基于Multisim的時(shí)序邏輯電路設(shè)計(jì)與仿真-設(shè)計(jì)應(yīng)用

精品文檔-下載后可編輯基于Multisim的時(shí)序邏輯電路設(shè)計(jì)與仿真-設(shè)計(jì)應(yīng)用隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，電子電路的設(shè)計(jì)與分析方法發(fā)生了重大變革，可以通過(guò)計(jì)算機(jī)輔助分析和仿真技術(shù)來(lái)完成。EDA技術(shù)是在電子CAD技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的通用軟件系統(tǒng)，是指以計(jì)算機(jī)為工作平臺(tái)，融合了應(yīng)用電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息處理及智能化技術(shù)的成果，進(jìn)行電子產(chǎn)品的自動(dòng)設(shè)計(jì)。

Multisim是一個(gè)專(zhuān)門(mén)用于電路設(shè)計(jì)與仿真的EDA工具軟件。Multisim起源于20世紀(jì)80年代加拿大InteractiveImageTechnologies公司推出的電子仿真軟件EWB50(ElectronicsWorkbench)。它以界面形象直觀、操作方便、分析功能強(qiáng)大、易學(xué)易用等突出優(yōu)點(diǎn)，在20世紀(jì)90年代得到迅速推廣，受到電子行業(yè)技術(shù)人員的青睞?？缛?1世紀(jì)，IIT公司在保留原版本的優(yōu)點(diǎn)基礎(chǔ)上，增加了更多功能和內(nèi)容，特別是改進(jìn)了EWB50軟件虛擬儀器調(diào)用有數(shù)量限制的缺陷。

推出EWB60版本，并取名MultiSIM，也就是Multisim2022版本。與其他EDA工具軟件相比，Multisim提供了一個(gè)更大的元件數(shù)據(jù)庫(kù)，可以使用Multisim交互式地搭建電路原理圖，對(duì)模擬、數(shù)字、模擬/數(shù)字混合電路進(jìn)仿真。Multisim提煉了SPICE仿真的復(fù)雜內(nèi)容，無(wú)需懂得深入的Spice技術(shù)就可以很快地進(jìn)行仿真和分析新的設(shè)計(jì)，這也使其更適合電子教學(xué)。通過(guò)Multisim和虛擬儀器技術(shù)，PCB設(shè)計(jì)工程師和電子學(xué)教育工作者可以完成從理論到原理圖的繪制與仿真，再到原型設(shè)計(jì)和測(cè)試這樣一個(gè)完整的綜合設(shè)計(jì)流程。

1時(shí)序邏輯電路設(shè)計(jì)與仿真

在數(shù)字電路中有多種編碼，其中格雷碼每次狀態(tài)更新僅有一位代碼變化，電路采用格雷碼的優(yōu)點(diǎn)是可以從編碼形式上杜絕瞬間狀態(tài)的模糊現(xiàn)象，從而避免某些邏輯差錯(cuò)。它是比較常用的可靠性編碼，主要用于將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。

時(shí)序邏輯電路設(shè)計(jì)是數(shù)字電子技術(shù)課程中的重要部分，以時(shí)序邏輯電路格雷碼計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)為例，設(shè)計(jì)一個(gè)有觸發(fā)器組成的3位格雷碼同步加法計(jì)數(shù)器。

步，根據(jù)設(shè)計(jì)要求編制格雷碼計(jì)數(shù)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖，如圖1所示。

圖1格雷碼計(jì)數(shù)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖

采用同步工作方式，只需一個(gè)公共CP信號(hào)，選擇JK觸發(fā)器，其輸入端較多，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單靈活。

第二步，作次態(tài)轉(zhuǎn)換表，如表1所示。

表1次態(tài)轉(zhuǎn)換表

第三步求各觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)方程。

列出JK觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)表如表2所示。

表2JK觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)表

根據(jù)次態(tài)轉(zhuǎn)換表和JK觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)表，得到各觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)方程：

依據(jù)以上分析，在Multisim軟件中設(shè)計(jì)完成3位格雷碼同步加法計(jì)數(shù)器，完成的電路如圖2所示。利用Multisim軟件的電路仿真功能來(lái)驗(yàn)證設(shè)計(jì)電路的正確性，在仿真中還可以將J0的驅(qū)動(dòng)分別用同或門(mén)和異或門(mén)加反相器來(lái)實(shí)現(xiàn)。

圖23位格雷碼同步加法計(jì)數(shù)器

圖3所示為計(jì)數(shù)器仿真輸出波形。

圖3計(jì)數(shù)器仿真輸出波形

在Multisim軟件的虛擬儀器欄中，還有著名廠商電子測(cè)量的常用儀器4臺(tái)。其中，有Agilent33120A型函數(shù)發(fā)生器，Agilent34410A型數(shù)字萬(wàn)用表、Agilent54622D型數(shù)字示波器和泰克TektronixTDS2024型數(shù)字示波器。這4臺(tái)虛擬儀器的面板上各按鈕、旋鈕和輸入、輸出端口等與實(shí)物面板一樣，在計(jì)算機(jī)上操作這些儀器就像在實(shí)驗(yàn)室操作真實(shí)儀器一樣，并且不用擔(dān)心損壞。為今后使用真實(shí)儀器打好基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)了%軟件即儀器。在仿真中調(diào)用Agilent54622D型數(shù)字示波器，該示波器是具有兩個(gè)模擬輸入通道、16個(gè)邏輯輸入通道、帶寬為100MHz的高端示波器。將示波器的邏輯輸入通道D1、D2、D3分別與圖3中的Q0、Q1、Q2連接，D7與CP連接，操作示波器上的旋鈕，測(cè)量計(jì)數(shù)器的輸出波形。圖4所示為示波器測(cè)量仿真輸出波形。

圖4示波器測(cè)量仿真輸出波形

2結(jié)束語(yǔ)

在時(shí)序邏輯電路設(shè)計(jì)中應(yīng)用Multisim軟件進(jìn)行仿真分析，在編輯電路、調(diào)整元件參數(shù)時(shí)十分方便，它可以進(jìn)行各種電子電路的設(shè)計(jì)與仿真，并且仿真精度高。