组合逻辑电路在实际中的应用

组合逻辑电路在实际中的应用

组合逻辑电路在实际中的应用

摘 要：组合逻辑电路的分析的关键是根据真值表能够用准确的语言把其功能全部概括出来。而组合逻辑电路的设计题最关键的步骤是如何根据题目给定的条件列出相应的真值表。Multisim9 软件是专门用于电子电路仿真与设计的EDA 软件，本文将设计一个举重裁判表决电路的组合电路实例应用到EDA 中，将理论教学与EDA 技术的结合在一起，为学习数字电子技术的理论知识拓展了空间。 关键词：组合逻辑电路；EDA；仿真分析

Combinational logic circuits application of in the practical

Abstract: Multisim9 software is specially designed for electronic circuit simulation and design of EDA software. This will design a lifting of the voting circuit circuit examples of application to EDA，the oretical teaching and EDA technologies combined，for learning theoretical knowledge of digital electronic technology to expand the space.

Key words: combinational logic circuit；EDA；simulation analysis

组合逻辑电路就是将基本逻辑门与、或、非组合起来使用的逻辑电路。它不具有记忆功能，任何时刻的输出状态，直接由当时的输入状态所决定，而与输入信号作用前的电路状态无关。常见的组合逻辑电路有与非门、或非门、异或门等，那么对组合逻辑电路的功能如何进行分析，以及如何设计出我们所需的组合逻辑电路呢？现将自己的几点做法总结如下。

分析组合逻辑电路就是对已知的一个组合逻辑电路，用逻辑代数分析它的性质，判断它的逻辑功能。一般分析的步骤为：（1）根据给定的组合逻辑电路写出各输出端的逻辑函数表达式。一般由输入到输出逐级写出逻辑函数表达式，最后得到表示输出与输入关系的函数表达式。所谓逻辑函数表达式就是用逻辑符号与或非将逻辑变量连接形成的表达式。逻辑变量一般用大写字母表示，而且只有两种取值，即逻辑“0”和“1”，这里的“0”和“1”表示事物的两种对立状态不能进行数学的加减运算。（2）将各逻辑函数表达式进行化简。对表达式化简可采用公式法和卡诺图法两种方法，化简的结果一般是最简与或表达式，所谓最简与或表达式是指相加项最少，并且每项中的变量个数最少。（3）由化简后的逻辑函数表达式列出真值表。

组合逻辑电路的设计就是将实际的，有因果关系的问题用一个较合理、经济、可靠的逻辑电路来实现。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。本文将组合逻辑电路的设计的实例引入到EDA中，进一步将电子设计自动化EDA（Electronic Design Automation）应用于数字电子技术教学中，而Multisim9 软件是一个专门用于电子线路仿真与设计的EDA 工具软件，为该课程的教学和学习打下一个良好的基础。

1 Multisim9 软件及其特点

Multisim9 软件是加拿大IIT 公司在推出EWB 基础上的一款更新、更高版本的电路计与仿真软件，可以对模拟、数字和混合电路进行电路性能仿真和分析，作为一个高度互动且易于使用的工具，它可以帮助学生深刻理解电路理论与行为。

①直观的图形界面：整个操作界面就像一个电子实验工作台，绘制电路所需

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的元器件和仿真所需的测试仪器均可直接拖放到屏幕上，轻点鼠标可用导线将它们连接起来，软件仪器的控制面板和操作方式都与实物相似，测量数据、波形和特性曲线如同在真实仪器上看到的一样。②丰富的元器件库：Multisim9 大大扩充了EWB的元器件库，包括基本元件、半导体器件、运算放大器、TTL 和CMOS 数字IC、DAC、ADC 及其他各种部件，且用户可通过元件编辑器自行创建或修改所需元件模型。③强大的虚拟仪器功能。为用户提供多种虚拟测仪器，虚拟测试仪器的面板与实际仪器相似，在平台上可随时调用各种仪器对电路进测试、分析；能直接显示有关数据或波形，具有数据存储功能。 2 组合逻辑电路设计在EDA 技术中的应用

2.1 组合逻辑电路设计过程组合逻辑电路在逻辑功能上的特点是：这种电路在任何时刻的输出仅仅取决于该时刻的输入信号，而与这一时刻输入信号作用前电路原来的状态没有任何关系。其电路结构基本上由逻辑门电路组成，只有从输入到输出的通路，没有从输出反馈到输入的回路，这类电路没有记忆功能。组合逻辑电路设计的一般过程是：①分析事件的因果关系，并用二值逻辑的0 与1 列出真值表。②把真值表转换为对应的逻辑函数。③根据电路的具体要求和器件的资源情况等因素选定器件的类型。④将逻辑函数化简或变换成与所选用的器件类型相一致。⑤根据化简或变换后的逻辑函数，画出逻辑电路图。⑥根据逻辑电路图，用选定的器件实现具体的电路装置，并进行调试完成。

逻辑化简是组合逻辑电路设计的关键步骤之一。但最简设计不一定是最佳的，一般情况在保证速度，稳定可靠与逻辑关系清晰的前提下，应尽量使用最少的器件，以降低成本，减少体积。

2.2 应用举例①举重裁判判决电路。A、B、C 三个举重裁判对运动员成绩判决，其中A 为主裁，具有否决权。当两个以上裁判认可时（须含有主裁），运动员成绩有效，用与非门实现。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。②由真值表写出逻辑表达式Y=ABC+ABC+ABC。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。

2.3 测试电路创建本文中的电路测设电路图3 所示，具体步骤如下：

①在元器件库中单击Sources，列表中选中VCC，单击OK 按钮确认取出电源

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5V。②其他元器件依次类推，可参照以下说明使用。1）U1A、U1B、U1C 与非门在TTL →74LS→中选择74LS00N。2）J1、J2、J3 开关在Electro_ Mechanical→Component Browser→SPDT_SB。3）X1 指示灯在Indicators→中选择PROBE_DIG_RED。

2.4 测试方法说明及结果观察启动Multisim 的仿真开关后，将开关分别设置为key=B、key=A、key=C，同时右边输出指示灯设置为Y，根据键盘字母的敲击，Y 指示灯开始变化，从000 至111 循环显示，本例显示的是当ABC=91 时，判决结果正确，指示灯Y 照亮，剩下的情况以此类推。 3 结论 综上所述，组合逻辑电路设计的例子很多，只有在不断设计中才能找到学习的乐趣，通过EDA 软件的使用，切实感受到了EDA软件功能的强大，为我们设计出更多更好的组合逻辑电路实例打下了坚实的基础，更进一步加深了EDA 软件在教学中的应用，为我们在电子电路的读图及分析电子电路的能力方面带来了帮助。

参考文献：

[1]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.

[2]余孟尝.数字电子技术基础简明教程[M].北京：高等教育出版社，2006.04. [3]王廷才，李怀刚.电子技术实训[M].北京：高等教育出版社，2008.05.

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/ulov.html