用Multisim11仿真

1、數(shù)字邏輯電路仿真集成邏輯門電路邏輯功能的測試實驗?zāi)康?、熟悉multisim 11軟件的基本功能和使用方法。2、掌握用multisim 11軟件進(jìn)行與非門、異或門的邏輯功能測試及其測試方法。二、實驗內(nèi)容1. ttl集成門電路邏輯功能的測試1） “與非門”邏輯功能的測試（1）按表1完成邏輯功能的測試進(jìn)入multisim 11軟件，從元器件庫欄中取出測試電路所需的電路元器件，按圖1所示連接電路，電路中三變量分別用三開關(guān)表示，分別由鍵盤按鍵a、日c控制，設(shè)置方法為：鼠標(biāo)指向開關(guān)元件，雙擊鼠標(biāo)進(jìn)入switch （開關(guān)屬性）對話框，在 value標(biāo)題欄在key項分別直接輸入英文字母b、c （大小寫任連接

2、電路完成，選擇 file （文件）菜單下 save as（另存為）命令對電路文件進(jìn)行保存。電路圖如圖 2所示。圖1三輸入與非門邏輯圖圖2三輸入與非門邏輯功能測試圖1的真值表中。（2）按下“運行”按鈕，啟動電路進(jìn)行測試，將測試結(jié)果填入下面表表1“與非門”邏輯功能的測試輸入邏輯狀態(tài)輸出abc電位（v）ttl1110110010002）.測試74ls86 （四異或門）邏輯功能（1）按表2完成邏輯功能的測試進(jìn)入multisim 11軟件，從元器件庫欄中取出測試電路所需的電路元器件，按圖3所示連接電路，電路中二變量分別用二開關(guān)表示，分別由鍵盤按鍵a、b控制，設(shè)置方法為：鼠標(biāo)指向開關(guān)元件，雙擊鼠標(biāo)進(jìn)入sw

3、itch （開關(guān)屬性）對話框，在value標(biāo)題欄在key項分別直接輸入英文字母a、b （大小寫任意）。連接電路完成，選擇 file （文件）菜單下 save as（另存為）命令對電路文件進(jìn)行保存。電路圖如圖4所示。=1 圖3異或門邏輯圖7ghd圖4異或門邏輯功能測試圖（2）按下“運行”按鈕，啟動電路進(jìn)行測試，將測試結(jié)果填入下面的真值表中。得表達(dá)式為y=ab表2異或門邏輯功能的測試表輸入邏輯狀態(tài)電位（vab輸出000110112. “門”控制功能的測試（1） “與非”門控制功能的靜態(tài)測試設(shè)a為信號輸入端，b為控制端。a端輸入單脈沖，b端接邏輯電平“ 0”或“1"。輸出端z接發(fā)光二 極管

4、（led進(jìn)行狀態(tài)顯示，或稱“ 0-1 ”顯示，高電平亮。按表 3進(jìn)行測試，總結(jié)“封門”、“開門”的規(guī) 律。進(jìn)入multisim 11軟件，從元器件庫欄中取出測試電路所需的電路元器件，按圖5所示連接電路，連接電路完成，選擇 file （文件）菜單下 save as（另存為）命令對電路文件進(jìn)行彳存。接線如圖6所示。表3“與非門”門控功能abzibz2001101001101b l_圖5與非門邏輯圖vzd圖6異或門邏輯圖(2)與非門控制門動態(tài)測試a端輸入cp脈沖t=0.2ms, b端輸入“ 1”、“0”信號，觀察記錄輸入輸出波形。進(jìn)入multisim 11軟件，從元器件庫欄中取出測試電路所需的電路元

5、器件，連接電路完成，選擇file(文件)菜單下 save as(另存為)命令對電路文件進(jìn)行彳存。接線如圖7所示。按下“運行”按鈕，啟動電路進(jìn)行測試，雙擊示波器得如圖8所示電路仿真圖。u1a圖7與非門邏輯測試圖圖8與非門邏輯仿真圖三、練習(xí)與思考1、通過multisim 11 軟件，自已用“與非門”組成下列電路，并測試它們功能。（1） “或"門z =a+b（2） “與"門z =a b（3） “或非"門 z =a+b（4） “異或"門z =abacd2、ttl與非門輸入端懸空為什么可以當(dāng)作輸入為“ 1” ？思考cmost非門多余輸入端可以懸空嗎?3、討論ttl

6、或非門閑置輸入端的處置方法。半加器全加器的分析與設(shè)計一、實驗?zāi)康模? .通過multisim 11 軟件進(jìn)行半加器電路的設(shè)計，進(jìn)一步熟悉軟件的使用方法，特別是仿真方法；2 .認(rèn)識、熟悉半加器、全加器的功能和特點， 邏輯轉(zhuǎn)換儀的使用方法，掌握邏輯電路的邏輯測試電路、邏輯轉(zhuǎn)換儀等多種測試方法。二、實驗內(nèi)容：分別用邏輯測試電路和邏輯轉(zhuǎn)換儀測試半加器、全加器的邏輯功能。半加器半加器的邏輯圖如圖 9所示，它由一個異或門和一個與門構(gòu)成。a、b是輸入端，so是和輸出端，co是向高位的進(jìn)位輸出端，在電路工作區(qū)構(gòu)成電路，設(shè)計邏輯測試電路進(jìn)行邏輯功能測試，驗證半加器的邏 輯特點。邏輯功能測試即通過實驗寫出其真值表

7、如表4所示。輸入變量 a、b共有四種狀態(tài)組合一邏輯變量分別有高、低電平兩種狀態(tài)，我們通過在輸入端加+5v直流電壓源和接地信號用于表示高低電平，用單刀雙擲開關(guān)進(jìn)行選擇；在輸出端接彩色指示燈，通過燈泡的亮和滅表示輸出高低電平。圖9半加器邏輯圖1.在電路工作區(qū)連接半加器測試電路。進(jìn)入multisim 11軟件，從元器件庫欄中取出測試電路所需的電路元器件，按圖5-11所示連接電路,電路中兩開關(guān)分別由鍵盤按鍵 a、b控制，設(shè)置方法為：鼠標(biāo)指向開關(guān)元件，雙擊鼠標(biāo)進(jìn)入switch （開關(guān)屬性）對話框，在value標(biāo)題欄在key項分別直接輸入英文字母a b （大小寫任意）；兩彩色指示燈的標(biāo)識分別設(shè)置為so c

8、o如圖10所示連接電路完成，選擇 file （文件）菜單下save as（另存為）命令對電路文件進(jìn)行保存。vcc一 圖10半加器邏輯功能測試電路absoco00011011表4半加器邏輯真值表2 .按下“運行”按鈕，啟動電路進(jìn)行測試，將測試結(jié)果填入表4所示的真值表中。3 .根據(jù)上面的真值表寫出 so和co勺邏輯函數(shù)表達(dá)式和最簡與或式。s0= （最簡式）;co= （最簡式）。4. 2, 2. 2全加器1 .在電路工作區(qū)連接全加器測試電路。進(jìn)入multisim 11軟件，從元器件庫欄中取出測試電路所需的電路元器件，按圖 11中所示連接電路， 電路中兩開關(guān)分別由鍵盤按鍵a b c控制，設(shè)置方法為：鼠

9、標(biāo)指向開關(guān)元件，雙擊鼠標(biāo)進(jìn)入switch （開關(guān)屬性）對話框，在value標(biāo)題欄在key項分別直接輸入英文字母 a、b、c （大小寫任意）；兩彩色指示燈 的標(biāo)識分別設(shè)置為 so co,設(shè)置方法請參見前一部分元件的操作。連接電路完成，選擇 file （文件）菜單下 save as（另存為）命令對電路文件進(jìn)行保存如圖12所示電路。圖11全加器邏輯圖圖12全加器邏輯功能測試電路2 .按下“啟動/停止“按鈕，啟動電路進(jìn)行測試，將測試結(jié)果填入5所示的真值表中。表5全加器的真值表abcsoco0000010100111001011101113 .根據(jù)上面的真值表寫出 so和co勺邏輯函數(shù)表達(dá)式和最簡與或式

10、。s0= （最簡式）;co= （最簡式）。4 .邏輯轉(zhuǎn)換儀的使用從儀器庫欄中取出邏輯轉(zhuǎn)換儀連接電路如圖13 （a）、（b）所示，使用邏輯轉(zhuǎn)換儀測試電路的邏輯功能,并與上面的結(jié)果進(jìn)行比較。邏輯轉(zhuǎn)換儀的功能如圖14所示。寫出兩種測試方法的聯(lián)系和區(qū)別：圖（a ）測試輸出量so圖（b）測試輸出量co圖13邏輯轉(zhuǎn)化儀測試電路圖14邏輯轉(zhuǎn)換儀的面板注：邏輯轉(zhuǎn)換儀的基本功能使用方法在圖14所示邏輯轉(zhuǎn)換儀的面板中，通過單擊轉(zhuǎn)換方式選擇按鈕的八個按鈕就可以完成圖中所示的八 種轉(zhuǎn)換方式。電路指電路工作區(qū)中的邏輯電路，輸入變量按從高到低連接在轉(zhuǎn)換儀從左到右的輸入端，輸 出變量每次只能測試一個（如圖13所示）；最簡式

11、指最簡與或式； 與非電路指由純與非門構(gòu)成的邏輯電路。三、練習(xí)與思考1、如何用半加器和適當(dāng)?shù)拈T電路實現(xiàn)全加器的功能。2、用邏輯分析儀分析和半加器與全加器的功能組合邏輯電路設(shè)計、實驗?zāi)康? .掌握常用組合邏輯電路的設(shè)計方法2 .學(xué)習(xí)設(shè)計奇偶校驗電路并在multisim 11軟件下進(jìn)行仿真。、實驗內(nèi)容奇偶校驗電路：檢驗輸入為 1的奇偶性，即當(dāng)輸入 1的數(shù)目是奇數(shù)時輸出為 1,輸入1的數(shù)目為偶數(shù)時輸出為0。1 .設(shè)計兩位輸入時的電路根據(jù)電路要求，邏輯抽象，得到真值表，見表6。aby1實驗測得值y1000011101110表6兩位輸入奇偶校驗電路真值表函數(shù)表達(dá)式圖4-15兩位輸入時的電路y1 = ab

12、ab=a=b進(jìn)入multisim 11軟件，從元器件庫欄中取出測試電路所需的電路元器件，按圖15中所示連接電路,電路如圖16所示，輸入接邏輯電平，輸出接彩燈，將測得結(jié)果填入表6中。圖16兩輸入奇偶校驗邏輯功能測試電路2 .設(shè)計三位輸入時的電路根據(jù)電路要求，邏輯抽象，得到真值表，見表7。表7三輸入奇偶校驗電路真值表abcy實驗測得值y20000001101010110100110101111丫2 =（a 二 b）二 c 二y1 二 c進(jìn)入multisim 11軟件，從元器件庫欄中取出測試電路所需的電路元器件，按圖 17中所示連接電路,電路如圖18所示，輸入接邏輯電平，輸出接彩燈，將測得結(jié)果填入表

13、7中。ab丫2圖4-17三位輸入時的電路圖18三輸入奇偶校驗邏輯功能測試電路3 .設(shè)計四位輸入時的電路根據(jù)電路要求，邏輯抽象，得到真值表，見表8。表8四位輸入奇偶校驗電路真值表abcdy實驗測得值y00000000110010100110010010101001100011111000110010101001011111000110111110111110函數(shù)表達(dá)式y(tǒng) 二（a 二 b）二 c 二 d 5二 d19中所示連接電路,進(jìn)入multisim 11軟件，從元器件庫欄中取出測試電路所需的電路元器件，按圖8中。電路如圖20所示，輸入接邏輯電平，輸出接彩燈，將測得結(jié)果填入表a圖4-19四位輸入

14、時的電路uandt圖20四輸入奇偶校驗邏輯功能測試電路a-a4 .使用異或門完成進(jìn)入multisim 11軟件，從元器件庫欄中取出測試電路所需的電路元器件，按圖 21中所示連接電路,電路如圖22所示，輸入接邏輯電平，輸出接彩燈，將測得結(jié)果與表8比較是否一致。a b c d圖21四輸入時的電路jon 口圖22四輸入邏輯功能測試電路三、練習(xí)與思考1 .總結(jié)組合邏輯電路的設(shè)計方法2 .學(xué)會用各種門設(shè)計奇偶校驗器并說明奇偶校驗器與奇偶發(fā)器的區(qū)別。四選一數(shù)據(jù)選擇器功能的測試與應(yīng)用一、實驗?zāi)康模? .通過實驗讓讀者掌握數(shù)據(jù)選擇器的設(shè)計方法和邏輯電路的測試方法，通過電路仿真，進(jìn)一步了解4選1數(shù)據(jù)選擇器的功能

15、。2 .熟悉集成數(shù)據(jù)選擇器的功能和特點，應(yīng)用數(shù)據(jù)選擇器設(shè)計電路。3 . 了解中規(guī)模集成八選一數(shù)據(jù)選擇器74ls151的應(yīng)用。二、實驗內(nèi)容：四選一數(shù)據(jù)選擇器的電路原理圖如圖23所示。a b為地址輸入端；st為使能控制端；d0d3為數(shù)據(jù)輸入端；丫為數(shù)據(jù)輸出端。設(shè)計電路測試數(shù)據(jù)選擇器的邏輯功能。熟悉選擇器芯片的功能和特點，設(shè)計數(shù)據(jù)選擇器的應(yīng)用電路，用邏輯轉(zhuǎn)換儀或示波器測試集成數(shù)據(jù)選擇器電路的邏輯功能，24所示，驗證4選一選擇器的功1 .通過上圖所示數(shù)據(jù)選擇器的原理圖，我們可以設(shè)計邏輯電路如圖能。三個開關(guān)分別控制地址輸入端a b和使能端st,控制鍵為a、b和g;數(shù)據(jù)車入端d0d3接四個時鐘頻率不同的時

16、鐘源，用于區(qū)別四個輸入變量；輸出端接示波器，觀察輸出信號的頻率與四個輸入變量哪個相同。將結(jié)果填入 9表中。圖24數(shù)據(jù)選擇器測試電路表9四選一數(shù)據(jù)選擇器功能真值表地址輸入數(shù)據(jù)輸入使能輸入輸出abd0dd2dbstyxxxxxx1000xxx0001xxx001x0xx001x1xx010xx0x010xx1x011xxx0011xxx10根據(jù)上表所填結(jié)果寫出該選擇器的邏輯函數(shù)表達(dá)式，。2 .從數(shù)字集成電路庫中取出芯片74153。根據(jù)其邏輯功能，我們可以看出該芯片由兩個四選一數(shù)據(jù)選擇器構(gòu)成，其中地址輸入端 a、b共用。構(gòu)成數(shù)據(jù)選擇器應(yīng)用電路如圖25所示，用邏輯轉(zhuǎn)換儀檢測出輸出變量si和co的邏輯功

17、能真值表填入 10表中，寫出輸出的邏輯函數(shù)，說明其邏輯功能。圖25 74153應(yīng)用電路10數(shù)據(jù)選擇器74153應(yīng)用電路真值表cabf000001010011100101110111輸出變量f=三、練習(xí)與思考1、根據(jù)以上實驗我們可以看出圖25中74153應(yīng)用電路實現(xiàn)的邏輯功能是什么？2、用74153設(shè)計一個全減器電路，并在 multisim 11 軟件下仿真。觸發(fā)器功能的測試與應(yīng)用一、實驗?zāi)康模? .通過實驗讓讀者掌握時序邏輯電路中的基本部件一一觸發(fā)器電路的原理圖設(shè)計方法和工作原理，進(jìn) 一步了解觸發(fā)器的功能和特性。2 .通過負(fù)邊沿jk觸發(fā)器的邏輯測試，熟悉、掌握集成觸發(fā)器的特點和測試方法。3 .

18、掌握示波器的使用方法。二、實驗內(nèi)容：基本rs觸發(fā)器的原理圖如圖 26所示，rd是異步置0輸入端，sd是異步置1輸入端，低電平是有效 輸入電平；q是觸發(fā)器的輸出端。通過邏輯測試電路測試觸發(fā)器的置零、置位和保持等功能。集成負(fù)邊沿jk觸發(fā)器如圖27所示，rd是異步置0輸入端，sd是異步置1輸入端，低電平是有效輸入電平；cp是時鐘輸入端，下降沿有效;觀察兩輸入端jk在時鐘脈沖作用下的置數(shù)功能。圖26基本rs觸發(fā)器電路結(jié)構(gòu)q是觸發(fā)器的輸出端，q是反相輸出端。通過測試電路q qq qsdc sd rd "rd1j 1k 公 wj cp k圖27負(fù)邊沿jk觸發(fā)器電路結(jié)構(gòu)1 .進(jìn)入multisim

19、11 軟件，從元器件庫欄中取出測試電路所需的電路元器件，按圖26中所示連接電路，電路中兩開關(guān)分別由鍵盤按鍵r s控制，設(shè)置方法為：鼠標(biāo)指向開關(guān)元件， 雙擊鼠標(biāo)進(jìn)入switch （開關(guān)屬性）對話框，在value標(biāo)題欄在key項分別直接輸入英文字母r s （大小寫任意）；兩彩色指示燈的標(biāo)識分別設(shè)置為 q nq.電路如圖28,然后啟動電路將 rs觸發(fā)器的特性表填入 11表中。表11 rs觸發(fā)器特性表srd+1i?圖28基本rs觸發(fā)器的測試電路2 .根據(jù)測試結(jié)果，回答問題：(1)該觸發(fā)器的特性方程是： 。(2)該觸發(fā)器當(dāng)s=r=0時，觸發(fā)器輸出狀態(tài)是什么？(3)觸發(fā)器的約束條件是： 。3 .圖29所示

20、是一個負(fù)邊沿 jk觸發(fā)器的測試電路，在電路工作區(qū)連接該電路保存電路；填寫特性表， 并回答問題。注：四個開關(guān)的控制鍵分別為：r、s、j、k;彩色指示燈接觸發(fā)器輸出端q用于觀察輸出狀態(tài)的變化；時鐘源接觸發(fā)器的時鐘輸入端cp,用示波器觀察時鐘源的變化，時鐘頻率設(shè)置為1hz。初始狀態(tài)開關(guān)13表格中。rs接高電平，jk接低電平。按照以下步驟連接電路觀察輸出狀態(tài)，填入圖29所示是一個負(fù)邊沿jk觸發(fā)器的測試電路控制觸發(fā)器的置位端（sd和復(fù)位端（rd的狀態(tài)，并將兩控制端白功能測試結(jié)果填入12表中表12負(fù)邊沿jk觸發(fā)器兩控制端的功能測試表srqqn+111 一00一 11 010 11100設(shè)置sd=rd=1控

21、制觸發(fā)器輸入端 jk的狀態(tài)，將該器件的邏輯功能測試結(jié)果填入13表中q端輸出波形的頻率f=此時該器件有何功能？ 電路結(jié)構(gòu)圖如圖30所示圖30負(fù)邊沿jk觸發(fā)器電路及波形圖三、練習(xí)與思考1、自行設(shè)計由基本 rs觸發(fā)器構(gòu)成防抖動電路，并進(jìn)行仿真。2、由rs觸發(fā)器實現(xiàn)jk觸發(fā)器、t觸發(fā)器的功能，并在 multisim 11軟件進(jìn)行仿真，測試其轉(zhuǎn)換后觸發(fā)器的功能。計數(shù)器功能的測試與應(yīng)用一、實驗?zāi)康模? .熟悉計數(shù)器的工作原理，掌握msi計數(shù)器邏輯功能及其應(yīng)用。2 .通過實驗使t者了解 multisim 11軟件下時序邏輯電路的設(shè)計方法，通過電路仿真，進(jìn)一步了解計 數(shù)器的功能和特性。3 .了解、熟悉集成計數(shù)

22、器芯片的功能和使用方法，掌握計數(shù)器的級聯(lián)方法，并會用mis計數(shù)器實現(xiàn)任意進(jìn)制計數(shù)。 二、實驗內(nèi)容：圖31所示為t觸發(fā)器構(gòu)成的簡單計數(shù)電路，啟動電路測試電路邏輯功能。 其中cp為計數(shù)時鐘輸入端，q4q1為計數(shù)輸出端。1 .從元器件庫欄中取出元件，在電路工作區(qū)連接圖31所示電路。適當(dāng)選取設(shè)計邏輯測試電路，測試該電路的邏輯功能。xla1圖31 t觸發(fā)器構(gòu)成的十進(jìn)制計數(shù)器根據(jù)所設(shè)計電路的測試結(jié)果，填寫該電路的邏輯轉(zhuǎn)換真值表如14。表14電路邏輯轉(zhuǎn)換表cpt-nq4-nq3-n q-nq-n+1q4-n+1 q-n+1q2-n+1q0000123456789由以上我們所得到的邏輯轉(zhuǎn)換表可以看出該計數(shù)電路的邏輯特點為 。2 .集成計數(shù)器芯片74163的電路結(jié)構(gòu)和功能。從數(shù)字集成電路庫中取出計數(shù)器74163,根據(jù)該芯片的邏輯功能和特點。利用反饋清零法和反饋置數(shù)法設(shè)計電路如圖32 (a)、(b)所示，在電路工作區(qū)設(shè)計電路，啟動電路，說明此兩種