用Multisim7分析時(shí)序邏輯電路

1、Multisim7分析時(shí)序邏輯電路摘要：計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，電路可以通過(guò)計(jì)算機(jī)輔助分析和仿真技術(shù)來(lái)完成設(shè)計(jì)。Multisim7軟件就 是一個(gè)專門(mén)用于電子線路仿真與設(shè)計(jì)的EDA工具軟件。它具有很強(qiáng)的邏輯仿真功能，將給定的時(shí)序邏輯電 路圖輸入計(jì)算機(jī)后得到時(shí)序圖，操作簡(jiǎn)單快捷。論文中介紹了Multisim7軟件以及時(shí)序邏輯電路的特點(diǎn)和分 析過(guò)程，并用例題加以說(shuō)明。關(guān)鍵詞：Multisim7，時(shí)序邏輯電路，邏輯分析儀，信號(hào)發(fā)生器隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，用數(shù)字電路進(jìn)行信號(hào)處理的優(yōu)勢(shì)也更加突出。 為了充分發(fā)揮和利用數(shù)字電路在處理上的強(qiáng)大功能，我們可以先將模擬信號(hào)按比例轉(zhuǎn)化成數(shù) 字信號(hào)，然后送

2、到數(shù)字電路(可以是專用的數(shù)字信號(hào)處理電路，也可以是通用的計(jì)算機(jī))進(jìn) 行處理，最后處理結(jié)果根據(jù)需要轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的模擬信號(hào)輸出。自20世紀(jì)70年代開(kāi)始，這種用 數(shù)字模擬信號(hào)的所謂“數(shù)字化”浪潮已經(jīng)席卷了電子技術(shù)幾乎所有，所有的應(yīng)用領(lǐng)域。 Multisim 7把整個(gè)學(xué)習(xí)和實(shí)驗(yàn)過(guò)程都搬到了虛擬實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行，能夠使實(shí)驗(yàn)電路，儀器以及 實(shí)驗(yàn)結(jié)果等一起直觀地展現(xiàn)在學(xué)生面前，另外對(duì)電路參數(shù)調(diào)整也極其方便。本文就采用 Multisim7對(duì)時(shí)序邏輯電路進(jìn)行分析。一、Multisim7軟件的介紹Multisim 7是由加拿大IIT(Interaction Image Technologies)公司推出的大型設(shè)計(jì)工 具

3、軟件。Multisim7仿真軟件的前身是EWB,又稱電子工作臺(tái)(Electronics Work bench)， 它是由加拿大IIT公司20世紀(jì)80年代推出的電子電路設(shè)計(jì)和仿真軟件，一經(jīng)推出就受到好 評(píng)，尤其在教育領(lǐng)域取得了巨大的成功EWB軟件具有界面直觀，操作方便等優(yōu)點(diǎn)，創(chuàng)建電 路、選用元件和測(cè)試儀器均可以直接通過(guò)元件庫(kù)和儀器庫(kù)選取。EWB系列軟件經(jīng)過(guò)了多個(gè)版 本的演變，在2003年IIT公司推出了Multisim7版本，較之以前的版本功能更加齊全，應(yīng)用 也更加廣泛。Multisim7擴(kuò)充了元件庫(kù)，提供數(shù)千種電路元器件供實(shí)驗(yàn)選用；新增了許多與 實(shí)際元件對(duì)應(yīng)的模型；提供元件編輯器，可以自行創(chuàng)建

4、和修改元件功能Multisim7具有較 為詳細(xì)的電路分析功能，可以完成它不僅提供原理圖輸人、硬件描述語(yǔ)言模型輸人的接口和 較全面的仿真分析功能，同時(shí)提供了龐大的元器件模型庫(kù)和豐富多樣的虛擬儀器儀表其中 包括信號(hào)發(fā)生器、數(shù)字萬(wàn)用表、示波器、邏輯分析儀、邏輯轉(zhuǎn)換器、字符發(fā)生器、波特儀、 瓦特表等，完全可以滿足一般的數(shù)字電路、模擬電路以及數(shù)字-模擬混合電路的分析、設(shè)計(jì) 和仿真的需要。Multisim7不但是一個(gè)非常優(yōu)秀的電子設(shè)計(jì)軟件，而目也是一個(gè)非常優(yōu)秀的電子技術(shù)模 擬仿真訓(xùn)練軟件，它幾乎可以完成在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行的所有電子技術(shù)的實(shí)驗(yàn)，并且和實(shí)際實(shí)驗(yàn)情 況非常貼切，選用的元器件和儀器也和實(shí)際情況非常相近,

5、一般會(huì)正確使用常規(guī)儀器的用戶，都能較快地掌握軟件所提供的虛擬儀器的使用方法。另外在實(shí)驗(yàn)設(shè)備和儀器不能滿足某些實(shí) 驗(yàn)課程要求的情況下，用Multisim7進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)不失為一種有效的補(bǔ)充方法。由于Multisim 7軟件是基于Windows操作系統(tǒng)上的，所以它的操作方法與其它基于Windows環(huán)境下 的軟件操作方法一樣，所見(jiàn)即所得。要用的元器件、儀器等，只要用鼠標(biāo)點(diǎn)擊，隨時(shí)可以取來(lái)， 完成參數(shù)設(shè)置連接成電路，就可以啟動(dòng)運(yùn)行，進(jìn)行分析和測(cè)試等。因此Multisim7軟件具有人 門(mén)容易、學(xué)習(xí)輕松、結(jié)合實(shí)際、富有趣味等特點(diǎn)。電路的瞬態(tài)分析和穩(wěn)態(tài)分析、時(shí)域和頻域 分析、器件的線性和非線性分析、電路的噪聲

6、分析和失真分析、離散傅里葉分析、電路零極 點(diǎn)分析、交直流靈敏度分析等電路分析方法。可以應(yīng)用到電工電路、模擬電路、數(shù)字電路、 射頻電路等方面。例題中主要用到的為:信號(hào)發(fā)生器，邏輯分析儀（1）函數(shù)發(fā)生器（Function Generator）Multisim7提供的函數(shù)發(fā)生器可以產(chǎn)生正弦波、 三角波和矩形波，信號(hào)頻率可在1Hz到999MHz范圍內(nèi)調(diào)整。信號(hào)的幅值以及占空比等參數(shù)也可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)。信號(hào)發(fā)生器有三個(gè)引線端口：負(fù)極、正極和公共端（見(jiàn)圖1）XFG1圖3時(shí)鐘信號(hào)圖1函數(shù)發(fā)生器（2）邏輯分析儀邏輯分析儀的連接端口有：16路信號(hào)輸入端、外接時(shí)鐘端C、時(shí)鐘限制Q以及觸發(fā)限制T。 面板分上下兩

7、個(gè)部分，上半部分是顯示窗口，下半部分是邏輯分析儀的控制窗口，控制信號(hào) 有：Stop （停止）、Reset （復(fù)位）、Reverse （反相顯示）、Clock （時(shí)鐘）設(shè)置和Trigger（觸 發(fā)）設(shè)置（見(jiàn)圖2）Clock setup （時(shí)鐘設(shè)置）對(duì)話框Clock Source （時(shí)鐘源）選擇外觸發(fā)或內(nèi)觸發(fā)；Clock rate （時(shí)鐘頻率）：1Hz 100MHz 范圍內(nèi)選擇；Sampling Setting （取樣點(diǎn)設(shè)置）：Pre-trigger samples （觸發(fā)前取樣點(diǎn)）、Post- trigger samples （觸發(fā)后取樣點(diǎn)），和Threshold voltage （開(kāi)啟電壓）設(shè)

8、置。（見(jiàn)圖3）點(diǎn)擊Trigger下的Set （設(shè)置）按鈕時(shí)，出現(xiàn)Trigger Setting （觸發(fā)設(shè)置）對(duì)話框如圖 所示。Trigger Clock Edge （觸發(fā)邊沿）：Positive （上升沿）、Negative （下降沿）、Both （雙向觸發(fā)）Trigger patterns（觸發(fā)模式）：由A、B、C定義觸發(fā)模式，在Trigger Combination （觸發(fā)組合）下有21種觸發(fā)組合可以選擇。（見(jiàn)圖4）r CLK_LSPTNNA BCD EE計(jì)數(shù)輸入LUAI： CLP.7404N進(jìn)-位輸出圖6實(shí)例電路圖狀態(tài)轉(zhuǎn)化圖為（見(jiàn)圖7）由狀態(tài)轉(zhuǎn)化圖可以看出，電路可以 作為可控計(jì)數(shù)器使用。

9、在時(shí)鐘信號(hào)連續(xù) 作用下QdQcQbQa的數(shù)值從0000到0100 遞增。如果從QdQcQbQa=0000狀態(tài)開(kāi)始 就加入時(shí)鐘信號(hào)，則QdQcQbQa的 數(shù)值 可以表示輸入的時(shí)鐘脈沖數(shù)目。圖7狀態(tài)轉(zhuǎn)化圖而用軟件做為：（見(jiàn)圖8）AECDA BCD nQQnPTNNEEo cR-LOAIJ -CLP. CLK圖8用multisim7軟件仿真分析時(shí)序邏輯電路圖解：在Multisim7中選用TTL器件庫(kù)中的74LS160,反相器7404以及與非門(mén)7420構(gòu)成上圖， 并接入信號(hào)發(fā)生器XFG1和邏輯分析儀XLA1如上圖所示。圖中，Qa,Qb,Qc,Qd與Q0,Q1,Q2,Q3 對(duì)應(yīng)。（見(jiàn)圖9）圖9實(shí)例仿真分析運(yùn)行結(jié)果從邏輯分析儀的Qd，Qc,Qb,Qa的波形圖可以看出，當(dāng)計(jì)數(shù)器處于QdQcQbQa=0100時(shí)， 用7404和7420譯出LD =0的信號(hào)，將QdQcQbQa=0000的信號(hào)預(yù)置入計(jì)數(shù)器，作為計(jì)數(shù)循 環(huán)的初始狀態(tài)。由此分析可得，該計(jì)數(shù)器是五進(jìn)制計(jì)數(shù)器。因此，用Multisim7得到的仿真 結(jié)果與理論分析結(jié)果完全吻合。結(jié)語(yǔ)在數(shù)字電路教學(xué)中應(yīng)用軟件進(jìn)行理論分析及電路仿真，可以使抽象的理論形象化、復(fù)雜 的電路實(shí)際化，使枯燥的電路分析變得生動(dòng)、形象、真實(shí)