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EDA技术在组合逻辑电路中的设计概述

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发表于 2019-12-30 17:21:48 来自手机 | 显示全部楼层 |阅读模式
引言

组合逻辑电路的设计就是将实际的,有因果关系的问题用一个较合理、经济、可靠的逻辑电路来实现。一般来说在保证速度、稳定、可靠的逻辑正确的情况下,尽可能使用最少的器件,降低成本是逻辑设计者的任务。本文将组合逻辑电路的设计的实例引入到EDA中,进一步将电子设计自动化EDA(Electronic Design Automation)应用于数字电子技术教学中,而Multisim9软件是一个专门用于电子线路仿真与设计的EDA工具软件,为该课程的教学和学习打下一个良好的基础。

1 Multisim9软件及其特点

Multisim9软件是加拿大IIT公司在推出EWB基础上的一款更新、更高版本的电路计与仿真软件,可以对模拟、数字和混合电路进行电路性能仿真和分析,作为一个高度互动且易于使用的工具,它可以帮助学生深刻理解电路理论与行为。

①直观的图形界面:整个操作界面就像一个电子实验工作台,绘制电路所需的元器件和仿真所需的测试仪器均可直接拖放到屏幕上,轻点鼠标可用导线将它们连接起来,软件仪器的控制面板和操作方式都与实物相似,测量数据、波形和特性曲线如同在真实仪器上看到的一样。②丰富的元器件库:Multisim9大大扩充了EWB的元器件库,包括基本元件、半导体器件、运算放大器、TTL和CMOS数字IC、DAC、ADC及其他各种部件,且用户可通过元件编辑器自行创建或修改所需元件模型。③强大的虚拟仪器功能。为用户提供多种虚拟测仪器,虚拟测试仪器的面板与实际仪器相似,在平台上可随时调用各种仪器对电路进测试、分析;能直接显示有关数据或波形,具有数据存储功能。

2 组合逻辑电路设计在EDA技术中的应用

2.1 组合逻辑电路设计过程组合逻辑电路在逻辑功能上的特点是:这种电路在任何时刻的输出仅仅取决于该时刻的输入信号,而与这一时刻输入信号作用前电路原来的状态没有任何关系。其电路结构基本上由逻辑门电路组成,只有从输入到输出的通路,没有从输出反馈到输入的回路,这类电路没有记忆功能。组合逻辑电路设计的一般过程是:①分析事件的因果关系,并用二值逻辑的0与1列出真值表。②把真值表转换为对应的逻辑函数。③根据电路的具体要求和器件的资源情况等因素选定器件的类型。④将逻辑函数化简或变换成与所选用的器件类型相一致。⑤根据化简或变换后的逻辑函数,画出逻辑电路图。⑥根据逻辑电路图,用选定的器件实现具体的电路装置,并进行调试完成。

EDA技术在组合逻辑电路中的设计概述   

EDA技术在组合逻辑电路中的设计概述   

逻辑化简是组合逻辑电路设计的关键步骤之一。但最简设计不一定是最佳的,一般情况在保证速度,稳定可靠与逻辑关系清晰的前提下,应尽量使用最少的器件,以降低成本,减少体积。

2.2 应用举例①举重裁判判决电路。A、B、C三个举重裁判对运动员成绩判决,其中A为主裁,具有否决权。当两个以上裁判认可时(须含有主裁),运动员成绩有效,用与非门实现。分析设计要求,列出真值表。设A、B、C三个裁判对运动员成绩进行判决,同意用1表示,不同意用0表示,Y为表决结果,同意用1表示,不同意用0表示,同时还应考虑A为主裁,具有否决权。②由真值表写出逻辑表达式Y=ABC+ABC+ABC。③由卡诺图化简后,变换为与非表达式。④根据输出逻辑函数画逻辑图。

2.3 测试电路创建本文中的电路测设电路图3所示,具体步骤如下:

①在元器件库中单击Sources,列表中选中VCC,单击OK按钮确认取出电源5V。②其他元器件依次类推,可参照以下说明使用。1)UIA、UIB、UIC与非门在TTL74LS→中选择74LSOON。2)J1、J2、J3开关在Electro_Mechanical→Component Browser→SPDT_SB0 3)X1指示灯在Indicators→中选择PROBE_DIC_RED。

EDA技术在组合逻辑电路中的设计概述   

2.4 测试方法说明及结果观察启动Multisim的仿真开关后,将开关分别设置为key=B、key=A、key=C,同时右边输出指示灯设置为Y,根据键盘字母的敲击,Y指示灯开始变化,从000至111循环显示,本例显示的是当ABC=91时,判决结果正确,指示灯Y照亮,剩下的情况以此类推。

3 结论

综上所述,组合逻辑电路设计的例子很多,只有在不断设计中才能找到学习的乐趣,通过EDA软件的使用,切实感受到了EDA软件功能的强大,为我们设计出更多更好的组合逻辑电路实例打下了坚实的基础,更进一步加深了EDA软件在教学中的应用,为我们在电子电路的读图及分析电子电路的能力方面带来了帮助。


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