Multisim在数字逻辑电路中的应用

第8章 Multisim在数字逻辑电路中的应用 1) 原理 两个一位十进制数相加，若考虑低位来的进位，其和应
为0～19，8421BCD码加法器的输入、输出都采用8421BCD码
表示，其进位规律为逢十进一，而74HC283D是按两个四位二 进制数进行运算的，其进位规律为逢十六进一，故二者的进
位关系不同，当和数大于9时，8421BCD码应产生进位，而十
8-7中器件U4所示。U4中A、B、C是地址输入端，G1、G2A、
G2B是使能端，Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7是输出端，且输出低 电平有效。输入变量的每一种取值组合只能使某一个输出有
效。
第8章 Multisim在数字逻辑电路中的应用 例8.2 用集成3-8译码器74LS138D组成一位全加器完成
C4
74HC283D
图8-6 一位8421BCD码加法电路
第8章 Multisim在数字逻辑电路中的应用
8.3 译码器及其应用
常见的MSI(中规模集成电路)译码器有二进制译码器(如 2-4、3-8、4-16译码器等)和二-十进制译码器(也称作4-10译 码器)等。MSI译码器74LS138是3-8译码器，其逻辑符号如图
其中，A、B分别为加数和被加数；C为低位向本位产生的 进位；Fi为相加的和；Ci+1为本位向高位产生的进位。
第8章 Multisim在数字逻辑电路中的应用 2) 创建电路 (1) 在元(器)件库中单击TTL，再单击74LS系列，选中
74LS138D，单击OK确认。这时会出现一个器件，拖到指定
位置点击即可。 (2) 在元(器)件库中单击MISC，再单击门电路，选中四输 入与非门NAND4, 单击OK确认，用两个与非门实现逻辑函数。 (3) 在元(器)件库中单击显示器件，选小灯泡来显示数据。
10 12 A4 SUM 4 13 14 A3 SUM 3 3 1 DCD_HEX 5 A2 SUM 2 4 A1 SUM 1 11 B4 4 3 2 1 15 B3 2 B2 6 B1 7 9 C0 C1 74HC283D XWG2
9 10 &
U8C 8
U1 9 4 3 2 1 DCD _HEX
U8B 7400N 3 U8A 1 & 4 6 3 2 & 5 7400N U3D 7410N 12 & 11 13 7400N
六进制还不可能产生进位。为此应对结果进行修正Leabharlann Baidu当结果 大于9时，需要加6(0110B)修正。故修正电路应含一个判9电路， 当结果大于9时对结果加0110，小于等于9时加0000。
第8章 Multisim在数字逻辑电路中的应用 大于9的数是最小项的m10～m15，除了上述情况大于9 时外，如相加结果产生了进位位，其结果必定大于9，因此
5V
Y5 Y6 Y7 74LS138D
图8-7 74LS138D译码器构成一位全加器
第8章 Multisim在数字逻辑电路中的应用 3) 观测输出 双击Word Genvertor(字信号发生器)图标，在Address(地
址)区，起始地址(Initial栏)设为0000，终止地址(Final栏)设为
大于9的条件为
F C4 SUM4 SUM3 SUM4 SUM2 C4 SUM4 SUM3 SUM4 SUM2
全加器74HC283D的A4A3A2A1、B4B3B2B1为两个四位
二进制数输入端，SUM1、SUM2、SUM3、SUM4为相加的
和，C0为低位来的进位，C4为向高位产生的进位。
8.4 数据选择器及其应用
集成数据选择器(MUX)74LS151D(八选一)、74LS153D(双 四选一)是较常用的数据选择器。双四选一数据选择器 74LS153D包含了两个四选一MUX，地址输入端A1和A0由两 个MUX公用。每个MUX各有四个数据输入端，一个使能端EN 和一个输出端Y。74LS153D的逻辑符号如图8-8中器件U3所示。 U3中最上边的1端和0端分别对应芯片管腿2和14脚，是地址A1 和A0的输入端；EN对应芯片管腿1、15脚，是使能端，且输入 低电平有效；0端、1端、2端、3端分别对应芯片管腿6、5、4、 3脚，是数据1D0、1D1、1D2、1D3的输入端，芯片管腿10、11、 12、13脚是数据2D0、2D1、2D2、2D3的输入端；芯片的7端和 9端分别是输出端1Y和2Y。
第8章 Multisim在数字逻辑电路中的应用 单个四选一MUX的输出函数为
Y A1 A 0 D0 A1A 0 D1 A1 A 0 D 2 A1A 0 D3
数据选择器用途很多，可以实现组合逻辑函数、多路信 号分时传送、并/串转换、产生序列信号等。
第8章 Multisim在数字逻辑电路中的应用
8.1 数字逻辑电路的创建
1．创建数字逻辑电路 (1) 在元(器)件库中单击TTL，再单击74系列，选中非门 7404N芯片，单击OK确认。这时会出现图8-1所示窗口，该窗 口表示7404N这个芯片里有六个功能完全相同的非门，可以选 用Section A、B、C、D、E、F六个非门中的任何一个。单击 任何一个即可选定一个非门，若不用时单击Cancel。 (2) 同理，在元(器)件库中单击TTL，再单击74系列，选 中或门7432N和与非门7400N芯片。
按逐个加1递增的方式进行编码。
在Trigger区，点击按钮Internal，选择内部触发方式。
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XWG1 U5 DCD _HEX U9 4 3 2 1 U2 U6 U7 12 A4 14 A3 3 A2 5 A1 11 B4 16 B3 2 B2 6 B1 7 C0 SUM SUM SUM SUM 10 4 13 3 1 2 14 1 4 3 2 1 DCD _HEX
最下面一行所示。
，则真
值表转换到最简表达式，得到电路的最简表达式，如图8-4中
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图8-4 最简表达式
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4．用逻辑转换仪得到用与非门构成的电路 双击逻辑转换仪，再点击 ，则表
达式转换到与非门，得到用与非门构成的电路，如图8-5所 示。
两个一位二进制数的加法运算。
1) 原理
两个一位二进制数的加法运算的真值表如表8-1所示。
第8章 Multisim在数字逻辑电路中的应用 表8-1 全加器的真值表
C 0 0 0 0 1 1 1 1 B 0 0 1 1 0 0 1 1 A 0 1 0 1 0 1 0 1 Fi 0 1 1 0 1 0 0 1 Ci+1 0 0 0 1 0 1 1 1
第8章 Multisim在数字逻辑电路中的应用
第8章 Multisim在数字逻辑电路中的应用
8.1 数字逻辑电路的创建 8.2 全加器及其应用 8.3 译码器及其应用 8.4 数据选择器及其应用 8.5 组合逻辑电路的冒险现象 8.6 触发器 8.7 同步时序电路分析及设计 8.8 集成异步计数器及其应用 8.9 集成同步计数器及其应用 8.10 移位寄存器及其应用 8.11 电阻网络DAC设计 8.12 555定时器及其应用 8.13 数字电路综合设计——数字钟 8.14 数字电路综合设计——数字式抢答器 8.15 数字电路综合设计——数字频率计 习题
为了便于观察，可将输入、输出信号均接入小灯泡。
第8章 Multisim在数字逻辑电路中的应用 (4) 在元(器)库中单击Word Genvertor(字信号发生器)， 拖到指定位置，用它产生数码。 (5) 在元(器)件库中单击Sources(信号源)，选中电源VCC 和地，双击电源VCC图标，设置电压为5 V。使能端G1接电
第8章 Multisim在数字逻辑电路中的应用 2) 创建电路 用字信号发生器产生8421BCD码，并用显示器件显示
8421BCD码。
(1) 在元(器)件库中单击CMOS，再单击74HC系列，选中 74HC283D, 单击OK确认。这时会出现一个器件，拖到指定 位置点击即可。 (2) 在器件库中单击TTL，再单击74系列，选中二输入与
0007。 在Controls(控制)区，点击Cycle按钮，选择循环输出方 式。点击Pattern按钮，在弹出的对话框中选择Up Counter选 项，按逐个加1递增的方式进行编码。
在Trigger区，点击按钮Internal，选择内部触发方式。
在Frequency区，设置输出的频率为1 kHz。
第8章 Multisim在数字逻辑电路中的应用 运行仿真开关，可以观察运算结果。探测器发光表示数 据为“1”，不发光表示数据为“0”。其中，X1、X2表示加数、 被加数；X5表示低位向本位产生的进位；X4表示相加的和； X3表示本位向高位产生的进位。
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双击逻辑转换仪，再点击 转换到真值表，得到电路的真值表如图8-3所示。 ，则电路
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图8-3 数字逻辑电路的真值表
第8章 Multisim在数字逻辑电路中的应用 3．用逻辑转换仪对图8-2所示电路直接进行逻辑函数的 化简以得出最简表达式
双击逻辑转换仪，再点击
XLC1
A:B
1 2 4 U2B 6 & 5 7400N U3A 1 1 2 7404N
U2A & 7400N 3 1 ≥1 3 2 7432N U1A
9 & 8 10 7400N
U2C
图8-2 数字逻辑电路
第8章 Multisim在数字逻辑电路中的应用
2．用逻辑转换仪得到图8-2所示电路的真值表
第8章 Multisim在数字逻辑电路中的应用 (3) 在仪器库中单击Logic converter(逻辑转换仪)，这时会 出现一个仪器，拖到指定位置点击即可。
(4) 输入信号接逻辑转换仪的输入端A，B，C，…，输出
信号接逻辑转换仪的输出端(OUT)。连接电路如图8-2所示。
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ABC
& &
&
& &
图8-5 用与非门构成的电路
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8.2 全加器及其应用
例8.1 码表示。 用74HC283D设计一个8421BCD码加法电路，完成
两个一位8421BCD码的加法运算。输入、输出均采用8421BCD
源VCC，G2A、G2B接地。连接电路如图8-7所示。
第8章 Multisim在数字逻辑电路中的应用
X1X2X5 2.5 V 2.5 V XWG2 16 0 0 0 0 X X X X 31 T R 15 0 2.5 V 1 2 3 VCC 6 4 5 U4 A B C & G1 G2B G2A Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 15 14 13 12 11 10 9 7 U6 & NAND4 X3 1V U5 & NAND4 X4 1V
第8章 Multisim在数字逻辑电路中的应用 3) 观测输出 双击Word Genvertor(字信号发生器)图标，对面板上的各
个选项和参数进行适当设置：
在Address(地址)区，起始地址(Initial栏)为0000，终止地 址(Final栏)为0009。 在Controls(控制)区，点击Cycle按钮，选择循环输出方 式。点击Pattern按钮，在弹出对话框中选择Up Counter选项，
非门7400N和三输入与非门7410N芯片。
第8章 Multisim在数字逻辑电路中的应用 (3) 在右侧仪器库中单击Word Genvertor(字信号发生器)， 这时会出现一个仪器，拖到指定位置点击即可。
(4) 在器件库中单击显示器件，选中数码管, 单击OK确认。
这时会出现一个器件，拖到指定位置点击即可。为了便于观 察，可将输入、输出信号均接入数码管。由此得到具有修正 电路的8421BCD码加法电路，如图8-6所示。
第8章 Multisim在数字逻辑电路中的应用 由全加器的真值表显然有：
Fi (A, B, C) m(1,2,4,7) m1 m 2 m 4 m 7 Y1 Y2 Y4 Y7 C i 1 (A, B, C) m(3,5,6,7) m 3 m 5 m 6 m 7 Y3 Y5 Y6 Y7