Multisim数电仿真计数译码和显示电路

Multisim 数字电路仿真实验电子表电路仿真汽车工程系汽13班张昊 010975实验目的用Multisim的仿真软件，对数字电路进行仿真研究实验内容电子表电路的框图如图19.3 所示，其工作要求如下：时钟输入为秒脉冲。

秒计数器为60 进制，BCD 码输出。

秒计数器的进位脉冲送给分计数器，分计数器也是60 进制，BCD 码输出。

分计数器的进位脉冲送给小时计数器，小时计数器是24 进制，BCD 码输出。

各计数器的输出送显示译码器，显示译码器的输出送七段数码管。

设一个开关，开关合向高电平（＋5V 电源），计时开始；开关合向地，各计数器清除。

电子表电路Multisim 仿真设计图如图19.4 所示。

其电路结构是：计数器芯片采用74290N,其中U1、U2 组成秒计数器，U3、U4组成分计数器，U5、U6 组成小时计数器。

显示译码器采用7448N。

开关J1控制计数和清除。

其他门电路实现进位或清除逻辑功能。

3.选做实验（1）修改图19.4 电路，实现时、分、秒的对表逻辑。

（2）自拟一个电路进行仿真实验。

电路分析本实验中最重要的部分是由两片74LS90组成100以内任意进制计数器的原理。

原实验电路图分为两部分，一是计数器部分，二是译码显示部分。

计数器部分由六个74LS90芯片组成的两个60进制计数器和一个24进制计数器级连而成，由秒脉冲使其实现对时，分，秒的计时功能。

其中通过逻辑电路保证分钟计数器的输入信号为秒计数器的进位脉冲，时计数器的输入脉冲为分计数器的进位脉冲。

另外，还具有同时手动清零的功能。

译码显示部分由译码器7448N和七段数码显示管组成，实现将计数器的值用数码显示的功能。

对原电路的改进由上述对原电路各部分功能的分析，为方便实验，在不影响其功能的前提下，我认为有几个地方可以作如下修改。

首先，可以选用四输入的带有译码电路的数码管代替原有译码显示部分，这样可以使得电路更加简洁，便于分析。

第二，原电路的进位逻辑（以秒计数器向分计数器进位为例）为当秒计数器的两个74LS90芯片分别显示6和0时将两者的输出信号作与运算后进位，这样做是保证在秒计数器为60时进位，而实际上，由于秒计数器本来是一个独立的60进制计数器，它的结构保证了会在十位数字为6，个位数字为0时清零，因此不会出现十位为6，个位不为零的情况出现，因此，只要依据十位数字判断是否进位就可以了，这样又可以大大简化原电路。

实验报告书前言•实验名称计数器、译码器和数码管显示电路•实验目的•熟悉NI Multisim 10软件的使用方法。

•学习用计数器、译码器和数码管显示电路。

•掌握计数器、数码管的使用方法。

•虚拟实验仪器及器材计数器、译码器、数码管、逻辑分析仪•实验步骤•打开Multisim10.0，依次打开菜单栏中place\component.•单击Group选框选择Sources,选择POWER_SOURCES在右边选框选择VCC，放置在制作面板。

同样路径依次放置DGND, GROUND。

选择SIGNAL_VOLTAGE_SOURCES右边选框选择CLOCK_VOLTAGE.•选择Group选框Basic.选择SWITCH\SPDT.单击OK.选择RESISTOR\1.0K .在制作面板复制7个（共8个）。

•选择Group选框All groups\74HC_6V\74HC10D_6V\OK. 选择74LS\74LS00D和74LS191D 和74LS47D.依次放置在制作面板。

也可以在Component下的选框中输入元件名字搜索。

•选择Group选框Indicators\HEX_DISPLAY\SEVEN_SGE_COM_A\OK.•在工具栏中选择Logic analyzer.(逻辑分析仪)•六步做完后显示如图：(元件可旋转，水平或垂直镜像选择合适的位置)•摆放好位置后连线。

把光标放在元器件端口出现黑色十四图标单击开始连线。

如图：•更改元件属性，双击元件Label\RefDes和Value.只更改需要更改的。

Logic analyzer(逻辑分析仪)显示如图：•当开关S1置于“2”时，数码管显示范围0到9，当开关S1置于“3”时，数码管显示范围0到6.导线“4”断开，数码管显示为0.•当删除R1-R7时，数码管能显示，•思考题：若数码管换成SEVEN_SEG_COM_K.电路如何改造才能正常显示？答：若数码管换成SEVEN_SEG_COM_K，数码管将显示不正常。

实验一逻辑门电路一、与非门逻辑功能的测试74LS20（双四输入与非门）仿真结果二、或非门逻辑功能的测试74LS02（四二输入或非门）仿真结果：三、与或非门逻辑功能的测试74LS51（双二、三输入与或非门）仿真结果：四、异或门逻辑功能的测试74LS86（四二输入异或门）各一片仿真结果：二、思考题1. 用一片74LS00实现Y = A+B的逻辑功能；2. 用一片74LS86设计一个四位奇偶校验电路；实验二组合逻辑电路一、分析半加器的逻辑功能二. 验证三线-八线译码器的逻辑功能3. 验证数据选择器的逻辑功能4.思考题（1）用两片74LS138接成四线-十六线译码器000000011000（2）用一片74LS153接成两位四选一数据选择器；（3）用一片74LS153一片74LS00和接成一位全加器（1）设计一个有A、B、C三位代码输入的密码锁（假设密码是011），当输入密码正确时，锁被打开（Y1=1），如果密码不符，电路发出报警信号（Y2=1）。

以上四个小设计任做一个，多做不限。

还可以用门电路搭建实验三触发器及触发器之间的转换1.D触发器逻辑功能的测试(上升沿)仿真结果;2.JK触发器功能测试（下降沿）Q=0Q=0略（1）（2）（3）略实验四寄存器与计数器1.右移寄存器（74ls74 为上升沿有效）2.3位异步二进制加法，减法计数器（74LS112 下降沿有效）也可以不加数码显示管3.设计性试验（1）74LS160设计7进制计数器（74LS160 是上升沿有效，且异步清零，同步置数） 若采用异步清零：若采用同步置数：（2）74LS160设计7进制计数器略（3）24进制83进制实验五 555定时器及其应用1.施密特触发器输入电压从零开始增加：输入电压从5V 开始减小：。

217 第7章 Multisim 12在数字电路中的应用和仿真 本章主要介绍Multisim 12中在数字电路中的应用和仿真。

首先进行分立元件特性测试与仿真，然后介绍组合逻辑与时序逻辑电路的分析与仿真，最后介绍555定时器与数/模、模/数转换部分的分析与仿真。

7.1分立元件特性测试与仿真数字电路中逻辑变量有0和1两种取值，对应电子开关的断开和闭合。

构成电子开关的基本元件有二极管、三极管和MOS 管。

理想开关的开关特性有两种：（1）静态特性。

断开时，开关两端的电压不管多大，等效电阻R OFF =∞，电流I OFF = 0；闭合时，不管流过其中的电流多大，等效电阻R ON = 0，电压U AK = 0。

（2）动态特性。

开通时间t on =0，关断时间t off = 0。

客观世界中并没有理想开关。

乒乓开关、继电器、接触器等的静态特性十分接近理想开关，但动态特性很差，无法满足数字电路一秒钟开关几百万次乃至数千万次的需要。

二极管、三极管和MOS 管做为开关使用时，其静态特性不如机械开关，但动态特性很好。

本节主要介绍二极管和三极管的开关特性测试与仿真。

7.1.1二极管开关特性测试与仿真 二极管在正偏导通时的导通压降，硅材料约0.7V ，锗材料约为0.3V ，导通电阻约为几欧姆或几十欧姆，类似关闭合；反向截止时反向饱和电流极小、反向电阻很大（约几百千欧）类似开关断开。

1.使用伏安特性图示仪观察二极管伏安特性曲线图7-1 用伏安特性分析仪观察二极管伏安特性曲线在Multisim 环境下，单击元器件库栏按钮，在弹出的窗口中，“Datebase ”栏选择“Master Datebase”，“Group”栏选择“DIODE”，“Component”栏选择“1N4001”，其它选择默认，把二极管“1N4001”放置在工作区。

再单击仪器仪表库中（IV analyzer，伏安特性分析仪）按钮，放置在工作区。

鼠标左键双击伏安特性分析仪，打开设置窗口，“Component”栏选择“Diode”，可在设置窗口右下角看到二极管符号，即要求外部接线时，左侧端口接“P”区，中间端口接“N”区。

数字电路实验M u l t i s i m仿真HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】实验一逻辑门电路一、与非门逻辑功能的测试74LS20（双四输入与非门）仿真结果二、门）三、与或非门逻辑功能的测试四、现路；一、分析半加器的逻辑功能二.74LS138接成四线-十六线译码器 00000001011110001111（2）用一片74LS153接成两位四选一数据选择器； （3）用一片74LS153一片74LS00和接成一位全加器（1）设计一个有A 、B 、C 三位代码输入的密码锁（假设密码是011），当输入密码正确时，锁被打开（Y 1=1），如果密码不符，电路发出报警信号（Y 2=1）。

以上四个小设计任做一个，多做不限。

还可以用门电路搭建实验三 触发器及触发器之间的转换1. D 触发器逻辑功能的测试(上升沿)2. JK 触发器功能测试（下降沿）Q=0Q=0略3. 思考题：（1）（2）（3）略实验四寄存器与计数器1.右移寄存器（74ls74 为上升沿有效）位异步二进制加法，减法计数器（74LS112 下降沿有效）也可以不加数码显示管3.设计性试验（1）74LS160设计7进制计数器（74LS160 是上升沿有效，且异步清零，同步置数）若采用异步清零：若采用同步置数：（2）74LS160设计7进制计数器略（3）24进制83进制注意：用74LS160与74LS197、74LS191是完全不一样的实验五 555定时器及其应用1.施密特触发器输入电压从零开始增加：输入电压从5V开始减小：2.单稳态触发器3.多谢振荡。

基于Multisim数字电路仿真实验一、实验目的1.掌握虚拟仪器库中关于测试数字电路仪器的使用方法，入网数字信号发生器和逻辑分析仪的使用。

2.进一步了解Multisim仿真软件基本操作和分析方法。

二、实验内容用数字信号发生器和逻辑分析仪测试74LS138译码器逻辑功能。

三、实验原理实验原理图如图所示：四、实验步骤1.在Multisim软件中选择逻辑分析仪，字发生器和74LS138译码器；2.数字信号发生器接138译码器地址端，逻辑分析仪接138译码器输出端。

并按规定连好译码器的其他端口。

3.点击字发生器，控制方式为循环，设置为加计数，频率设为1KHz，并设置显示为二进制；点击逻辑分析仪设置频率为1KHz。

相关设置如下图五、实验数据及结果逻辑分析仪显示图下图实验结果分析：由逻辑分析仪可以看到在同一个时序74LS138译码器的八个输出端口只有一个输出为低电平，其余为高电平.结合字发生器的输入，可知.在译码器的G1=1，G2A=0，G2B=0的情况下，输出与输入的关系如下表所示当G1=1，G2A=0，G2B=0中任何一个输入不满足时，八个输出都为1六、实验总结通过本次实验，对Multisim的基本操作方法有了一个简单的了解。

同时分析了38译码器的功能，结果与我们在数字电路中学到的结论完全一致。

实验二基于Multisim的仪器放大器设计一、实验目的1.掌握仪器放大器的实际方法；2.理解仪器放大器对共模信号的抑制能力；3.熟悉仪器放大器的调试方法；4.掌握虚拟仪器库中关于测试模拟电路仪器的使用方法，如示波器、毫伏表、信号发生器等虚拟仪器的使用方法。

二、实验内容1.采用运算放大器设计并构建仪器放大器，具体指标为:(1)输入信号Ui=2mv时，要求输出电压信号Uo=0.4V,Avd=200，f=1KHz；（2）输入阻抗要求Ri》1MΩ2.用虚拟仪器库中关于测试模拟电路仪器，按设计指标进行调试；3.测量所构建的测量放大器的共模抑制比（选做）4.记录实验数据进行整理分析。

实验3.11 计数、译码和显示电路一、实验目的：1. 掌握二进制加减计数器的工作原理。

2. 熟悉中规模集成计数器及译码驱动器的逻辑功能和使用方法。

二、实验准备：1.计数：计数是一种最简单、最基本的逻辑运算，计数器的种类繁多，如按计数器中图3.11.2另外一种可预计的十进制加减可逆计数器CD4510，用途也非常广，其引脚排列如图3.11.3所示，其中，E P 为预计计数使能端，in C 为进位输入端，1P ~4P 为预计的输入端，out C 为进位输出端，U /D为加减控制端，R 为复位端，CD4510输入、输出间的逻辑功能如表3.11.2所示。

表3.11.2：。

2. 译码与显示：十进制计数器的输出经译码后驱动数码管，可以显示0~9十个数字，CD4511是BCD~7段译码驱动集成电路，其引脚排列如图3.11.4所示。

LT 为试灯输入，BI 为消隐输入，LE 为锁定允许输入，A 、B 、C、D为BCD码输入，a~g为七段译码。

CD4511的逻辑功能如表3.11.3所示。

LED数码管是常用的数字显示器，分共阴和共阳两种，BS112201是共阴的磷化镓数码管，其外形和部结构如图3.11.5所示。

图3.11.4图3.11.5三、计算机仿真实验容：1. 计数10的电路：(1). 单击电子仿真软件Multisim7基本界面左侧左列真实元件工具条“CMOS”按钮，从弹出的对话框“Family”栏中选“CMOS_10V”，再在“Component”栏中选取4093BD和4017BD各一只，如图3.11.6所示，将它们放置在电子平台上。

图3.11.6(2). 单击电子仿真软件Multisim7基本界面左侧左列真实元件工具条“Source”按钮，从弹出的对话框“Family”栏中选“POWER_SOURCES”，再在“Component”栏中选取“VDD”和地线，将它们调出放置在电子平台上。

(3). 双击“VDD”图标，将弹出如图3.11.7所示对话框，将“Voltage”栏改成“10”V，再点击下方“确定”按钮退出。