数字逻辑系统与设计.DOC

数字逻辑系统与设计是大学本科二年级测控技术与仪器等非电类专业必修课程，属于专业基础课。其任务是使学生掌握数字逻辑系统与设计的工作原理和分析方法，能对主要的逻辑部件进行分析和设计，学会使用标准的集成电路和高密度可编程逻辑器件，掌握数字系统的基本设计方法，为进一步学习后续课程打下坚实的基础。 本课程采用Multisim 9工具进行各种虚拟仿真实验。 (1) 用Multisim 9 设计组合逻辑电路 已知逻辑函数F的真值表如表1所示，试用Multisim 9 求出F的函数式，并画出能实现该功能的电路。 表1 A B C F 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1．启动Multisim 9 程序，在用户界面右侧的工具栏中找到“逻辑转换器”按钮，点击逻辑转换器按钮，屏幕上便出现如图1所示左上方所示的逻辑转换器图标。双击逻辑转换器图标，屏幕上出现如图1中右边所示的逻辑转换器操作窗口。 图1 用Multisim 9 实现将真值表转换为逻辑函数式 2．将表1所示的真值表键入到逻辑转换器操作窗口左半部分的表格中，然后点击逻辑转换器操作窗口右半部分的上边第三个按钮，经过化简后的函数式就显示在逻辑转换器操作窗口底部一栏中，得到F=AB+BC+AC； 3．点击逻辑转换器操作窗口右半部分的第五个按钮，即可得到实现表1所示逻辑功能的电路，如图2所示（Multisim 9中所采用的器件符号为特定外形符号）。 图2 用Multisim 9 设计的实现表4-22所示逻辑功能的电路 (2) 用Multisim 9 分析时序逻辑电路 1．在Multisim 9 中选用TTL器件库中的74161N、反相器7404N及与非门7420N；在电源库中选用直流电源VCC、电压脉冲源V1和地构成图1中的电路，并接入逻辑分析仪XLA1，如图2所示（Multisim 9 中元器件符号为特定外形符号）。图3中的QA、QB、QC、QD分别与图1中的Q0、Q1、Q2、Q3相对应。 图3 用Multisim 9 构建图1的电路 2．利用Multisim 9 中的逻辑分析仪对计数器的时钟波形和输出波形进行观测，得到图4所示的波形图。分析波形图可见，每7个时钟周期输出波形就重复一遍，在7420的输出端产生一个进位输出脉冲。因此这是一个七进制计数器。 图4 用Multisim 9 中的逻辑分析仪分析图1电路的波形图 3．从逻辑分析仪给出的QA、QB、QC、QD的波形图，还可以画出电路的状态转换图，如图5所示。 图5 图1电路的有效状态图 4．在电路的输出端用探测器DCD-HEX来显示数据，通过显示的数据循环的结果可得出时序逻辑电路的逻辑功能。如图6所示。 图6 用Multisim 9 中的探测器显示图1电路的仿真结果