8、数字电路的EWB仿真举例

8、数字电路的EWB仿真举例

8.1 组合逻辑电路分析

图8.1—1 被测试的组合逻辑电路

按图8.1—1所示，创建一组合逻辑电路，输入变量A、B、C分别由三只开关[D]、[E]、[F]控制接入电平的高、低。输出端L由指示灯的亮、灭表示高、低电平。将测试结果输入到逻辑转换仪真值表区（见图8.1—2），选择真值表→简化表达式转换方式，得到简化逻辑

=++）如图8.1—2逻辑转换仪逻辑表达式栏所示，选择表达式→逻辑表达式（L A B C

电路转换方式可得到如图8.1—3(a)所示的逻辑电路,若选择表达式→与非逻辑电路转换方式则可得到如图8.1—3(b)所示全部由与非门组成的逻辑电路。

图8.1—2 被测试电路的真值表与简化逻辑表达表达式

图8.1—3被测组合逻辑电路两种形式的简化电路

要获取给定组合逻辑电路的真值表，除了可以用上述直接测试的方法以外，还可以将创建好的逻辑电路输入端连接至逻辑转换仪的输入端，将电路的输出端连接至逻辑转换仪的输出端，如图8.1—4所示。然后选择电路→真值表转换方式直接获取真值表,再选择真值表→简化逻辑表达式转换方式，获得简化的逻辑表达式，最后根据需要选择表达式→逻辑电路，或者表达式→与非逻辑电路获得简化的逻辑电路。

图8.1—4 利用逻辑转换仪获取给定电路的真值表

8.2 组合逻辑电路设计

一般组合逻辑电路设计过程可归纳为：分析给定问题列出真值表，由真值表求得简化的逻辑表达式，再根据表达式画出逻辑电路。这一过程可借助逻辑转换仪完成。

例．试设计一个路灯控制逻辑电路，要求在四个不同的地方都能独立的控制路灯的亮灭。

解：设该逻辑电路四个输入变量为A、B、C、D，分别由[E]、[F]、[G]、[H]四个开关控制，接入高电平（+5V）作为逻辑“1”，接入低电平（“地”）作为逻辑“0”。逻辑电路输出端L接一指示灯模拟所控制的路灯，输出高电平（逻辑“1”）时指示灯亮，输出低电平（逻辑“0”）时指示灯灭。

1. 打开逻辑转换仪面板，在真值表区点击A、B、C、D四个逻辑变量建立一个四变量真值表，根据逻辑控制要求在真值表区输出变量列中填入相应逻辑值（见图8.2—1）。

2．点击逻辑转换仪面板上“真值表→简化逻辑表达式”按钮，求得简化的逻辑表达式如图8.2—1逻辑转换仪面板底部逻辑表达式栏所示。

图8.2—1 真值表与简化逻辑表达式

3．点击逻辑转换仪面板上“表达式→电路”按钮，获得逻辑电路如图8.2—2(虚线以下部分)所示。

图8.2—2 四开关路灯控制逻辑电路

4．逻辑功能测试：在通过逻辑转换仪获得的逻辑电路四个输入端接入四个开关，用来选择“+5V”或“地”，输出端L接指示灯，如图8.2—2虚线以上部分所示。按图8.2—1中真值表的状态选择不同的开关状态组合，观察指示灯的亮灭可对真值表的状态逐一验证。

说明：按照以上设计思路，读者可自行设计多数人表决电路、奇校验电路、偶校验电路等典型组合逻辑电路，上述逻辑电路实际上也可视为一四位奇校验电路。

8.3 组合逻辑部件功能测试

通过对逻辑部件的功能测试，有助于加深对该部件逻辑功能的理解，为熟练应用该部件打下基础，同时进一步熟悉有关测试仪器的使用方法。

例1. 全加器逻辑功能测试：

1. 打开EWB的主界面，从数字器件库中调出全加器，再从仪器库中调出逻辑转换仪，将全加器的输入端A、B、C I分别与逻辑转换仪输入端A、B、C相连，将全加器的输出端Σ与C O通过选择开关S与逻辑转换仪输出端相连。

2. 点击(选中)全加器，再点击帮助按钮（?），得到图8.3—2所示全加器的功能表。

3. 通过选择开关S将全加和(Σ)端连至逻辑转换仪输出端，双击逻辑转换仪图标，展开逻辑转换仪面板，单击逻辑电路→真值表按钮可获得图8.3—3所示全加和真值表，单击真值表→简化表达式按钮可获得简化的逻辑表达式（如图8.3—3逻辑转换仪表达式栏所示）。

4. 通过选择开关S将全加器进位输出端C O与逻辑转换仪输出端相连，展开逻辑转换仪面板，单击逻辑电路→真值表按钮可获得图8.3—4所示全加进位真值表，单击真值表→简化表达式按钮可获得简化的逻辑表达式（如图8.3—4逻辑转换仪表达式栏所示）。

图8.3—1 全加器测试电路

图8.3—2 全加器电路功能表

图8.3—3 全加和真值表与逻辑表达式

图8.3—4 全加器进位真值表及逻辑表达式

5．将测试所得真值表与图8.3—2所示真值表进行对比，检验测试结果。

例2. 多路数据选择器功能测试：

1. 在EWB主界面中打开数字器件库，选择八选一数据选择器74151，其功能表如图8.3—5所示，逻辑符号参见图8.3—6。功能表中C、B、A为通道地址选择。为使能端，低电平有效。Y为数据输出端，W为反相数据输出端。

图8.3—5 多路数据选择器74151功能表

2．由仪器库中调出字信号发生器和逻辑分析仪，将数据选择器的八个输入通道（D O∼D7）分别与字信号发生器的八个输出端和逻辑分析仪的八个输入端相连。将数据选择器的数据输出端（Y）和反相数据输出端（W）分别连到逻辑分析仪的两个输入端。将通道地址输入端（C、B、A）分别通过三个开关（[C]、[B]、[A]）选择高、低电平，实现通道地址编码。测试电路连接如图8.3—6所示。

图8.3—6 多路数据选择器测试电路

3. 设置字信号发生器。展开字信号发生器面板，在字信号编辑区内写入两位不同的十六进制数，图8.3—7中分别按递增和递减方式排列了两位十六进制数。选择字信号发生器的工作频率为1kHz。

4. 多路数据选择器功能测试。通过改变开关[C]、[B]、[A]的连接方式，选择多路数据选择器的一路输入通道（图8.3—6中选择了D O通道）。展开逻辑分析仪面板，按下启动开关，逻辑分析仪面板上将展现出多路数据选择器的工作波形。按下暂停按钮，可仔细观察各路波形之间的逻辑关系。可连续改变通道地址观察输出与输入通道之间的选择关系。在图8.3—6的连接方式和图8.3—7的字信号设置情况下观察到的工作波形如图8.3—8所示。

图8.3—7 字信号发生器的设置