使用Multisim10軟件分析和仿真數(shù)字電路

陸冰

【摘 要】隨著電子技術(shù)的高速發(fā)展及計(jì)算機(jī)技術(shù)的普遍應(yīng)用，虛擬仿真技術(shù)已成為數(shù)字電路分析、設(shè)計(jì)的有效工具。Multisim是美國國家儀器有限公司推出的以Windows為基礎(chǔ)的仿真工具，適用于板級(jí)的模擬/數(shù)字電路板的設(shè)計(jì)工作。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力。由于Multisim軟件版本較多，本論文主要研究的是應(yīng)用最為廣泛的Multisim10軟件。

【關(guān)鍵詞】Multisim10軟件 數(shù)字電路 分析仿真

【教改項(xiàng)目】2015年甘肅政法學(xué)院校級(jí)教改項(xiàng)目：“工科學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力培養(yǎng)教學(xué)模式的改革與實(shí)踐”

【中圖分類號(hào)】G4 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2016）32-0047-02

Use The Multisim10 Software Analysis and Simulation of Digital Circuits

【Abstract】With the widespread use of electronic technology and the rapid development of computer technology， virtual simulation technology has become a digital circuit analysis， an effective tool for the design. The Multisim10 is introduced in Windows-based simulation tool for board-level analog / digital circuit board design from National Instruments. It contains a circuit diagram of a graphical input， the circuit hardware description language input， has a rich simulation analysis capabilities. Because Multisim software version more， this thesis research is the most widely used Multisim10 software.

【Key words】the Multisim10 software； digital circuit； analysis and simulation

第1章 Multisim10軟件簡(jiǎn)介

Multisim10軟件是一個(gè)原理電路設(shè)計(jì)、電路功能測(cè)試的虛擬仿真軟件，具有較為詳細(xì)的電路分析功能，可以完成電路的瞬態(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，以幫助設(shè)計(jì)人員分析電路的性能。

Multisim10軟件可以設(shè)計(jì)、測(cè)試和演示各種電子電路，包括電工學(xué)、模擬電路、數(shù)字電路、射頻電路及微控制器和接口電路等。利用Multisim10軟件可以實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)仿真設(shè)計(jì)與虛擬實(shí)驗(yàn)。

第2章 使用Multisim10軟件分析仿真數(shù)字電路實(shí)例

能處理數(shù)字信號(hào)的電路稱為數(shù)字電路。電路的輸出和輸入之間是一種邏輯關(guān)系。這種電路除了能進(jìn)行二進(jìn)制算術(shù)運(yùn)算外還能完成邏輯運(yùn)算和具有邏輯推理能力。由于數(shù)字電路有易于集成、傳輸質(zhì)量高、有運(yùn)算和邏輯推理能力等優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛用于計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制、通信、測(cè)量等領(lǐng)域。一般家電產(chǎn)品中，如定時(shí)器、告警器、控制器、電子鐘表、電子玩具等都要用數(shù)字電路[1]。

2.1設(shè)計(jì)思路

設(shè)計(jì)一個(gè)24或12小時(shí)制的數(shù)字時(shí)鐘；計(jì)時(shí)、顯示精確到秒；有校時(shí)功能；采用中小規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)；增加鬧鐘功能。

1. 設(shè)計(jì)思路

1）由秒時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生器、計(jì)時(shí)電路和校時(shí)電路構(gòu)成電路。

2）秒時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生器可由555定時(shí)器構(gòu)成。

3）計(jì)時(shí)電路中采用兩個(gè)60進(jìn)制計(jì)數(shù)器分別完成秒計(jì)時(shí)和分計(jì)時(shí)；24進(jìn)制計(jì)數(shù)器完成時(shí)計(jì)時(shí)；采用譯碼器將計(jì)數(shù)器的輸出譯碼后送七段數(shù)碼管顯示。

4）校時(shí)電路采用開關(guān)控制時(shí)、分、秒計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘信號(hào)為校時(shí)脈沖以完成校時(shí)。

2. 電路框圖如圖2.1所示：

2.2子模塊具體設(shè)計(jì)

1. 由555定時(shí)器構(gòu)成的1Hz秒時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生器。

由電路圖如圖2.2所示產(chǎn)生1Hz的脈沖信號(hào)作為總電路的初輸入時(shí)鐘脈沖。

2. 分、秒計(jì)時(shí)電路及顯示部分

在數(shù)字鐘的控制電路中，分和秒的控制都是一樣的，都是由一個(gè)十進(jìn)制計(jì)數(shù)器和一個(gè)六進(jìn)制計(jì)數(shù)器串聯(lián)而成的，在電路的設(shè)計(jì)中我采用的是統(tǒng)一的器件74LS160D的反饋置數(shù)法來實(shí)現(xiàn)十進(jìn)制功能和六進(jìn)制功能，根據(jù)74LS160D的結(jié)構(gòu)把輸出端的0110（十進(jìn)制為6）用一個(gè)與非門74LS00引到CLR端便可置0，這樣就實(shí)現(xiàn)了六進(jìn)制計(jì)數(shù)。

由兩片十進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器74LS160級(jí)聯(lián)產(chǎn)生，采用的是異步清零法。

顯示部分用的是七段數(shù)碼管和兩片譯碼器74LS48D。如圖2.3所示：

圖2.3 分秒計(jì)時(shí)電路

3. 時(shí)計(jì)時(shí)電路及顯示部分

由兩片十進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器74LS160級(jí)聯(lián)產(chǎn)生，采用的是同步置數(shù)法，u1輸出端為0011（十進(jìn)制為3）與u2輸出端0010（十進(jìn)制為2）經(jīng)過與非門接兩片的置數(shù)端。

顯示部分用的是七段數(shù)碼管和兩片譯碼器74LS48D。

如圖2.4所示：

圖2.4 時(shí)計(jì)時(shí)電路

4. 校時(shí)電路

校時(shí)電路采用開關(guān)控制時(shí)、分、秒計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘信號(hào)為校時(shí)脈沖以完成校時(shí)。

如圖2.5，當(dāng)開關(guān)A，B閉合，C，D斷開時(shí)，電路進(jìn)行正常的計(jì)時(shí)工作；當(dāng)開關(guān)A，B斷開，C，D閉合時(shí)，就可以自動(dòng)進(jìn)行校時(shí)。當(dāng)然也可以手動(dòng)校準(zhǔn)時(shí)間，這是需要不斷地閉合、斷開開關(guān)，每次只改變一個(gè)數(shù)。其中C是校時(shí)開關(guān)，D是較分開關(guān)，開關(guān)E用來控制秒得校準(zhǔn)，斷開時(shí)，秒顯示為0。

2.3整體電路原理圖

整體電路共分為五大模塊：脈沖產(chǎn)生部分、計(jì)數(shù)部分、譯碼部分、顯示部分、校時(shí)部分。如圖2.6所示：

2.4 使用Multisim10軟件分析仿真

由圖2.7可見，所設(shè)計(jì)的電路可以產(chǎn)生方波。

在儀表欄里選用萬用表接到555定時(shí)電路的輸出端，設(shè)置萬用表輸出為直流電壓。點(diǎn)擊運(yùn)行按鈕，由仿真結(jié)果可知脈沖輸出電壓較穩(wěn)定，開始小幅度變化，最后穩(wěn)定在3.33v。與最初設(shè)計(jì)基本相符。如圖2.8所示。

結(jié)論

由振蕩器、秒計(jì)數(shù)器、分計(jì)數(shù)器、時(shí)計(jì)數(shù)器、BCD-七段顯示譯碼/驅(qū)動(dòng)器、LED七段顯示數(shù)碼管設(shè)計(jì)了數(shù)字時(shí)鐘電路，經(jīng)過仿真得出較理想的結(jié)果，說明電路圖及思路是正確的，可以實(shí)現(xiàn)所要求的基本功能：計(jì)時(shí)、顯示精確到秒、時(shí)分秒校時(shí)。

參考文獻(xiàn)：

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