(jù)電路將電路工作區(qū)的元器件進行連線了。a.導線的連接首先將鼠標指向元器件的端點使其出現(xiàn)一個小圓點；按下鼠標左鍵并拖拽出一根導線；拉出導線并指向另一個元器件的端點使其出現(xiàn)小圓點；釋放鼠標左鍵則導線連接完成。b.導線的刪除與改動將鼠標指向元器件與導線的連接點使之出現(xiàn)一個小圓點，按下鼠標左鍵拖拽鼠標使導線離開元器件端點，釋放左鍵導線將自動消失，完成連線的刪除。或者將鼠標移向?qū)Ь€單擊鼠標左鍵選中該導線，使用Edit菜單下Delete（刪除）命令、鍵盤上的Delete功能鍵刪除導線。另外也可拖拽鼠標移至另一個連接點，實現(xiàn)連線的改動。c.改變導線的顏色在復雜的電路中，可以將導線設置為不同的顏色，有助于對電路圖的識別和對電路一些輸入、輸出波形的觀察。要改變導線的顏色，雙擊該導線彈出WireProperties(導線屬性)對話框，選擇SchematicOptions選項，并按下SetWireColor（設置導線顏色）按鈕，然后選擇合適的顏色雙擊其顏色圖標即可。d.向電路插入元器件通常在調(diào)試電路過程中，會出現(xiàn)需要在電路中添加元器件的情況?？梢詫⒃骷苯油献Х胖迷趯Ь€上，然后釋放鼠標即可插入電路中?；蛘邉h除導線添加元器件按照以上連接導線的方法重新連接電路。e.連接點的使用“連接點”是個小圓點（相當于電子線路圖中的節(jié)點），存放在無源元件庫中。一個連接點最多可以連接來自四個方向的導線?？梢灾苯訉ⅰ斑B接點”插入導線中；或者在連接導線時，拖拽鼠標至另一導線的中間位置，即將兩根導線直接連在一起，電路中將自動生成一個連接點。f.調(diào)整彎曲的導線為了便于讀圖，我們需要電路簡潔明朗，這不僅需要元器件的布置合理還要避免導線的彎曲。對于導線的彎曲通常有兩種情況：元件位置與導線不在一條直線上?？梢赃x中該元件，然后用四個箭頭微調(diào)該元件的位置。這種微調(diào)方法也可用于一組選中的元器件的位置調(diào)整。如果導線連接到“連接點”的方向不合適，也會造成導線不必要的彎曲?？梢酝ㄟ^調(diào)整導線接入該“連接點”的方向進行調(diào)整。3.儀器的操作通過元器件的放置、導線的連接，我們就已經(jīng)將所設計的電路在虛擬電子工作臺EWB上形成了。因為所設計的電路要求它的參數(shù)符合設計要求，所以接下來需要對電路參數(shù)進行測試，以便對電路進行修改。EWB5.0的儀器庫有七臺儀器：數(shù)字多用表、函數(shù)信號發(fā)生器、示波器、波特圖儀、字信號發(fā)生器、邏輯分析儀和邏輯轉(zhuǎn)換儀。這些儀器每種只有一臺。如圖5-6所示。數(shù)字多用表函數(shù)信號發(fā)生器示波器波特圖儀數(shù)字多用表函數(shù)信號發(fā)生器示波器波特圖儀字信號發(fā)生器邏輯分析儀邏輯轉(zhuǎn)換儀圖5-6 儀器庫在連接電路時，以上儀器以圖5-5中所示的圖標形式存在。需要觀察測試電路的數(shù)據(jù)和波形，或者對儀器進行參數(shù)設置時可以在電路工作區(qū)雙擊儀器圖標打開儀器面板。這里我們介紹有關儀器操作的一般方法。a.儀器的選用與連接選用儀器可以從儀器庫中將相應的儀器圖標拖拽至電路工作區(qū)。儀器圖標上有連線端用于將儀器連入電路中，拖拽儀器圖標可以移動儀器的位置。不使用的儀器可以拖拽回儀器庫存放；或者使用前面所述的元器件的刪除方法也可以將儀器移回至儀器庫。注意每個儀器在一個電路文件中只能出現(xiàn)一個，當電路工作區(qū)已有該儀器就不能再在儀器庫中選出該儀器了。b.儀器參數(shù)的設置電路儀器用于測量電路參數(shù)和信號波形，通常需要對儀器進行參數(shù)的設置。雙擊儀器圖標打開儀器面板即可設置儀器參數(shù)。以下我們以示波器為例，進行儀器的操作。如圖5-7、5-8所示。圖5-7 示波器的圖標和面板圖5-7 示波器的圖標和面板A通道B通道接地端A通道B通道接地端觸發(fā)端圖5-8 示波器的連接圖5-8 示波器的連接三、EWB的應用EWB軟件的元器件庫不僅提供了數(shù)千種的電路元器件供使用，而且還提供了各種元器件的理想值，因此，仿真的結果就是該電路的理論值，這對于驗證電路的原理和電子類課程的教學與實驗極為方便。EWB軟件可以對各種各樣的電子線路進行模擬仿真測試與分析，它提供了較為詳細的電路分析手段，不僅可以完成電路的瞬態(tài)分析和穩(wěn)態(tài)分析、時域和頻域分析、器件的線性和非線性分析等常規(guī)電路分析方法，而且還提供了離散傅立葉分析、電路零極點分析等共十四中分析方法。這里我們主要結合數(shù)字電子技術這門課程學習它如何實現(xiàn)數(shù)字電路的分析與測試。1.2.1EWB軟件與數(shù)字電路實驗仿真測試和設計附錄一．74LS系列TTL電路外引線排列。（頂視）74LS0074LS001234567141312111098VCC4B4A4Y3B3A3Y1A1B1Y2A2B2YGND四2輸入正與非門Y=7474LS041234567141312111098VCC6A6Y5A5Y4A4Y1A1Y2A2Y3A3YGND2．74LS04六反相器Y=74LS074LS081234567141312111098VCC4B4A4Y3B3A3Y1A1B1Y2A2B2YGND3.74LS08四2輸入與門7474LS101234567141312111098VCC1C1Y3C3B3A3Y1A1B2A2B2C2YGND4．74LS10三3輸入正與非門Y=74LS20174LS201234567141312111098VCC2D2CNC2B2A2Y1A1BNC1C1D1YGND5．74LS20雙4輸入正與非門Y=74LS27174LS271234567141312111098VCC1C1Y3C3B3A3Y1A1B2A2B2C2YGND6．74LS27三3輸入正或非門Y=74LS54174LS541234567141312111098VCCJIHGFNCABCDEYGND四路（2-3-3-2）輸入與或非門Y=74LS86174LS8612345671234567141312111098VCC4B4A4Y3B3A3Y1A1B1Y2A2B2YGND四2輸入異或門Y=A⊕B74LS74174LS741234567141312111098VCC2RD2D2CP2SD2Q2Q1RD1D1CP1SD1Q1QGND雙正沿觸發(fā)D觸發(fā)器74LS17574LS17512345671413121110VCC4Q4Q4D3D3Q3QCPRD1Q1Q1D2D2Q2QGND891516四正沿觸發(fā)D觸發(fā)器74LS90174LS901234567141312111098CP0NCQ0Q3GNDQ1Q2CP1ROAROBNCVCCS9AS9B二-五-十進制異步加計數(shù)器74LS11274LS11212345678161514131211109VCC1RD2RD2CP2K2J2SD2Q1CP1K1J1SD1Q1Q2QGND12．74LS112雙負沿觸發(fā)JK觸發(fā)器74LS13874LS13812345678161514131211109VCCY0Y1Y2Y3Y4Y5Y6A0A1A2GAGBG113．74LS1383線-8線譯碼器74LS139174LS13912345678161514131211109VCC2G2A2B2Y02Y12Y22Y1G1A1B1Y01Y11Y21Y314．74LS139雙2線-8線譯碼器74LS147174LS14712345678161514131211109VCCNCD3219A45678CBGND15．74LS14710線-4線優(yōu)先編碼器74LS174LCCA0A1A2A3G2G1YY0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7Y8Y9Y10GND161514131211109171819202122232416．74LS154 4線-16線譯碼器 74LS15174LS15112345678161514131211109VCCD4D5D6D7AD3D2D1D0YWSTGND17．74LS1518選1數(shù)據(jù)選擇器74LS15374LS15312345678161514131211109VCC2STA02D32D22D12D02Y1STA1