组合逻辑电路设计和仿真

摘　要：组合逻辑电路是数字电路中最重要的一种逻辑电路，以Multsim软件进行仿真的举重裁判判决电路为例，将实践教学与EDA技术的有机结合，为电子电路的设计与开发提供较好的方向。

关键词：组合逻辑；Multisim；仿真
1 引
　　组合逻辑电路其特点是功能上无记忆，结构上无反馈，即电路在任意时刻的输出状态只取决于该时刻各输入状态的组合，而与电路的原状态无关。本文通过实例介绍组合逻辑电路的设计方法，并通过电子设计自动化EDA(Electronic Design Automation)进行仿真分析，使组合逻辑电路的设计变得更方便，更实用。
2 组合逻辑电路的设计步骤
　　1) 根据给定题目的逻辑要求列出真值表
　　2) 化简得出最简的逻辑函数表达式
　　3) 选择（已给定）器件实现其逻辑函数，画出逻辑图
　　在工程上为了使电路结构简单和使用元器件少，往往要求逻辑表达式尽可能简化。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。
3 组合逻辑电路的设计举例
3.1 问题提出
　　现有A、B、C三个举重裁判对运动员成绩进行判决（A为主裁判）当两个以上裁判（必须含有主裁判）认可时，运动员成绩有效。试设计实现这样一个举重裁判裁决电路。
3.2 设计过程
　　1）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。 
输入输出ABCY00000010010001101000101111011111　　2）由真值表写出逻辑表达式

　　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。
　　
　　
　　
　　
　　
4 组合逻辑电路的仿真测试
4.1 用Multisim软件仿真
　　Multisim软件是一种电路设计与仿真软件。它可以对模拟、数字和混合电路进行电路性能仿真和分析。
　　1)采用直观的图形界面创建电路，在计算机屏幕上模拟仿真实验室的工作台，绘制电路图需要的元器件。
　　2) 提供了庞大的元件数据库。Multisim有16000多种元件、模型，包括有实际元件和虚拟元件。
　　3) 强大的虚拟仪器功能。为用户提供多种面板与实际仪器相似的虚拟测仪器，在平台上可随时调用进行电路测试、分析。
4.2测试电路创建
　　1)在元器件库中单击电源Sources，列表中选中VCC和GND，单击OK按钮，取出电源5V。
　　2)其他元器件依次类推，可参照以下说明使用。
* U1A、U1B、U1C与非门在TTL→74LS→中选择74LS00N。
* J1、J2、J3单刀双掷开关在Basic→SWITCH→中选择SPDT_SB。
* Y指示灯在Indicators→中选择PROBE_DIG_RED。
4.2 仿真测试
　　将三个单刀双掷开关做如下设置：J1中Key=A、J2中Key=B、J3中Key=C。启动 Multisim的仿真开关后，J1中Key=A接到电源5V上，J2中Key=B接到电源5V上，J3中Key=C接到GND上，这时指示灯Y发光，就可以实现三人表决电路中A（为主裁）和B两个裁判判决运动员成绩有效的情况之一（其他情况可以通过设置实现）。
5 结语
　　通过组合逻辑电路的设计和Multisim软件的应用，可使学生初步掌握仿真软件技术，内容可以紧密联系课本知识，能全面地概括和反映所学的组合逻辑电路设计的知识点，将课堂内容具体化，又利用了计算机的优势，发挥其直观、动态模拟的优势。
参考文献：
[1]王廷才，李怀刚.电子技术实训[M].北京：高等教育出版社，2008.05.
[2]郭锁利，刘延飞.基于Multisim 9的电子系统设计仿真与综合应用[M].北京人民邮电出版社，2008.02.
[3]杨志忠.数字电子技术[M].北京：高等教育出版社，2008.06.