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        基于multisim 的四人表決器的設計與仿真

        2020-11-11 08:02:46季麗琴
        智能計算機與應用 2020年6期
        關(guān)鍵詞:真值表邏輯電路化簡

        季麗琴

        (蘇州健雄職業(yè)技術(shù)學院 電子信息學院, 江蘇 太倉215400)

        0 引 言

        組合邏輯電路是數(shù)字系統(tǒng)中邏輯電路形式的一種,它的特點是電路任何時刻的輸出狀態(tài)只取決于該時刻輸入信號的組合,而與電路的歷史狀態(tài)無關(guān)。組合邏輯電路的設計是在給定命題的情況下,通過邏輯設計,選擇合適的電子元器件,搭接成所要實現(xiàn)的邏輯電路。 通常情況下,設計組合邏輯電路的步驟如圖1 所示。

        圖1 組合邏輯電路的設計流程Fig. 1 Design flow of combinational logic circuit

        根據(jù)設計任務的要求,建立輸入、輸出變量,并列出真值表,利用公式化簡法或卡諾圖化簡法求出最簡邏輯表達式,根據(jù)實際選用的邏輯門電路類型修改最簡邏輯表達式,畫出邏輯圖,最后利用multisim[1-7](沒看懂為啥這么多引用)虛擬仿真平臺來驗證設計的正確性。 本文基于組合邏輯電路設計原理,設計并完成四人表決器的仿真測試。 實驗結(jié)果表明該表決系統(tǒng)運行正確。

        1 四人表決器的設計

        四人表決器的工作原理如下:設比賽共有4 名裁判A、B、C、D,當3 名或及3 名以上裁判表決同意時,輸出指示燈Y 才會亮,否則,輸出指示燈均為滅。

        (1)列出真值表。 根據(jù)設計,列出真值表如表1所示。

        表1 四人表決器的真值表Tab. 1 Truth table of four person voter

        (2)化簡表達式。 根據(jù)表1 可以得到:

        對該表達式兩次取反,根據(jù)摩根定律,化簡為最簡的與非-與非式:

        從該表達式可以看出,可以利用5 個四輸入與非門74LS20 來實現(xiàn)。

        (3)74LS20 簡介。 74LS20 是雙4 輸入與非門集成電路,常用在各種數(shù)字電路或單片機系統(tǒng)中,其邏輯功能是完成四個輸入的邏輯與非計算功能,其引腳圖如圖2 所示。 其中,第1 組:1、2、4、5 為輸入,6 為輸出;第2 組:9、10、12、13 為輸入8 為輸出。而3、11 兩個腳為空,7 腳接GND,14 腳接Vcc。

        圖2 74LS20 引腳圖Fig. 2 Pin diagram of 74LS20

        2 四人表決器的測試

        (1)邏輯仿真圖。 利用Multisim 軟件,選取4 個單刀雙擲開關(guān)SPDT 放,調(diào)出5 組74LS20,調(diào)出探針(顏色可以任選),以其亮代表同意,以其滅代表否定。 將各元器件相連,進行仿真即可觀察效果。 其仿真圖如圖3 所示。

        (2)測試結(jié)果。 在圖3 的基礎(chǔ)上,對四人表決器進行測試,其測試結(jié)果如下: 當ABCD =0000 時(即沒有一人同意),0,即指示燈為滅;當ABCD =0111 時(即有3 位裁判同意),1,即指示燈為亮;通過實驗仿真測試,指示燈滅的ABCD四輸入變量分別為0001、0010、0011、0100、0101、0110、1000、1001、1010、1100,指示燈亮的ABCD四輸入變量分別為1011、1101、1110、1111。

        圖3 四人表決器的仿真圖Fig. 3 Simulation diagram of four person voter

        3 結(jié)束語

        本四人表決器是基于組合邏輯電路設計原理設計的。 在項目的分析設計過程中,圍繞電路設計的思路:“理解設計要求→列出真值表→得到邏輯表達式→化簡邏輯表達式→畫出邏輯圖”而展開。 最后,在仿真軟件Multisim 平臺上,調(diào)用所需元器件,連線并完成四人表決器的仿真測試。 實驗結(jié)果表明,四人表決器運行正確、穩(wěn)定。

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