用Multisim 仿真分析數(shù)據(jù)選擇器的工作過程

     摘 要：介紹用M ultisim 仿真軟件分析數(shù)據(jù)選擇器工作過程的方法， 即用Multisim 仿真軟件中的字組產(chǎn)生器產(chǎn)生數(shù)據(jù)選擇器的各個數(shù)據(jù)輸入信號， 字組產(chǎn)生器的字組內(nèi)容反映數(shù)據(jù)選擇器不同數(shù)據(jù)輸入端的輸入情況， 用Multisim 中邏輯分析儀多蹤同步顯示數(shù)據(jù)選擇器的各個數(shù)據(jù)輸入信號及輸出信號波形， 可直觀描述數(shù)據(jù)選擇器的數(shù)據(jù)選擇的工作過程。所述方法的創(chuàng)新點是解決了數(shù)據(jù)選擇器的工作波形無法用電子實驗儀器進(jìn)行分析驗證的問題。

　　0  引 言

　　數(shù)據(jù)選擇器是具有數(shù)據(jù)選擇功能的組合邏輯器件 ， 當(dāng)在選擇控制端加上選擇變量時， 可從多個數(shù)據(jù)輸入變量中選擇一個為輸出函數(shù)。

　　常規(guī)的硬件實驗測試數(shù)據(jù)選擇器邏輯功能的方法是， 將數(shù)據(jù)選擇器的控制端、輸入端分別接邏輯電平開關(guān)， 改變邏輯電平開關(guān)為邏輯1、邏輯0 觀測輸出函數(shù)的邏輯狀態(tài)。存在的問題是， 數(shù)據(jù)選擇關(guān)系不直觀。

　　用Mult isim 仿真軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)選擇器工作過程波形仿真分析， 用虛擬儀器中的字組產(chǎn)生器做實驗中的信號源產(chǎn)生所需的各個數(shù)據(jù)輸入變量信號， 用邏輯分析儀顯示輸入變量信號、輸出函數(shù)信號波形， 可直觀描述數(shù)據(jù)選擇器的工作過程及數(shù)據(jù)選擇關(guān)系。

　　1  數(shù)據(jù)選擇器工作過程Multisim仿真實驗方法

　　( 1) 創(chuàng)建電路

　　確定字組產(chǎn)生器產(chǎn)生數(shù)據(jù)選擇器所需的各個數(shù)據(jù)輸入變量信號、邏輯分析儀所顯示的輸入變量及輸出函數(shù)信號， 將數(shù)據(jù)選擇器的數(shù)據(jù)輸入端接字組產(chǎn)生器、選擇控制端接雙擲開關(guān)， 數(shù)據(jù)選擇器的數(shù)據(jù)輸入端及輸出端接邏輯分析儀。

　　數(shù)據(jù)選擇器從Mult isim 的TT L 數(shù)字IC 庫中找出， 雙擲開關(guān)從基本元件庫中找出， 字組產(chǎn)生器、邏輯分析儀從虛擬儀器庫中找出。

　　( 2) 設(shè)置字組產(chǎn)生器

　　確定反映數(shù)據(jù)選擇器不同數(shù)據(jù)輸入端輸入情況的字組產(chǎn)生器各個字的內(nèi)容及地址; 在字組產(chǎn)生器中輸入字組末地址、依次輸入各字組數(shù)據(jù)， 進(jìn)行字組信號的設(shè)置。

　　( 3) 仿真運行分析

　　進(jìn)行實驗仿真， 分析仿真實驗結(jié)果。

　　2  數(shù)據(jù)選擇器工作過程Multisim 仿真實驗舉例

　　以雙4 選1 數(shù)據(jù)選擇器74LS153 做為仿真實驗器件， 使用其中的1 個選擇器。

　　式中: A1 ， A0 為選擇控制變量; D0 ~ D3 為數(shù)據(jù)輸入變量; Y 為輸出函數(shù)。由式( 1) 得出表1 所示的功能表。

　　2. 1  仿真實驗電路創(chuàng)建

　　構(gòu)建仿真實驗電路如圖1 所示。

　　字組產(chǎn)生器產(chǎn)生數(shù)據(jù)選擇器的D0 ~ D3 數(shù)據(jù)輸入變量， 邏輯分析儀顯示數(shù)據(jù)選擇器的D0 ~ D3 數(shù)據(jù)輸入變量信號及Y 輸出函數(shù)信號的波形， 數(shù)據(jù)選擇器的選擇控制端A1 ， A0 的輸入狀態(tài)由開關(guān)控制。

圖1 數(shù)據(jù)選擇器仿真實驗電路。

　　2. 2  字組產(chǎn)生器輸出字組的設(shè)計

　　字組內(nèi)容反映數(shù)據(jù)選擇器不同數(shù)據(jù)輸入端的輸入情況， 輸入波形設(shè)計、字組內(nèi)容及地址如圖2 所示。

圖2  數(shù)據(jù)選擇器輸入波形設(shè)計、字組數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)地址。

　　在字組產(chǎn)生器的Address 區(qū)塊的Final 字段輸入字組數(shù)據(jù)的末地址0010， 在Edit 區(qū)塊以16 進(jìn)制( Hex字段) 依次輸入各字?jǐn)?shù)據(jù)0， 1， 2， 3， 4， 5， 6， 7， 8， 9， A， B，C， D， E， F， 0， 完成所有字信號的設(shè)置。

　　2. 3  仿真運行分析

　　邏輯分析儀顯示的波形如圖3~ 圖6 所示。

　　圖3~ 圖6 中，  7 為D0 數(shù)據(jù)輸入變量的波形;  8為D1 數(shù)據(jù)輸入變量的波形;  9 為D2 數(shù)據(jù)輸入變量的波形;  10 為D3 數(shù)據(jù)輸入變量的波形;  1 為Y 輸出函數(shù)的波形。

　　由圖3 可知， A 1A 0 = 00 時， Y 輸出函數(shù)的波形和D 0 輸入變量的波形相同， 實現(xiàn)選擇D0 作輸出。

　　由圖4 可知， A 1A 0 = 01 時， Y 輸出函數(shù)的波形和D 1 輸入變量的波形相同， 實現(xiàn)選擇D1 作輸出。

圖3  A1 A0 = 00 時的仿真實驗波形。

圖4  A1 A0 = 01 時的仿真實驗波形。

　　由圖5 可知， A1 A0 = 10 時， Y 輸出函數(shù)的波形和D 2 輸入變量的波形相同， 實現(xiàn)選擇D2 作輸出。

圖5  A1 A0 = 10 時的仿真實驗波形。

　　由圖6 可知， A1 A0 = 11 時， Y 輸出函數(shù)的波形和D 7 輸入變量的波形相同， 實現(xiàn)選擇D3 作輸出。

圖6  A1 A0 = 11 時的仿真實驗波形。

　　3  結(jié) 語

　　由于受實驗儀器的限制無法對數(shù)據(jù)選擇器工作波形進(jìn)行硬件實驗驗證， 主要是現(xiàn)有的信號發(fā)生器不能產(chǎn)生多路同步信號， 現(xiàn)有的示波器多為雙蹤示波器無法同時觀測多路波形， 用Mult isim 軟件仿真解決了這一問題。該方法具有實際應(yīng)用意義。