基于Logic Converter的组合逻辑电路设计

闵卫锋　徐静　马安良

【摘 要】介绍了虚拟仪器Logic Converter的主要特点和使用方法，并以典型组合逻辑电路进行分析。实例表明，基于Logic Converter的组合逻辑电路设计不仅方便、简洁，而且大大提高了学生的学习兴趣，巩固了课程教学效果。

【关键词】逻辑转换仪；组合逻辑电路；化简；变换

【Abstract】The main characteristic and using method of virtual instrument-Logic Converter are introduced，There are some typical combinational logic circuit in it.Example analysis shows that，Based on design of Combinational Logic Circuit based on Logic Converter is not only convenient， concise，and greatly improve the students interest in learning，strengthen the teaching effect.

【Key words】Logic Converter；Combinational logic Circuit；Simplify；Conversion

0 引言

组合逻辑电路设计作为数字电路的重要组成部分，不仅是对所学过的组合逻辑电路图、真值表和逻辑函数表达式的巩固和应用，而且是后续课程学习的重要基础。然而笔者在以往数字电路的教学工程中发现，学生对组合逻辑电路的设计学习掌握比较困难，究其原因是在组合逻辑电路设计过程中，逻辑函数化简和变换环节成了学生掌握该重要知识点的拦路虎。

通过笔者十余年的教学实践证明，将Logic Converter应用于组合逻辑电路设计的教学过程中，不但可使其变得方便、简洁，而且大大提高了学生的学习兴趣，巩固了课程教学效果，为后续课程的学习进一步奠定了基础。

1 Logic Converter

Logic Converter（逻辑转换仪）是仿真工具软件Multisim特有的虚拟仪器之一，不仅在现实中没有这种仪器，而且在当前其他的仿真软件中也没有，可谓名副其实的虚拟仪器。但它可以非常方便的实现逻辑电路、真值表和逻辑函数表达式的相互转换。Logic Converter在Multisim软件中的图标和双击鼠标后的面板如图1所示。

图1所示Logic Converter面板共分为4个分区，最上面的A～H为8个输入端，如逻辑变量需要3个，需用鼠标左键点击A、B、C 3个对应输入端即可；中间左边空白区为显示区，共分3个显示栏，左边显示输入变量取值所对应的个数，中间显示输入变量的各种二进制取值的组合，右边显示逻辑函数输出对应的逻辑值；右边的Conversions区为逻辑转换区，通过点击鼠标左键方便的实现逻辑电路、真值表和逻辑函数表达式等功能的相互转换；最下面空白长条区为逻辑函数表达栏，用于逻辑函数表达式的显示或输入。

2 组合逻辑电路设计

组合逻辑电路设计是指根据提出的逻辑功能要求，设计出一个最佳的逻辑电路去满足该逻辑要求的过程。组合逻辑电路的一般设计步骤如图2所示。

在图2所示的5个步骤中，逻辑函数化简和变换之所以成为学生学习组合逻辑电路设计的拦路虎，是因为逻辑函数的代数法化简，不但要求学生熟练的掌握逻辑函数的相关定律和规则，而且要有一定的技巧，特别对于化简得到的是否为最简式往往很难以确定。此时，大家都会想到卡诺图不是可以解决是否为最简式的这一问题吗？但常常是卡诺图的逻辑相邻和“画圈”使得学生望而却步。

3 基于Logic Converter组合逻辑电路设计

下面就以数字电路中常见的血型配对指示器为例，采用Logic Converter对其进行设计。问题提出：设计一个血型配对指示器。输血时供血者和受血者的血型配对情况如图3所示，即同一血型之间可以相互输血；AB型受血者可以接受任何血型的输出；O型输血者可以给任何血型的受血者输血。要求当受血者血型与供血者血型符合要求时绿指示灯亮，否则红指示灯亮。

根据提出的逻辑问题，按照图2所示的组合逻辑电路设计步骤，首先对题目进行逻辑抽象，如表1所示。

打开Multisim软件，用鼠标左键双击Logic Converter图标后，得到其面板如图4右边所示，依据血型配对的逻辑抽象，点击A、B、C、D4个输入端，其对应的16种逻辑状态随即显示出来，同时在显示区的最右边出现了16个，如图4左边所示，此时只需按周题目的逻辑要求逐一用鼠标单击所对应的逻辑状态，即完成了图2中的列真值表的过程，其结果如图4右边所示。

根据真值表写出逻辑函数表达式，只需点击Conversions区的（从真值表到表达式）按钮，这时在面板底部逻辑表达式栏将出现对应的用标准的与或式表示的逻辑函数表达式，如图5左边所示，其中表达式中的A表示逻辑变量A反变量，即为。

从所得到的逻辑表达式可看出，其为9项4个变量的与或表达式，如果借助代数法化简，不仅工作量大，而且不易得到最简式，即使采用逻辑图化简，也需要大量时间和精力去完成，而采用Logic Converter来化简该函数，同样只需只需点击Conversions区的（从真值表到简化表达式）按钮，这时在面板底部逻辑表达式栏将出现对应的用最简与或式表示的逻辑函数表达式，如图5右边所示。

最后，只需点击Conversions区的（从真值表得到逻辑电路图）按钮，这时在Multisim编辑区的左上方得到由与门、或门和非门组成的图5右边所示的用最简与或式表示的逻辑函数电路图，如图6虚线框内所示。其中输出端Y所连接的红、绿灯为后期验证所增加的。

可见，基于Logic Converter组合逻辑电路设计，只需要轻轻的点击鼠标就可将学生在学习组合逻辑电路设计的拦路虎—逻辑函数化简变得方便、高效。

4 结束语

基于Logic Converter组合逻辑电路设计，不但使其变的简单、高效、快捷，而且提高了学的学习兴趣，同时对于巩固课程教学效果，培养学生自主学习和计算机操作能力等都具有显著效果，也符合当今教学过程中借助计算机辅助教学的趋势。

【参考文献】

[1]蒋卓勤，邓玉元.Multisim2001及其在电子设计中的应用[M].西安电子科技大学出版社，2004.

[2]闵卫锋.Multisim2001在《电子技术》教学中的应用[J].杨凌职业技术学院学报，2007.

[3]朱力恒.电子技术仿真实验教程[M].电子工业出版社，2003.

[4]孙津平.数字电子技术[M].西安电子科技大学出版社，2010.

[责任编辑：田吉捷]