基于multisim 的四人表决器的设计与仿真

季丽琴

（苏州健雄职业技术学院 电子信息学院， 江苏 太仓215400）

0 引 言

组合逻辑电路是数字系统中逻辑电路形式的一种，它的特点是电路任何时刻的输出状态只取决于该时刻输入信号的组合，而与电路的历史状态无关。组合逻辑电路的设计是在给定命题的情况下，通过逻辑设计，选择合适的电子元器件，搭接成所要实现的逻辑电路。 通常情况下，设计组合逻辑电路的步骤如图1 所示。

图1 组合逻辑电路的设计流程Fig. 1 Design flow of combinational logic circuit

根据设计任务的要求，建立输入、输出变量，并列出真值表，利用公式化简法或卡诺图化简法求出最简逻辑表达式，根据实际选用的逻辑门电路类型修改最简逻辑表达式，画出逻辑图，最后利用multisim［1-7］（没看懂为啥这么多引用）虚拟仿真平台来验证设计的正确性。 本文基于组合逻辑电路设计原理，设计并完成四人表决器的仿真测试。 实验结果表明该表决系统运行正确。

1 四人表决器的设计

四人表决器的工作原理如下：设比赛共有4 名裁判A、B、C、D，当3 名或及3 名以上裁判表决同意时，输出指示灯Y 才会亮，否则，输出指示灯均为灭。

（1）列出真值表。 根据设计，列出真值表如表1所示。

表1 四人表决器的真值表Tab. 1 Truth table of four person voter

（2）化简表达式。 根据表1 可以得到：

对该表达式两次取反，根据摩根定律，化简为最简的与非-与非式：

从该表达式可以看出，可以利用5 个四输入与非门74LS20 来实现。

（3）74LS20 简介。 74LS20 是双4 输入与非门集成电路，常用在各种数字电路或单片机系统中，其逻辑功能是完成四个输入的逻辑与非计算功能，其引脚图如图2 所示。 其中，第1 组：1、2、4、5 为输入，6 为输出；第2 组：9、10、12、13 为输入8 为输出。而3、11 两个脚为空，7 脚接GND，14 脚接Vcc。

图2 74LS20 引脚图Fig. 2 Pin diagram of 74LS20

2 四人表决器的测试

（1）逻辑仿真图。 利用Multisim 软件，选取4 个单刀双掷开关SPDT 放，调出5 组74LS20，调出探针（颜色可以任选），以其亮代表同意，以其灭代表否定。 将各元器件相连，进行仿真即可观察效果。 其仿真图如图3 所示。

（2）测试结果。 在图3 的基础上，对四人表决器进行测试，其测试结果如下： 当ABCD ＝0000 时（即没有一人同意），0，即指示灯为灭；当ABCD ＝0111 时（即有3 位裁判同意），1，即指示灯为亮；通过实验仿真测试，指示灯灭的ABCD四输入变量分别为0001、0010、0011、0100、0101、0110、1000、1001、1010、1100，指示灯亮的ABCD四输入变量分别为1011、1101、1110、1111。

图3 四人表决器的仿真图Fig. 3 Simulation diagram of four person voter

3 结束语

本四人表决器是基于组合逻辑电路设计原理设计的。 在项目的分析设计过程中，围绕电路设计的思路：“理解设计要求→列出真值表→得到逻辑表达式→化简逻辑表达式→画出逻辑图”而展开。 最后，在仿真软件Multisim 平台上，调用所需元器件，连线并完成四人表决器的仿真测试。 实验结果表明，四人表决器运行正确、稳定。