引言

組合邏輯電路的設(shè)計就是將實際的，有因果關(guān)系的問題用一個較合理、經(jīng)濟(jì)、可靠的邏輯電路來實現(xiàn)。一般來說在保證速度、穩(wěn)定、可靠的邏輯正確的情況下，盡可能使用最少的器件，降低成本是邏輯設(shè)計者的任務(wù)。本文將組合邏輯電路的設(shè)計的實例引入到EDA中，進(jìn)一步將電子設(shè)計自動化EDA(Electronic Design Automation)應(yīng)用于數(shù)字電子技術(shù)教學(xué)中，而Multisim9軟件是一個專門用于電子線路仿真與設(shè)計的EDA工具軟件，為該課程的教學(xué)和學(xué)習(xí)打下一個良好的基礎(chǔ)。

1 Multisim9軟件及其特點

Multisim9軟件是加拿大IIT公司在推出EWB基礎(chǔ)上的一款更新、更高版本的電路計與仿真軟件，可以對模擬、數(shù)字和混合電路進(jìn)行電路性能仿真和分析，作為一個高度互動且易于使用的工具，它可以幫助學(xué)生深刻理解電路理論與行為。

①直觀的圖形界面：整個操作界面就像一個電子實驗工作臺，繪制電路所需的元器件和仿真所需的測試儀器均可直接拖放到屏幕上，輕點鼠標(biāo)可用導(dǎo)線將它們連接起來，軟件儀器的控制面板和操作方式都與實物相似，測量數(shù)據(jù)、波形和特性曲線如同在真實儀器上看到的一樣。②豐富的元器件庫：Multisim9大大擴(kuò)充了EWB的元器件庫，包括基本元件、半導(dǎo)體器件、運(yùn)算放大器、TTL和CMOS數(shù)字IC、DAC、ADC及其他各種部件，且用戶可通過元件編輯器自行創(chuàng)建或修改所需元件模型。③強(qiáng)大的虛擬儀器功能。為用戶提供多種虛擬測儀器，虛擬測試儀器的面板與實際儀器相似，在平臺上可隨時調(diào)用各種儀器對電路進(jìn)測試、分析;能直接顯示有關(guān)數(shù)據(jù)或波形，具有數(shù)據(jù)存儲功能。

2 組合邏輯電路設(shè)計在EDA技術(shù)中的應(yīng)用

2.1 組合邏輯電路設(shè)計過程組合邏輯電路在邏輯功能上的特點是：這種電路在任何時刻的輸出僅僅取決于該時刻的輸入信號，而與這一時刻輸入信號作用前電路原來的狀態(tài)沒有任何關(guān)系。其電路結(jié)構(gòu)基本上由邏輯門電路組成，只有從輸入到輸出的通路，沒有從輸出反饋到輸入的回路，這類電路沒有記憶功能。組合邏輯電路設(shè)計的一般過程是：①分析事件的因果關(guān)系，并用二值邏輯的0與1列出真值表。②把真值表轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的邏輯函數(shù)。③根據(jù)電路的具體要求和器件的資源情況等因素選定器件的類型。④將邏輯函數(shù)化簡或變換成與所選用的器件類型相一致。⑤根據(jù)化簡或變換后的邏輯函數(shù)，畫出邏輯電路圖。⑥根據(jù)邏輯電路圖，用選定的器件實現(xiàn)具體的電路裝置，并進(jìn)行調(diào)試完成。

邏輯化簡是組合邏輯電路設(shè)計的關(guān)鍵步驟之一。但最簡設(shè)計不一定是最佳的，一般情況在保證速度，穩(wěn)定可靠與邏輯關(guān)系清晰的前提下，應(yīng)盡量使用最少的器件，以降低成本，減少體積。

2.2 應(yīng)用舉例①舉重裁判判決電路。A、B、C三個舉重裁判對運(yùn)動員成績判決，其中A為主裁，具有否決權(quán)。當(dāng)兩個以上裁判認(rèn)可時(須含有主裁)，運(yùn)動員成績有效，用與非門實現(xiàn)。分析設(shè)計要求，列出真值表。設(shè)A、B、C三個裁判對運(yùn)動員成績進(jìn)行判決，同意用1表示，不同意用0表示，Y為表決結(jié)果，同意用1表示，不同意用0表示，同時還應(yīng)考慮A為主裁，具有否決權(quán)。②由真值表寫出邏輯表達(dá)式Y(jié)=ABC+ABC+ABC。③由卡諾圖化簡后，變換為與非表達(dá)式。④根據(jù)輸出邏輯函數(shù)畫邏輯圖。

2.3 測試電路創(chuàng)建本文中的電路測設(shè)電路圖3所示，具體步驟如下：

①在元器件庫中單擊Sources，列表中選中VCC，單擊OK按鈕確認(rèn)取出電源5V。②其他元器件依次類推，可參照以下說明使用。1)UIA、UIB、UIC與非門在TTL74LS→中選擇74LSOON。2)J1、J2、J3開關(guān)在Electro_Mechanical→Component Browser→SPDT_SB0 3)X1指示燈在Indicators→中選擇PROBE_DIC_RED。

2.4 測試方法說明及結(jié)果觀察啟動Multisim的仿真開關(guān)后，將開關(guān)分別設(shè)置為key=B、key=A、key=C，同時右邊輸出指示燈設(shè)置為Y，根據(jù)鍵盤字母的敲擊，Y指示燈開始變化，從000至111循環(huán)顯示，本例顯示的是當(dāng)ABC=91時，判決結(jié)果正確，指示燈Y照亮，剩下的情況以此類推。

3 結(jié)論

綜上所述，組合邏輯電路設(shè)計的例子很多，只有在不斷設(shè)計中才能找到學(xué)習(xí)的樂趣，通過EDA軟件的使用，切實感受到了EDA軟件功能的強(qiáng)大，為我們設(shè)計出更多更好的組合邏輯電路實例打下了堅實的基礎(chǔ)，更進(jìn)一步加深了EDA軟件在教學(xué)中的應(yīng)用，為我們在電子電路的讀圖及分析電子電路的能力方面帶來了幫助。