基于Multisim的血型匹配器的设计

基于Multisim的血型匹配器的设计
【摘要】本文以Multisim为软件平台，分别运用基本逻辑门电路和中规模集成电路数据选择器两种方法设计了血型匹配检测器，并将结果进行相互验证，证明两种方式均能够实现血型检测的电路功能，研究表明Multisim可以提高数字电路的设计效率。

【关键词】Multisim;血型匹配器;数据选择器;门电路
Multisim是由加拿大IIT公司推出的大型设计工具软件。

它不仅提供了电路原理图输入和硬件描述语言模型输入的接口和比较全面的仿真分析功能，同时还提供了一个庞大的元、器件模型库和一整套虚拟仪表。

与传统的电路设计相比，利用Multisim设计电路可以随时调整元器件参数以达到预期的要求，从而能降低电路设计成本，缩短设计周期，提高设计效率。

本文中作者提出用基本逻辑门电路：与非门、或门和数据选择器两种方法设计血型匹配器，并用Multisim10来进行设计与验证。

1.血型匹配检测血型的逻辑描述
本设计任务是设计一个血型匹配检测器。

人的血型有A、B、AB、O四种，输血时输血者的血型与受血者的血型必须符合图1中用箭头指示的授受关系。

图1 血型匹配关系
Fig1 Blood matching relations
先用AB代表输血者的血型（00为A型血、01为B型血、10为AB型血、11为O型血），CD代表受血者的血型（00为A型血、01为B型血、10为AB 型血、11为O型血），Y为输出（0为不匹配、1为匹配），那么可以列出输血、受血血型是否匹配的真值表，如表2所示：
表1 血型匹配真值表
Tab.1 The Truth Table of blood matching relations
2.运用Multisim进行组合逻辑电路的设计
组合逻辑电路设计的一般步骤为：⑴进行逻辑抽象：根据设计要求确定输入与输出逻辑变量的物理意义;（2）写出逻辑真值表，找到输出与输入的全部对应关系;（3）写出逻辑式并化简;（4）画出逻辑图;（5）采用相应的逻辑器件进行布线。

下面用两种方法进行设计：
2.1 用基本逻辑门电路实现
运行Multisim，在用户界面的左侧的虚拟仪表工具栏中找到逻辑转换器，在逻辑转换器上选用A、B、C、D四个输入，并在输出端输入相对应的血型匹配结果。

如图2所示：
图2 逻辑函数
Fig2 Logical Functions
根据真值表可以写出逻辑表达式：
（1）
图3 逻辑式化简结果
Fig3 The Simplification results of the logical functions
利用逻辑转换器操作窗口的化简按钮，可在逻辑转换器窗口的最下端得到化简的结果：
（2）
同理可以利用逻辑转换器设计组合逻辑电路图如图4所示：
图4 基于门电路的组合逻辑电路
Fig4 Combination logic circuit based on the gate circuit
2.2 用数据选择器来实现血型匹配器
数据选择器可以根据地址输入端的二进制信号，对输入端信号进行选择。

八选一数据选择器74HC151是集成的有三个地址输入端A2、A1、A0，八个数据输入端D0～D7的中规模组合逻辑电路。

74HC151数据选择器的功能可以用逻辑函数表示为：
（3）
根据公式（1）将A→A2 B→A1 C→A0
因此逻辑式可以表示为：
（4）
故：
（5）
这样只要将数据选择器的输入端进行适当的设置便可以实现电路功能。

运行Multisim，在Multisim的COMS集成电路器件库中找出74HC151、74HC04、VDD 和接地符号，并连接电路如图5：
图5 基于数据选择器的组合逻辑电路
Fig5 Combination logic circuit based on the data selector
图中～G为控制端，低电平有效，将选择信号A、B、C（即A2、A1、A0）分别接（2）式中的前三个变量，将表达式中的第四个变量接到数据选择器的输入端，具体如上，这样在数据选择器的输出端Y端就可以得到血型匹配的结果了。

用Multisim来验证逻辑功能，经过逻辑转换功能，可以得到与图2一样的逻辑真值表，可见用数据选择器也能够实现血型匹配器的功能。

3.总结
如上所述，运用Multisim可以很方便地进行数字电路的设计，基本逻辑门电路和数据选择器均可以很好地实现血型匹配器，经Multisim中的逻辑转换器验证，两种方法的最终逻辑功能相同，而用数据选择器能更加简洁地完成电路功能。

通过设计实例可以看出，利用Multisim进行数字电路设计可以极大地提高设计效率，节约实验器材，显示结果直观。

Multisim将成为为今后的电子电路设计和开发人员得力助手。

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