基于multisim 的四人表決器的設(shè)計與仿真

季麗琴

（蘇州健雄職業(yè)技術(shù)學(xué)院 電子信息學(xué)院， 江蘇 太倉215400）

0 引 言

組合邏輯電路是數(shù)字系統(tǒng)中邏輯電路形式的一種，它的特點是電路任何時刻的輸出狀態(tài)只取決于該時刻輸入信號的組合，而與電路的歷史狀態(tài)無關(guān)。組合邏輯電路的設(shè)計是在給定命題的情況下，通過邏輯設(shè)計，選擇合適的電子元器件，搭接成所要實現(xiàn)的邏輯電路。 通常情況下，設(shè)計組合邏輯電路的步驟如圖1 所示。

圖1 組合邏輯電路的設(shè)計流程Fig. 1 Design flow of combinational logic circuit

根據(jù)設(shè)計任務(wù)的要求，建立輸入、輸出變量，并列出真值表，利用公式化簡法或卡諾圖化簡法求出最簡邏輯表達(dá)式，根據(jù)實際選用的邏輯門電路類型修改最簡邏輯表達(dá)式，畫出邏輯圖，最后利用multisim［1-7］（沒看懂為啥這么多引用）虛擬仿真平臺來驗證設(shè)計的正確性。 本文基于組合邏輯電路設(shè)計原理，設(shè)計并完成四人表決器的仿真測試。 實驗結(jié)果表明該表決系統(tǒng)運行正確。

1 四人表決器的設(shè)計

四人表決器的工作原理如下：設(shè)比賽共有4 名裁判A、B、C、D，當(dāng)3 名或及3 名以上裁判表決同意時，輸出指示燈Y 才會亮，否則，輸出指示燈均為滅。

（1）列出真值表。 根據(jù)設(shè)計，列出真值表如表1所示。

表1 四人表決器的真值表Tab. 1 Truth table of four person voter

（2）化簡表達(dá)式。 根據(jù)表1 可以得到：

對該表達(dá)式兩次取反，根據(jù)摩根定律，化簡為最簡的與非-與非式：

從該表達(dá)式可以看出，可以利用5 個四輸入與非門74LS20 來實現(xiàn)。

（3）74LS20 簡介。 74LS20 是雙4 輸入與非門集成電路，常用在各種數(shù)字電路或單片機系統(tǒng)中，其邏輯功能是完成四個輸入的邏輯與非計算功能，其引腳圖如圖2 所示。 其中，第1 組：1、2、4、5 為輸入，6 為輸出；第2 組：9、10、12、13 為輸入8 為輸出。而3、11 兩個腳為空，7 腳接GND，14 腳接Vcc。

圖2 74LS20 引腳圖Fig. 2 Pin diagram of 74LS20

2 四人表決器的測試

（1）邏輯仿真圖。 利用Multisim 軟件，選取4 個單刀雙擲開關(guān)SPDT 放，調(diào)出5 組74LS20，調(diào)出探針（顏色可以任選），以其亮代表同意，以其滅代表否定。 將各元器件相連，進行仿真即可觀察效果。 其仿真圖如圖3 所示。

（2）測試結(jié)果。 在圖3 的基礎(chǔ)上，對四人表決器進行測試，其測試結(jié)果如下： 當(dāng)ABCD ＝0000 時（即沒有一人同意），0，即指示燈為滅；當(dāng)ABCD ＝0111 時（即有3 位裁判同意），1，即指示燈為亮；通過實驗仿真測試，指示燈滅的ABCD四輸入變量分別為0001、0010、0011、0100、0101、0110、1000、1001、1010、1100，指示燈亮的ABCD四輸入變量分別為1011、1101、1110、1111。

圖3 四人表決器的仿真圖Fig. 3 Simulation diagram of four person voter

3 結(jié)束語

本四人表決器是基于組合邏輯電路設(shè)計原理設(shè)計的。 在項目的分析設(shè)計過程中，圍繞電路設(shè)計的思路：“理解設(shè)計要求→列出真值表→得到邏輯表達(dá)式→化簡邏輯表達(dá)式→畫出邏輯圖”而展開。 最后，在仿真軟件Multisim 平臺上，調(diào)用所需元器件，連線并完成四人表決器的仿真測試。 實驗結(jié)果表明，四人表決器運行正確、穩(wěn)定。