EDA技術(shù)在組合邏輯電路中的設(shè)計概述
出處：互聯(lián)網(wǎng) 發(fā)布于：2022-11-21 17:31:02 | 643 次閱讀
組合邏輯的設(shè)計就是將實際的，有因果關(guān)系的問題用一個較合理、經(jīng)濟、可靠的邏輯電路來實現(xiàn)。一般來說在保證速度、穩(wěn)定、可靠的邏輯正確的情況下，盡可能使用最少的器件，降低成本是邏輯設(shè)計者的任務(wù)。本文將組合邏輯電路的設(shè)計的實例引入到中，進一步將電子設(shè)計自動化EDA（Electronic Design Automaon）應(yīng)用于數(shù)字電子技術(shù)教學(xué)中，而Mulsim9軟件是一個專門用于電子線路仿真與設(shè)計的EDA工具軟件，為該課程的教學(xué)和學(xué)習(xí)打下一個良好的基礎(chǔ)。
1 Mulsim9軟件及其特點
Mulsim9軟件是加拿大IIT公司在推出EWB基礎(chǔ)上的一款更新、更高版本的電路計與仿真軟件，可以對模擬、數(shù)字和混合電路進行電路性能仿真和分析，作為一個高度互動且易于使用的工具，它可以幫助學(xué)生深刻理解電路理論與行為。
①直觀的界面：整個操作界面就像一個電子實驗工作臺，繪制電路所需的和仿真所需的儀器均可直接拖放到屏幕上，輕點鼠標可用導(dǎo)線將它們連接起來，軟件儀器的控制面板和操作方式都與實物相似，數(shù)據(jù)、波形和特性曲線如同在真實儀器上看到的一樣。②豐富的元器件庫：Mulsim9大大擴充了EWB的元器件庫，包括基本元件、半導(dǎo)體器件、、TTL和CMOS數(shù)字IC、、及其他各種部件，且用戶可通過元件編輯器自行創(chuàng)建或修改所需元件模型。③強大的虛擬儀器功能。為用戶提供多種虛擬測儀器，虛擬測試儀器的面板與實際儀器相似，在平臺上可隨時調(diào)用各種儀器對電路進測試、分析;能直接顯示有關(guān)數(shù)據(jù)或波形，具有數(shù)據(jù)功能。
2 組合邏輯電路設(shè)計在EDA技術(shù)中的應(yīng)用
2.1 組合邏輯電路設(shè)計過程組合邏輯電路在邏輯功能上的特點是：這種電路在任何時刻的輸出僅僅取決于該時刻的輸入信號，而與這一時刻輸入信號作用前電路原來的狀態(tài)沒有任何關(guān)系。其電路結(jié)構(gòu)基本上由邏輯門電路組成，只有從輸入到輸出的通路，沒有從輸出反饋到輸入的回路，這類電路沒有記憶功能。組合邏輯電路設(shè)計的一般過程是：①分析事件的因果關(guān)系，并用二值邏輯的0與1列出真值表。②把真值表轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的邏輯函數(shù)。③根據(jù)電路的具體要求和器件的資源情況等因素選定器件的類型。④將邏輯函數(shù)化簡或變換成與所選用的器件類型相一致。⑤根據(jù)化簡或變換后的邏輯函數(shù)，畫出邏輯電路圖。⑥根據(jù)邏輯電路圖，用選定的器件實現(xiàn)具體的電路裝置，并進行調(diào)試完成。
邏輯化簡是組合邏輯電路設(shè)計的關(guān)鍵步驟之一。但最簡設(shè)計不一定是最佳的，一般情況在保證速度，穩(wěn)定可靠與邏輯關(guān)系清晰的前提下，應(yīng)盡量使用最少的器件，以降低成本，減少體積。
2.2 應(yīng)用舉例①舉重裁判判決電路。A、B、C三個舉重裁判對運動員成績判決，其中A為主裁，具有否決權(quán)。當兩個以上裁判認可時（須含有主裁），運動員成績有效，用與非門實現(xiàn)。分析設(shè)計要求，列出真值表。設(shè)A、B、C三個裁判對運動員成績進行判決，同意用1表示，不同意用0表示，Y為表決結(jié)果，同意用1表示，不同意用0表示，同時還應(yīng)考慮A為主裁，具有否決權(quán)。②由真值表寫出邏輯表達式Y(jié)=ABC ABC ABC。③由卡諾圖化簡后，變換為與非表達式。④根據(jù)輸出邏輯函數(shù)畫邏輯圖。
EDA技術(shù)在組合邏輯電路中的設(shè)計概述
2.4 測試方法說明及結(jié)果觀察啟動Multisim的仿真開關(guān)后，將開關(guān)分別設(shè)置為key=B、key=A、key=C，同時右邊輸出指示燈設(shè)置為Y，根據(jù)鍵盤字母的敲擊，Y指示燈開始變化，從000至111循環(huán)顯示，本例顯示的是當ABC=91時，判決結(jié)果正確，指示燈Y照亮，剩下的情況以此類推。
3 結(jié)論
綜上所述，組合邏輯電路設(shè)計的例子很多，只有在不斷設(shè)計中才能找到學(xué)習(xí)的樂趣，通過EDA軟件的使用，切實感受到了EDA軟件功能的強大，為我們設(shè)計出更多更好的組合邏輯電路實例打下了堅實的基礎(chǔ)，更進一步加深了EDA軟件在教學(xué)中的應(yīng)用，為我們在電子電路的讀圖及分析電子電路的能力方面帶來了幫助。
1 Mulsim9軟件及其特點
Mulsim9軟件是加拿大IIT公司在推出EWB基礎(chǔ)上的一款更新、更高版本的電路計與仿真軟件，可以對模擬、數(shù)字和混合電路進行電路性能仿真和分析，作為一個高度互動且易于使用的工具，它可以幫助學(xué)生深刻理解電路理論與行為。
①直觀的界面：整個操作界面就像一個電子實驗工作臺，繪制電路所需的和仿真所需的儀器均可直接拖放到屏幕上，輕點鼠標可用導(dǎo)線將它們連接起來，軟件儀器的控制面板和操作方式都與實物相似，數(shù)據(jù)、波形和特性曲線如同在真實儀器上看到的一樣。②豐富的元器件庫：Mulsim9大大擴充了EWB的元器件庫，包括基本元件、半導(dǎo)體器件、、TTL和CMOS數(shù)字IC、、及其他各種部件，且用戶可通過元件編輯器自行創(chuàng)建或修改所需元件模型。③強大的虛擬儀器功能。為用戶提供多種虛擬測儀器，虛擬測試儀器的面板與實際儀器相似，在平臺上可隨時調(diào)用各種儀器對電路進測試、分析;能直接顯示有關(guān)數(shù)據(jù)或波形，具有數(shù)據(jù)功能。
2 組合邏輯電路設(shè)計在EDA技術(shù)中的應(yīng)用
2.1 組合邏輯電路設(shè)計過程組合邏輯電路在邏輯功能上的特點是：這種電路在任何時刻的輸出僅僅取決于該時刻的輸入信號，而與這一時刻輸入信號作用前電路原來的狀態(tài)沒有任何關(guān)系。其電路結(jié)構(gòu)基本上由邏輯門電路組成，只有從輸入到輸出的通路，沒有從輸出反饋到輸入的回路，這類電路沒有記憶功能。組合邏輯電路設(shè)計的一般過程是：①分析事件的因果關(guān)系，并用二值邏輯的0與1列出真值表。②把真值表轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的邏輯函數(shù)。③根據(jù)電路的具體要求和器件的資源情況等因素選定器件的類型。④將邏輯函數(shù)化簡或變換成與所選用的器件類型相一致。⑤根據(jù)化簡或變換后的邏輯函數(shù)，畫出邏輯電路圖。⑥根據(jù)邏輯電路圖，用選定的器件實現(xiàn)具體的電路裝置，并進行調(diào)試完成。
2.2 應(yīng)用舉例①舉重裁判判決電路。A、B、C三個舉重裁判對運動員成績判決，其中A為主裁，具有否決權(quán)。當兩個以上裁判認可時（須含有主裁），運動員成績有效，用與非門實現(xiàn)。分析設(shè)計要求，列出真值表。設(shè)A、B、C三個裁判對運動員成績進行判決，同意用1表示，不同意用0表示，Y為表決結(jié)果，同意用1表示，不同意用0表示，同時還應(yīng)考慮A為主裁，具有否決權(quán)。②由真值表寫出邏輯表達式Y(jié)=ABC ABC ABC。③由卡諾圖化簡后，變換為與非表達式。④根據(jù)輸出邏輯函數(shù)畫邏輯圖。
2.3 測試電路創(chuàng)建本文中的電路測設(shè)電路圖3所示，具體步驟如下：
EDA技術(shù)在組合邏輯電路中的設(shè)計概述
2.4 測試方法說明及結(jié)果觀察啟動Multisim的仿真開關(guān)后，將開關(guān)分別設(shè)置為key=B、key=A、key=C，同時右邊輸出指示燈設(shè)置為Y，根據(jù)鍵盤字母的敲擊，Y指示燈開始變化，從000至111循環(huán)顯示，本例顯示的是當ABC=91時，判決結(jié)果正確，指示燈Y照亮，剩下的情況以此類推。
3 結(jié)論
綜上所述，組合邏輯電路設(shè)計的例子很多，只有在不斷設(shè)計中才能找到學(xué)習(xí)的樂趣，通過EDA軟件的使用，切實感受到了EDA軟件功能的強大，為我們設(shè)計出更多更好的組合邏輯電路實例打下了堅實的基礎(chǔ)，更進一步加深了EDA軟件在教學(xué)中的應(yīng)用，為我們在電子電路的讀圖及分析電子電路的能力方面帶來了幫助。
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