基于Logic Converter的組合邏輯電路設計

閔衛鋒　徐靜　馬安良

【摘 要】介紹了虛擬儀器Logic Converter的主要特點和使用方法，并以典型組合邏輯電路進行分析。實例表明，基于Logic Converter的組合邏輯電路設計不僅方便、簡潔，而且大大提高了學生的學習興趣，鞏固了課程教學效果。

【關鍵詞】邏輯轉換儀；組合邏輯電路；化簡；變換

【Abstract】The main characteristic and using method of virtual instrument-Logic Converter are introduced，There are some typical combinational logic circuit in it.Example analysis shows that，Based on design of Combinational Logic Circuit based on Logic Converter is not only convenient， concise，and greatly improve the students interest in learning，strengthen the teaching effect.

【Key words】Logic Converter；Combinational logic Circuit；Simplify；Conversion

0 引言

組合邏輯電路設計作為數字電路的重要組成部分，不僅是對所學過的組合邏輯電路圖、真值表和邏輯函數表達式的鞏固和應用，而且是后續課程學習的重要基礎。然而筆者在以往數字電路的教學工程中發現，學生對組合邏輯電路的設計學習掌握比較困難，究其原因是在組合邏輯電路設計過程中，邏輯函數化簡和變換環節成了學生掌握該重要知識點的攔路虎。

通過筆者十余年的教學實踐證明，將Logic Converter應用于組合邏輯電路設計的教學過程中，不但可使其變得方便、簡潔，而且大大提高了學生的學習興趣，鞏固了課程教學效果，為后續課程的學習進一步奠定了基礎。

1 Logic Converter

Logic Converter（邏輯轉換儀）是仿真工具軟件Multisim特有的虛擬儀器之一，不僅在現實中沒有這種儀器，而且在當前其他的仿真軟件中也沒有，可謂名副其實的虛擬儀器。但它可以非常方便的實現邏輯電路、真值表和邏輯函數表達式的相互轉換。Logic Converter在Multisim軟件中的圖標和雙擊鼠標后的面板如圖1所示。

圖1所示Logic Converter面板共分為4個分區，最上面的A～H為8個輸入端，如邏輯變量需要3個，需用鼠標左鍵點擊A、B、C 3個對應輸入端即可；中間左邊空白區為顯示區，共分3個顯示欄，左邊顯示輸入變量取值所對應的個數，中間顯示輸入變量的各種二進制取值的組合，右邊顯示邏輯函數輸出對應的邏輯值；右邊的Conversions區為邏輯轉換區，通過點擊鼠標左鍵方便的實現邏輯電路、真值表和邏輯函數表達式等功能的相互轉換；最下面空白長條區為邏輯函數表達欄，用于邏輯函數表達式的顯示或輸入。

2 組合邏輯電路設計

組合邏輯電路設計是指根據提出的邏輯功能要求，設計出一個最佳的邏輯電路去滿足該邏輯要求的過程。組合邏輯電路的一般設計步驟如圖2所示。

在圖2所示的5個步驟中，邏輯函數化簡和變換之所以成為學生學習組合邏輯電路設計的攔路虎，是因為邏輯函數的代數法化簡，不但要求學生熟練的掌握邏輯函數的相關定律和規則，而且要有一定的技巧，特別對于化簡得到的是否為最簡式往往很難以確定。此時，大家都會想到卡諾圖不是可以解決是否為最簡式的這一問題嗎？但常常是卡諾圖的邏輯相鄰和“畫圈”使得學生望而卻步。

3 基于Logic Converter組合邏輯電路設計

下面就以數字電路中常見的血型配對指示器為例，采用Logic Converter對其進行設計。問題提出：設計一個血型配對指示器。輸血時供血者和受血者的血型配對情況如圖3所示，即同一血型之間可以相互輸血；AB型受血者可以接受任何血型的輸出；O型輸血者可以給任何血型的受血者輸血。要求當受血者血型與供血者血型符合要求時綠指示燈亮，否則紅指示燈亮。

根據提出的邏輯問題，按照圖2所示的組合邏輯電路設計步驟，首先對題目進行邏輯抽象，如表1所示。

打開Multisim軟件，用鼠標左鍵雙擊Logic Converter圖標后，得到其面板如圖4右邊所示，依據血型配對的邏輯抽象，點擊A、B、C、D4個輸入端，其對應的16種邏輯狀態隨即顯示出來，同時在顯示區的最右邊出現了16個，如圖4左邊所示，此時只需按周題目的邏輯要求逐一用鼠標單擊所對應的邏輯狀態，即完成了圖2中的列真值表的過程，其結果如圖4右邊所示。

根據真值表寫出邏輯函數表達式，只需點擊Conversions區的（從真值表到表達式）按鈕，這時在面板底部邏輯表達式欄將出現對應的用標準的與或式表示的邏輯函數表達式，如圖5左邊所示，其中表達式中的A表示邏輯變量A反變量，即為。

從所得到的邏輯表達式可看出，其為9項4個變量的與或表達式，如果借助代數法化簡，不僅工作量大，而且不易得到最簡式，即使采用邏輯圖化簡，也需要大量時間和精力去完成，而采用Logic Converter來化簡該函數，同樣只需只需點擊Conversions區的（從真值表到簡化表達式）按鈕，這時在面板底部邏輯表達式欄將出現對應的用最簡與或式表示的邏輯函數表達式，如圖5右邊所示。

最后，只需點擊Conversions區的（從真值表得到邏輯電路圖）按鈕，這時在Multisim編輯區的左上方得到由與門、或門和非門組成的圖5右邊所示的用最簡與或式表示的邏輯函數電路圖，如圖6虛線框內所示。其中輸出端Y所連接的紅、綠燈為后期驗證所增加的。

可見，基于Logic Converter組合邏輯電路設計，只需要輕輕的點擊鼠標就可將學生在學習組合邏輯電路設計的攔路虎—邏輯函數化簡變得方便、高效。

4 結束語

基于Logic Converter組合邏輯電路設計，不但使其變的簡單、高效、快捷，而且提高了學的學習興趣，同時對于鞏固課程教學效果，培養學生自主學習和計算機操作能力等都具有顯著效果，也符合當今教學過程中借助計算機輔助教學的趨勢。

【參考文獻】

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[責任編輯：田吉捷]