电路设计步骤范文

导语：如何才能写好一篇电路设计步骤，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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在现今的市场经济环境下，任何的消费者都是追求性价比最大的原则。在使用一些电子元件的时候，一方面要注意产品的质量，同时还要在选择产品元件的时候注意价格因素，在价格和质量之间找到一个完美的结合点，这样的产品才是最受欢迎的和市场竞争力高的产品。

2电子电路设计的基本步骤

电子电路设计的基本步骤的了解也是进行电子电路调试的一个重要的环节，这样的话在调试的过程中间，我们也可以利用设计的步骤进行相反的推演。

2.1分析设计课题，明确功能要求

在看到设计的课题的时候，我们应该认真的研究课题，找到课题的重心，和中心，然后对课题进行深入的研究，确定课题的每个方面，考虑到每个细节，最后确定设计的电路的功能，所需要的元件，各个元件的功能，制造出顾客满意的电子电路。

2.2确定核心功能器件和总体设计方案

在明确设计课题的思路之后，对课题的设计的电子电路有一个明确的定位，根据设计的电子电路的具体功能有了具体的了解，我们才好确定所需要的功能器件，再采购功能器件，最后设计一整套的设计方案，当然方案的设计最好多设计几套，毕竟方案是理论的产物，现实的需要中可能会出现偏差，这也是有备无患，况且也可以在这些方案中间选择一个最优的方案实施。

2.3功能单元电路的设计与选择

在设计功能单元电路的时候，我们要明确对各个单元的电路的要求，针对这些具体的要求在制定出准确的指标参数。选择各个单元的功能的时候我们要注意的是不是单纯的选择，还要根据这个元件的连接的各个元件之间的配合来选择这样的单元电路的设计才是符合整体性的要求，设计出来的电路不是单纯的零件的组合，而是各个零件的相互的配合，最后形成的一个有机的结合体。

2.4初步形成整体设计

在完成以上步骤的前提之下，就要形成一个相对完整的设计方案，这个方案要求是考虑到各个方面的因素，不会出现低级的错误，加上加工整理形成一个电路设计的雏形，建立一个宏观的框架。

2.5电路试制

在电路图的设计定稿之后，就可以进行电路的试制，制作出相应的电路板，焊接相应的电路元件，最后检查相应的元件是否完好，连接的是否紧密，安装好之后还可以进行通电调试，看看是否需要优化。

2.6电路的调试和定性

最后在以上的各个步骤完成之后，就要在制作的样品中间进行测试调节，然后选出最好的电路设计，在这个过程中间首先是进行调试，对其中的问题进行检查维修，在交友相关的部门试用，确定适合以后在定性生产，在调试定性的过程中间我们要详细的记录下来各种数据。本文来自于《电子科技》杂志。电子科技杂志简介详见

3调试仪器的介绍

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关键词：可靠性仿真技术；课改要求；任务驱动；电路设计

1基于可靠性仿真技术的电路设计需求分析

基于可靠性仿真技术的电路设计主要是以虚拟仪器设备替代现实电子元器件，从而为电子电路的实践教学提供有效支撑，从而更好了践行“理实一体化”的教学理念，促进学生实践技能的提升，促使课程回归教学的本质。1.1实践性教学开展的内在需求。基于可靠性仿真技术的电路设计，学生可以参与拟订设计方案、仿真模拟等环节，从电路的设计方案、仿真模拟等环节，能够将晦涩难懂的理论知识与实践知识相结合，帮助学生提升实践技能。1.2实现层次化和差异化教学的必然选择。关涉电路设计的技术型教学内容涉及的元器件较为繁杂，且不同元器件性能、参数、封装形式、价格、功耗等存在较大区别，在教学过程中需要反复的实验、测试，这增加了设备投资成本，而且因为学生个性化差异，学习、接受能力各不相同，加之电子元器件复杂程度的不同，应该据此分层次设定目标，以贴近生活、学生所喜爱的教学内容，以“任务驱动”的形式引导学生进入知识和技能的学习，但这势必增加电子元器件的投入，而仿真模拟电路的设计可以利用仿真软件呈现电子电路的操作面板和功能，并通过交互式操作完成相应测试任务，不仅满足了教学需求，而且控制了教学成本。

2基于可靠性仿真技术的电路设计方案

2.1电路设计的整体流程。可靠性仿真技术可以检验电路存在的故障并发现设计的薄弱环节，从而有针对性的进行改进，为了遵循由简入繁的原则，以有效调动学生学习热情和积极性，本文以典型电路电源模块设计为例，设计过程中首先应该进行可靠性仿真实验，其具体的流程如图1所示。2.2电路设计的具体步骤。2.2.1设计信息采集。为了实现电源电路的优化设计，应详细搜集其应用环境和使用方法等信息，具体包含所采用的元器件、原材料特性2.2.2数字样机建模。电路设计中数字样机建模须采用专业软件实现，但因为学生学习、接受能力存在差异，应该目标层次，将设计过程进行分解，并以“任务驱动”的形式，将不同设计知识分配到各个任务之中，让学生通过分步设计完成理论知识的实践应用，由此才能确保电路设计学习的效果，通常存在热设计信息和振动设计信息两类建模方式，具体的建模步骤为：首先根据将所获取的电路信息进行简化，完成CAD数字样机模型的构建，并依据热设计信息建立CFD数字样机模型，而后依据振动设计信息建立FEA数字样机模型。其次，为确保CFD数字样机与物理样机的一致性，须对其进行修正与验证，利用对电源模块工作状态热测量的方式，获取其关键元器件点温度测试数据，并根据所得结果修正电源模块CFD数字样机的边界条件、期间参数，由此实现对CFD数字样机的修正。再次，同理，也须采用相同的方法对FED数字样机进行修正，且测试过程中，应该在约束条件下对电源模块重点部位，关键元器件进行模态分析，并依据结果完成修正。2.2.3应力分析。温度应力分析选用MentorGraphics公司的FloTherMV90分析计算电源模块CFD数字样机模型，经过分析可知，电源模块设计中如元器件排布不合理，则会导致电路设计存在热分布过度集中的缺陷。分析中，平台环境温度70℃设定为第一参考温度条件，电源模块表层军温度72℃设为第二参考温度条件，经过分析，为电源模块所在分级提供5V工作电源的功率器区域，是热分布较集中的部位，需要修正电路设计方案。而对于振动应力分析，则选用ANSYS公司的ANSYSWorkbench12.1分析计算电源模块FEA数字样机模型，分析结果显示，电源模块中元器件数量和重量排布、安装方式设计不合理，使得电源模块产生局部共振的设计问题，应该据此进行及时修正，以优化电路设计。

3结束语

本文将可靠性仿真技术引入电路设计之中，将电路细化分类，并根据学生个体差异由简入繁、逐步引导，实现了教学目标的分层实现，也将培养学生的实践技能真正落实到实处。

作者:宋月丽 刘立军 单位:辽宁机电职业技术学院

参考文献

[1]王朝新,任斌,陈洁,董绪.基于虚拟实验平台的模拟电子技术课程设计开发与仿真[J].电子设计工程,2012,14:44-47.

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1.电子技术课程设计的重点与要求

本课程的重点是电路设计，内容侧重综合应用所学知识，设计制作较为复杂的功能电路或小型电子系统。一般给出实验任务和设计要求，通过电路方案设计、电路设计、电路安装调试和指标测试、撰写实验报告等过程，培养学生综合运用所学知识解决实际问题的能力，提高电路设计水平和实验技能。在实践中着重培养学生系统设计的综合分析问题和解决问题的能力，培养学生创新实践的能力。电子技术课程设计一般要求学生根据题目要求，通过查阅资料、调查研究等，独立完成方案设计、元器件选择、电路设计、仿真分析、电路的安装调试及指标测试，并独立写出严谨的、文理通顺的实验报告。

具体地说，学生通过课程设计教学实践，应达到以下基本要求：建立电子系统的概念，综合运用电子技术课程中所学习到的理论知识完成一个电子系统的设计；掌握电子系统设计的基本方法，了解电子系统设计中的关键技术；进一步熟悉常用电子器件的类型和特性，掌握合理选用器件的原则；掌握查阅有关资料和使用器件手册的基本方法；掌握用电子设计自动化软件设计与仿真电路系统的基本方法；进一步熟悉电子仪器的正确使用方法；学会撰写课程设计总结报告；培养严肃认真的工作作风和严谨的科学态度。

2.电子技术课程设计的教学过程

电子技术课程设计是在教师指导下，学生独立完成课题，达到对学生理论与实践相结合的综合性训练，要求本课程设计涵盖模拟电路知识和数字电路知识，因此课程设计的选题要求包含数字电子技术和模拟电子技术。教学环节可以分为以下四个部分。

2.1课堂讲授。

课程设计开始前，需要确定指导老师。由指导老师通过两学时的教学，明确课程设计的要求，主要内容包括课程介绍、教学安排、成绩评定方法等。在课堂教学环节中，指导老师介绍课题的基本情况与要求，要求学生从多个课题中选择一个。

2.2设计与调试环节。

2.2.1前期准备、方案及电路设计。

前期准备包括选择题目、查找资料、确定方案、电路设计、电路仿真等。在确定方案时要求学生认真阅读教材，根据技术指标，进行方案分析、论证和计算，独立完成设计。设计工作内容如下：题目分析、系统结构设计、具体电路设计。学生根据所选课题的任务、要求和条件进行总体方案的设计，通过论证与选择，确定总体方案。此后是对方案中单元电路进行选择和设计计算，称为预设计阶段，包括元器件的选用和电路参数的计算。最后画出总体电路图（原理图和布线图），此阶段约占课程设计总学时的30％。

2.2.2在实验室进行电路安装、调试，指标测试等。

在安装与调试这个阶段，要求学生运用所学的知识进行安装和调试，达到任务书的各项技术指标。预设计经指导教师审查通过后，学生即可购买所需元器件等材料，并在实验箱上或试验板上组装电路。运用测试仪表调试电路、排除电路故障、调整元器件、修改电路（并制作相应电路板），使之达到设计指标要求。此阶段往往是课程设计的重点与难点，所需时间约占总学时的50％。

2.3撰写总结报告，总结交流与讨论。

撰写课程设计的总结报告是对学生写科学论文和科研总结报告能力的训练。学生写报告，不仅要对设计、组装、调试的内容进行全面总结，而且要把实践内容上升到理论高度。总结报告应包括以下方面：系统任务与分析、方案选择与可行性论证、单元电路的设计、参数计算及元器件选择、元件清单和参考资料目录。除此之外，还应对以下几部分进行说明：设计进程记录，设计方案说明、比较，实际电路图，功能与指标测试结果，存在的问题及改进意见，等等。总结报告具体内容如下：课题名称、内容摘要、设计内容及要求、比较和选择设计的系统方案、画出系统框图、单元电路设计、参数计算和器件选择。画出完整的电路图，并说明电路的工作原理。组装调试的内容，包括使用的主要仪器和仪表；调试电路的方法和技巧；测试的数据和波形并与计算结果比较分析；调试中出现的故障、原因及排除方法。总结设计电路的特点和方案的优缺点，指出课题的核心及实用价值，列出系统需要的元器件清单，列出参考文献，收获、体会，并对本次设计提出建议。

2.4成绩评定。

课程的实践性不仅体现实际操作能力，而且体现独立完成设计和分析的能力。因此，课程设计的考核分为以下部分：设计方案的正确性与合理性。设计成品：观察实验现象，是否达到技术要求。（安装工艺水平、调试中分析解决问题的能力）实验报告：实验报告应具有设计题目、技术指标、实现方案、测试数据、出现的问题与解决方法、收获体会等。课程设计答辩：考查学生实际掌握的能力和表达能力，设计过程中的学习态度、工作作风和科学精神及创新精神，等等。

3.电子技术课程设计的步骤

在“电子技术基础”理论课程教学中，通常只介绍单元电路的设计。然而，一个实用的电子电路通常是由若干个单元电路组成的。通常将规模较小、功能单一的电子电路称为单元电路。因此，一个电子系统的设计不仅包括单元电路的设计，还包括总体电路的系统设计（总体电路由哪些单元电路构成，以及单元电路之间如何连接，等等）。随着微电子技术的发展，各种通用和专用的模拟和数字集成电路大量涌现，电子系统的设计除了单元电路的设计外，还包括集成电路的合理选用。电子电路的系统设计越来越重要，不过从教学训练角度出发，课程设计仍应保留一定的单元电路内容。电子系统分为模拟型、数字型及两者兼而有之的混合型三种。虽然模拟电路和数字电路设计的方法有所不同（尤其单元电路的设计），但总体电路的设计步骤是基本相同的。电子电路的一般设计方法与步骤包括：总体方案的设计与方案论证、单元电路的设计、单元电路间的连接方法、绘制总体电路草图、关键电路试验、EDA仿真、绘制正式的总体电路图等。

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关键词：组合逻辑电路设计 竞争冒险现象 门电路多余输入端

中图分类号：TN492 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）08-0155-01

组合逻辑电路的设计是根据给定的逻辑功能要求，用最少的逻辑门加以实现的过程，通常以电路简单，所用器件最少为目标。

1 组合逻辑电路的设计

在教学过程中，学生对组合逻辑电路的设计过程觉得比较难，不知从何入手。笔者经过多年的教学，总结组合逻辑电路的设计步骤大致如下：

（1）根据对电路逻辑功能的要求，列出真值表；

（2）简化和变换逻辑表达式；

（3）画出逻辑图。

当然，上述设计步骤不是一成不变的，有些逻辑问题较简单，某些设计步骤就可以省略。这三个设计步骤中，最关键的是第一步，即根据逻辑要求列真值表。在列真值表时需弄清楚以下三个方面的概念：1）输入、输出变量是什么？2）0、1代表的含义是什么？3）输入输出的关系是什么？

下面通过具体例子来说明组合逻辑电路的设计步骤与方法。

例如设计一个交通灯故障报警电路，用与非门实现。交通灯有红、黄、绿三色，只有其中一只亮为正常状态，其余情况为故障状态。

第一步：由题意找出输入、输出变量，列真值表。

题中出现红、黄、绿三色交通灯，可分别用三个变量A、B、C来表示，其中每个变量1表示灯亮，0表示灯灭；Y表示电路是否报警，其中1表示报警，0表示不报警，根据题意，列出真值表，如表1所示。

第二步：将真值表写入卡诺图如图1所示，化简并转换成与非结构。

第三步：根据输出逻辑式画逻辑图，如图2所示。

综上所述，可看出设输入、输出变量是逻辑电路设计的第一关键，只有变量设得恰当，才能根据题意顺利地列出正确的真值表。

2 组合逻辑电路设计中注意事项

上面介绍的是组合逻辑的一般设计方法，实际遇到的问题往往比较复杂，所以设计时应注意以下几点。

2.1 注意组合逻辑电路的竞争冒险

组合逻辑电路设计时，都没有考虑逻辑门的延迟时间对电路产生的影响。实际上，信号在通过连线和逻辑门电路时，都有一定的延时。延时的大小与连线的长短和逻辑门的数目有关，同时还受器件的制造工艺、工作电压、温度等条件的影响。信号的高低电平转换也需要一定的过渡时间。由于存在这两方面因素，多路信号的电平值发生变化时，在信号变化的瞬间，可能与稳态下的逻辑功能不一致，产生错误输出，这种现象就是电路中的竞争冒险。冒险现象降低了逻辑电路的可靠性，因此在设计组合电路时要尽量地发现和消除冒险现象。

2.2 注意门电路多余输入端的处理

利用逻辑门电路（CMOS或TTL）实现具体的电路时，应注意逻辑门多余端的处理。

集成逻辑门电路在使用时，一般不让多余的输入端悬空，以防止干扰信号引入。对于多余端的处理一是将它与其他输入端并接在一起。二是根据逻辑要求，与门或与非门的多余输入端通过1～3kΩ电阻接正电源，对CMOS电路可以直接接电源；或门或者或非们的多余输入端接地。对于高速电路的设计，并接会增加输入端等效电容性负载，而使信号的传输速度下降，最好采用如图3所示。

参考文献

[1]康华光.电子技术基础数字部分（第四版）[M].高等教育出版社，2000.

[2]许小军.电子技术试验与课程设计指导[M].南京：东南大学出版社，2004.

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数字电路教学设计项目教学学习兴趣现代化电子技术飞速发展，数字电路更是以系统集成化、设计自动化、用户专业化和测试、智能化的趋势出现。数字电路教学中如何能应对电子技术的发展，同时又遵循高等职业教育以职业为基础、以能力为本、理论够用为度的原则，圆满完成课程的教学任务，用项目教学法是行之有效的手段。

一、关于项目教学法

1.项目教学的概念

项目教学法，是围绕一个实践项目而展开的教学活动，其目的是在项目实施过程中使理论与实践教学同步进行，从而充分调动学生参与的积极性，提高学生解决实际问题的综合能力。

2.项目教学法的关键

项目教学法的关键，是把整个学习过程分解为一个个具体的工程或事件，设计出一个个合适的项目教学方案。这样，不仅传授给学生理论知识和操作技能，更重要的是培养他们的职业能力。

3.项目教学法的优点

项目教学法，是让学生实施一个具体的项目，学生学习的目的很明确，能极大地调动学生的学习积极性，提高学习兴趣。项目教学法大多要分小组完成，通过小组内及小组间的充分交流、讨论、决策等，提高学生合作能力，强化学生的团队意识。而合作能力和团队意识，恰恰是当前社会化大生产所要求的基本素质。项目教学法在实施过程中会涉及到很多学科知识，能促进课程间的整合。

二、项目教学法的教学实践

数字电路课程是高职电气专业一门承上启下的专业基础课，具有较强的逻辑性、应用性和工程实践性。内容包括数字电路基础、组合逻辑电路基础、组合逻辑集成电路、时序逻辑电路基础、时序逻辑集成电路、半导体存储器与可编程逻辑器件、数模和模数转换器和脉冲信号的产生与整形共8章节。按照“以能力为本位，以职业实践为主线，以项目课程为主体的模块化专业课程体系”的总体教学设计要求，本门课程以培养灵活应用常用数字集成电路来实现逻辑功能的能力为基本目标，打破学科课程的设计思路，紧紧围绕工作任务完成的需要来选择和组织课程内容，突出工作任务与知识的联系，让学生在职业实践活动的基础上掌握知识，增强课程内容与职业岗位能力要求的相关性，提高学生的就业能力。本课程可以分成6个项目完成，分别是：全加器电路设计、抢答器的设计与制作、同步计数器电路设计、数字钟电路的设计与制作、用可编程逻辑器件设计数字钟电路和A/D 和D/A 转换功能仿真。第1到3章划为第一个项目，内容是：全加器电路设计。以下就以第一个项目为例完成教学设计。

1.教材分析

这部分内容包含3个章节：数字电路基础、组合逻辑电路基础、组合逻辑集成电路。每章节后面都有本章小结、思考题与习题、技能要求和实训内容以及书最后的实验内容部分。很显然，编者也在强调技能和实训的重要性，但在进行教学设计时采用项目教学法能很好地体现实践能力为主。

2.教学设计

此部分内容重点是掌握逻辑函数的表示方法，会进行逻辑函数的变换和化简；能正确理解基本门电路逻辑功能；会用基本逻辑门电路设计简单组合逻辑电路。如何把内容连贯，用某个项目来体现，我们可以结合实验内容以及常见的电路来解决。那么，学习项目选取的基本依据是该门课程涉及的工作领域和工作任务范围，在具体设计过程中，还以相关专业的典型产品为载体，使工作任务具体化，产生具体的学习项目。项目的难度要适中，要适合学情，让学生都能动手参与，能充分调动他们的积极性，使学习更有目的性，让学生在职业实践活动的基础上掌握知识。本项目内容是全加器的电路设计。采用全加器的设计这样的项目内容，那么，组合逻辑集成电路，此部分章节中的编码器、译码器与数码显示器等内容暂时就使用不到，我们可以把这些内容划分到下一个项目中去，而只是涉及到它的前面一部分内容二进制加法器。这样，不会显得项目量过大，知识太拥挤，学生学习困难的问题。

3.教学过程的组织实施

项目教学法的教学步骤，具体是以下六个步骤：情景设置，操作示范，独立探索，明确项目，协作学习，学习评价。本项目可以包含这几个模块：（1）完成基本门电路的测试；（2）用74LS00实现多种逻辑功能；（3）用基本门电路设计全加器电路。每个模块参考学时都可以是4学时，它们的学习目标不相同，由浅入难，循序渐进，慢慢引导学生掌握理论知识，增加实践经验。每个模块除了列出的工作任务以外，根据学生层次的不同，还可添加相应的拓展知识。模块一逻辑门电路测试工作任务包含测试TTL门电路74LS00、74LS04、74LS20、74LS32、74LS86逻辑功能并记录测试数据和整理归纳总结，列出74LS00、74LS04、74LS32、74LS86 逻辑表达式，状态真值表。它相关的理论知识：基本逻辑运算和复合逻辑运算，基本门电路逻辑功能，逻辑函数的基本表达式。模块二用与非门电路实现多种逻辑功能工作任务有用74LS00实现下列逻辑功能：或非F=A+B、与或F=AB+CD、4输入与F=ABCD、异或和同或。相关理论知识：逻辑代数的基本定律和规则，逻辑函数的化简方法，逻辑函数表达式。模块三全加器的设计与制作工作任务：用基本门电路设计判奇电路，用基本门电路设计半加器电路，用基本门电路设计全加器电路。相关理论知识：组合逻辑电路的分析方法，用基本门电路实现组合逻辑功能。全加器是能够计算低位进位的二进制加法电路，全加器的逻辑图如图所示。

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本文简要分析了电子电路设计中关键的设计原则、设计方法，以及设计和制作的过程。

【关键词】电子电路 设计 制作 调试

【关键词】电子电路 设计 制作 调试

随着科技的发展和社会的不断进步，越来越多的新型电子产品不断涌现。电子电路作为这些电子产品的核心部分，直接关系到电子产品的性能及质量。因此，对电子电路的设计原则、设计方法、设计步骤以及制作调试过程进行研究分析，具有重要的意义。

1 电子电路的设计原则

1.1 整体性原则

在电子电路的设计中，既要以整体为出发点，也要注重考虑其内部的各个组成部分之间的相互关系，同时还应注意电路的整体受到外部环境影响的因素。在设计的过程当中，应该注意以综合为前提，以分析为主。在对电路进行分析时要局部综合考虑，而在综合时也要对各元件的功能具体分析。

1.2 功能性原则

将整个的电子电路系统划分成几个不同的模块，每个模块能够独立完成一项或者几项功能。设计电子电路时，对各个模块分别进行设计分析，然后再将之组合成最终所需要的系统。

1.3 最优化原则

当电子电路的设计初步完成时，系统已能够初步实现所需要达到的功能，但该系统的各个模块在相互配合的过程中可能还存在着一些问题，使功能不能实现最优化。这就需要对各个模块或者各个调整元器件的参数进行调整分析，从而找到最优值，实现系统功能的最优化。

2 电子电路的设计方法

2.1 层次化设计方法

该方法的设计思路就是对电子电路系统分模块、分层次的进行设计。层次设计中的子模块可以调用现有的、比较成熟的模块，也可以对模块进行创新性设计。电子电路系统的层次设计包括了系统级的顶层设计、电路级的中层设计以及物理实现级的底层设计这三个不同的设计层次。

2.2 渐近式的组合设计方法

该设计方法是在基础单元电路熟练掌握之后，按照电子电路的功能要求，快速完成组合图的设计。具体过程是首先根据设计要求确定电子电路的功能指标以及技术参数，然后以此来提出设计思路并按照设计思路画出组合图。在设计的过程中，边设计边完善，最终达到设计要求。

2.3 最佳化设计方法

对于集成电路等难以调整的电路来说，在设计的时候就需要综合考虑各种因素，对电路进行准确设计。因该种设计精度要求高，且计算较为复杂，因此就需要选择计算机辅助设计来实现。该方法的关键是构建目标函数数学模型。

3 电子电路的设计步骤

3.1 明确电子电路设计的基本要求

在设计之前，首先要对设计的电路所需实现的功能以及性能指标等进行认真分析，明确设计要求。根据分析确定各元器件的技术参数并尽量使之精准。

3.2 制定总体设计方案

在对电子电路进行设计时，综合分析所要实现的功能，然后根据自己掌握的知识及查阅资料，建立几套备选方案。设计方案时，在满足要求的前提下，应尽量使得设计的电路经济、简洁、实用。然后对这几套方案进行认真分析研究，反复比对，找出最优方案。

3.3 各个单元电路的设计

在对各个单元的电路进行设计的过程中，要确定各单元的性能指标及技术参数等，注意各单元之间的相互关系，保证所设计的电路简单可靠。在设计时，尽量使用现成电路，若实在找不到，则在现有基础上加以改进。

3.4 电路接线图的设计

电路接线图的设计是整个设计过程当中的关键环节。一旦电路接线图有问题，不但达不到需要的功能，还很有可能会造成危害。在对电路接线图进行设计时，要考虑到各种各样的因素，其中包括各元器件的位置尺寸、电路板之间的相互关系、功放管散热问题以及是否便于维修等。综合考虑这些因素之后，就可以根据所确定的电路板的尺寸以及安装方式等，对电路图进行设计。

在对电路接线图进行设计时，应该满足一下几个要求：一是要保证电路的有序排列，以减少各部分间的影响，使效果最优；二是将地线安装在电路板中间，以减少相互干扰；三是可调整元件的安装位置要便于调节，功耗大的部件靠近外侧，便于散热；四是电阻器的安放尽量选择平卧，以提高电子电路系统的可靠性。

4 电子电路的制作、安装和调试

4.1 电子电路的制作及安装

在电子电路设计图完成之后，需要以此制作印刷电路板，然后测试选用的元器件，测试无误后安装到印刷电路板上，完成制作。各元器件以插座的方式与电路板相连接，以便于损坏后的更换。焊接时，还应该尽量避免挂锡以及虚焊现象的发生。

4.2 电子电路的调试

在电子电路安装完毕之后，必须对其进行调试，使之达到设计要求，才算最终完成。电子电路的调试分以下几步：（1）对电路进行仔细检查，看其连接是否正确，包括电容极性、元器件的安装位置以及电源的正负极连接等。（2）对电路进行通电检测，看是否有元器件发热以及冒烟等现象发生，一旦发现，立即断电检查，问题解决后重新检测，直到无异常现象发生为止。（3）对电子电路进行分块调试，把电子电路划分为几个不同的功能模块，然后分别对其调试，首先对其进行静态调试，合格后再做动态调试。（4）对电子电路进行联机调试，分块调试完毕后，将各模块联接起来做联机调试，看其运行结果是否已达到设计要求。

5 总结

电子电路与人们的生活息息相关。随着其发展，电子电路的设计方法越来越得到完善，但是仍然存在着需要改进的地方。对电子电路的设计加以研究，有利于提高电子产品的性能及使用寿命，为今后电子电路的设计提供了参考依据。

参考文献

[1]余春平.浅析电子电路设计制作常用调试方法与步骤7J].时代报告（下半月），2012（06）.

[2]刘昌华，莫培满.层次化设计方法在数字电路设计中的应用[J].武汉工业学院学报，2004（12）.

[3]朱丽霞.电子电路的分析与调试课程项目化教学的实践7J].中国教育技术装备，2010（33）.

[4]虞金成.浅谈应用型电子电路渐近式的组合设计方法[J].福建教育学院学报，2006（01）.

[5]杨聚庆，刘娇月.数字电路系统设计与制作的一般方法[J].洛阳工业高等专科学校学报，2006（10）.

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关键词：电子电路设计 创新 路径

中图分类号：TN702 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）04（b）-0115-02

科技的不断进步和发展，电子产品逐渐的渗透到生产和生活的各个领域，成为国家科技生产水平的主要组成因素，推动者计算机技术的不断进步，成为国家发展的动力，为技术的全面进步提供必要的条件。但是现阶段我国进行电子电路设计的过程中存在一定的问题，创新能力不足，自主知识产权意识较弱，造成整体发展水平出现滞后性，因此在今后的发展中需要对电子电路设计的创新路径进行分析，全面的掌握创新方法，保证电子电路自主研发能力的提升，促进我国科技水平的全面进步。

1 电子电路设计概述

1.1 电子电路设计的原则

电子电路设计需要遵循相关的原则，这样才能更好地保证设计的科学性，首先需要对电子电路内部的各项原件相互之间的关系进行全面的分析，掌握设计的内部结构以及外部结构，整体上对原件内部的各项构造进行分析，综合地对电子电路的各项类型进行分析，全面地掌握各项设计类型。其次需要关注设计的功能性原则，在进行设计的过程中需要将电子电路系统进行更加细致全面的划分，掌握不同模块的实际功能，考虑到实现这些模块和功能的途径，从而在设计中了解掌握原件的情况，实现电子电路设计的规范性。在进行电子电路设计的过程中需要保证各项功能的完整性，在进行设计的过程中需要针对每一个部件的实际使用效果进行分析，确定整体的设计成果符合实际使用的效果，这样才能进一步提升设计的科学性与合理性，在实际使用中保证使用的质量。

1.2 电子电路设计的技术

进行电子电路设计需要采用合适的方法，具体的方法包括遗传算法。这种方法在进行设计的过程中将关注的焦点放在需要解决的问题上，针对性地进行代码设计，对需要解决的问题进行相应的编程，这样的方式可以在进行程序编制的过程中避免因为竞争机制带来不同遗传操作和交叉变异的问题，满足现实情况下的管理机制，对其中较差的个体进行替代，保证代码的使用更加符合技术的需要，不断地满足现实条件，对结果进行更加全面的管理，对实际问题进行整体解决。而现场可编程逻辑阵列是将逻辑电路方式进行应用，采用在线编程的方式，将存储芯片设置在RAM内，在需要编程的过程中通过原理图和硬件对语言进行描述，然后将数据存储到RAM内，这样将数据进行存储的方式使得相关的逻辑关系得到更加科学的处理，一旦对其中的FPGA开发软件进行断电之后，就会出现RAM的逻辑关系空白，为整体的数据存储节省较多的空间，提升FPGA系统的使用效率，将不同的数据流灌入到硬件系统中，提升电子电路设计的整体质量，便于对设计方法进行全面的创新。

2 电子电路设计的创新基本方法

2.1 对电子电路进行层次化的设计

进行电子电路层次化的设计首先需要将基本构造分成相应的模块，对不同的模块进行分层次的设计描述，整体设计过程中需要按照从硬件顶层抽象描述向最底层结构进行转换，直到实现硬件单元描述为止，层次化设计在进行管理设计的过程中相比较而言较为灵活，可以根据实际特点选择适宜的设计方式，既能够是自顶向底的方式，也可以是自底向顶的方式，具体情况需要按照实际情况进行分析，对电子电路的设计进行全面科学的管理。

2.2 对电子电路进行渐进式设计

渐进式设计也是电子电路设计中经常出现的情况，这种设计方式主要是将一些附加功能带入到管理中，将设计的相关指标使用到设计中，其中包括高频、低频模拟电路、数字电子线路的结构设计，然后依据实际情况设计相应的单元电路结构，将电子电路工作的特点和运行方式融入到设计中，并将线路设计进行全面的整合，注重输入与输出之间的相互关系，保证电路设计的规范性，将电子电路设计得更加便于操作。同时在进行设计的过程中需要对渐进式设计的步骤M行分析，根据应用型电子电路的功能，及时地对电子电路进行组合，在进行拼装时需要关注连接点信号连接的强度、幅度以及电压值之间的关系，将整体电路进行更加科学的设计。

2.3 硬件语言描述设计

在进行电子电路设计的过程中还可以使用基于硬件语言描述的形式，首先需要对设计目标进行全面的管理，熟悉电子设计中对信号进行控制的相关原理，保证信号处理的各项参数。在具体信息确定完成之后需要对系统进行分解，找出硬件的总体框架，之后对设计图进行仿真设计，将较为重要的位置使用相关的记号进行标注，然后借助CAD软件对设计进行仿真测试，保证电子电路设计的逻辑关系、正负极值、时序等的正确性，提升方案设计的规范性。

3 电子电路设计的创新路径

3.1 电子电路构架设计

进行设计创新首先需要对整体的设计构架进行管理，在设计中对FPGA系统进行重新定义，在硬件单元内部建立连接，找出更加明确的构建系统，对设计途径进行创新。在设计结束之后需要对设计目标以及设计结果进行对比，可以采用错误的代码，验证系统在进行甄别过程中的效果，对于出现问题的地方及时进行改进。在结束之后选择适宜的子系统，其中一部分保持原本的运行状态，一部分按照遗传算法进行一定的修改，这样可以对系统进行更加完善的处理，使操作的适应性更强。进行改进之后再对系统进行整体的验证，不断地对设计方案进行改进，使得设计更加符合方案的需要。

3.2 对设计环境进行创新

在设计过程中需要对系统的环境进行创新，用于测试的环境需要将测试的硬件与显示的FPGA构架和硬件进行全面的控制，制定适宜的仿真软件。计算机在使用的过程中可以通过通信电缆将数据从计算机下载到FPGA系统中，使用规范化的仪器对数据采集中的硬件和软件进行连接，对设计方案进行全面的评估，并将数据转化进行应试实验，对软件进行仿真处理，提升系统整体运行环境。

4 结语

电子电路设计对于科技的发展具有较为关键的作用，需要对系统进行全面的管理，对设计方法进行不断的创新，使设计在多变的环境中实现自我重构，提升设计的科学性，使抽象的理论形象化、复杂的电路实际化。不仅能提高理解分析能力，而且能提高设计能力。通过设计和模拟仿真可以快速地反映出所设计电路的性能，使设计更加生动、直观、实时、高效，更好地为人类造福。

参考文献

[1] 梁光胜.电子技术系列课程教学改革的研究与实践[A].中国光学学会光电技术专业委员会，教育部高等学校电子信息科学与工程类专业教学指导分委员会，全国高等学校光学教育研究会.全国光学、光电和电子类专业教学经验交流、研讨会专集[C].中国光学学会光电技术专业委员会，教育部高等学校电子信息科学与工程类专业教学指导分委员会，全国高等学校光学教育研究会，2012.

[2] 黄品高，叶懋，景新幸.电子电路基础实验教学中培养学生创新能力的基本素质的探索[A].教育部中南地区高等学校电子电气基础课教学研究会.教育部中南地区高等学校电子电气基础课教学研究会第二十届学术年会会议论文集（上册）[C].教育部中南地区高等学校电子电气基础课教学研究会，2010.

篇8

【关键词】容错技术硬件冗余 VHDL代码

1 引言

数字硬件电路设计越来越精密，但其故障的检测也越来越难。而数字电路的设计大都是用VHDL语言来描述的，因此提出了一个在VHDL描述中自动插入故障容错结构的工具。采用这种工具来做容错电路的设计，用户可以根据不同的需求在VHDL源码级自动做电路故障容错设计。

2 电路源码级故障容错的插入工具

数字电路自动化实现故障容错，也就是在用VHDL语言设计数字电路时，自动化的加入故障容错结构，并且最后得到具有容错功能的VHDL描述的数字电路。这个自动化的过程用一个工具来实现，也就是故障容错结构自动插入工具。该工具由六部分组成，如图1所示。

VHDL源码经过分析器转化成一种特殊的中间数据格式，存储在设计库中；这种数据格式以有向无环图（DAG）的形式组织起来，保存了VHDL完整的语义信息。用户通过用户接口输入某些信息，来定位所需容错的关键部件及从故障容错器选择所用的容错器件。容错后的数据重新送回到设计库中，用反编译系统再次恢复成VHDL代码。本文对基于硬件冗余技术对源码级容错结构插入过程进行阐述。

3 硬件冗余技术

硬件冗余技术采用在系统中多加的硬件资源，包括被动冗余、主动冗余及主被动相结合三种形式。

被动冗余又称为静态冗余（Masking Redundancy ），它不改变系统的结构，靠附加的元器件来屏蔽掉故障元器件的作用。常用的被动冗余称为三模冗余（Triple Modular Redundancy， TMR）结构。系统由相同功能的三个模块及表决器构成，三个相同模块同步运行，三个模块的输出作为表决器的输入，系统的输出是多数表决的结果。

所谓的主动冗余技术，就是能让系统配置动态的改变，从而消除故障对系统的影响，同时补充系统冗余。当系统模块发生故障时，依靠存储多个模块和故障检测机构，通过系统内部的一次重组来切除或替换故障模块。

4 硬件冗余的插入过程

数字电路设计者在使用该工具时，首先需要编写电路的VHDL源码、同时要提供采用的容错技术类型及想要的容错的位置（设计单元名和需复制的对象名）这些信息。

此处假定需要容错的位置是：设计单元A，需复制的对象RESULT，而容错技术采用硬件被动冗余中的三模冗余技术。插入技术主要由以下过程来实现。

4.1 三个新信号的拷贝

如图2所示，首先通过设计库的search（pname，sname）函数从库中找到用户所输入的设计单元A，然后再使用符号表的 search（object_name，global）函数从符号表中查找目标对象RESULT，进行相对应的属性修改后，清空temp。经过这些步骤后，完成了三模冗余技术所需要的新对象的声明。

4.2 语句的复制

如图3所示，该流程图是对于语句的修改。

经过上面的步骤，完成了三模冗余技术的对象复制部分，将这些信息修改完成后再返存入设计库中，实现了在数字电路的VHDL源码级进行故障容错结构的插入。

5 结语

利用自动化工具在数字电路的VHDL源码级进行故障容错结构的插入，能够有效的提高设计者的工作效率。

参考文献

[1]徐拾义.容错计算系统[M].武汉：武汉大学出版社，2010.

[2]L.Entrena，C.Lopez，E.Olias.Automatic insertion of fault-tolerant structures at the RT level.7th IEEE Int.On-Line Testing workshop，July 2001，48-50.

[3]齐星刚.VDHL编译器设计技术研究[D]. [硕士学位论文].成都：四川大学，2013.

[4]Isabel Gonzalez，LuisBerrojo. Supporting fault tolerance in an industrial environment：the AMATISTA approach.7th IEEE Int.On-Line Testing workshop，July 2001，178-183.

篇9

自主式课题教学法

针对目前课堂教学的现状，提出自主式课题教学法。其基本理念就是改革课堂教学，即在课堂上系统地讲授电路设计方法，而不是仅仅教会学生解题。此外，将学生分成若干个学习小组，给每个小组布置不同的电路模块设计课题，通过完成自己的课题达到初步实践电路设计方法的目的。同时，由于学生都是带着设计课题听课的，这样也会提高学生自主学习理论知识的积极性。具体实施步骤如下：

在课程教学初期，指导学生自由组成学习小组，提供若干模块设计课题供各小组挑选。选定的模块设计任务伴随该小组整个课程学习过程。这个阶段的教学要点如下：①尽量保证学生按照自己的意愿组合形成学习小组，这样小组成员在课题设计过程中才能有较好的默契，相互配合，依靠团队的力量完成设计任务。②该阶段是课程教学初期，学生对各个模块设计课题还不了解，教师应占用一定的课堂时间对课题进行解释和指点，充分激发学生自主学习的积极性，使学生自发地利用课余时间收集资料，选定设计方案。③当学习小组初步完成课题资料的收集和整理后，则安排一次课堂报告，由各个小组制作幻灯片向全班同学汇报其对课题的理解以及初步选定的设计方案，并由任课教师进行点评，指出其下一步工作重点。④模块设计课题应涵盖所讲授课程的各个章节，这样利于在讲课过程中通过讲解各个模块设计方法串联课程各章节的知识点。同时，讲课内容与学生正在进行的设计任务相关联，容易调动学生自主学习的积极性。

在课程教学中期，将模块设计课题融入到各个章节的课堂教学中，教会学生具体的电路设计方法，同时在实验课上指导学生进行电路调试以及指标测试。这个阶段的教学要点如下：①要求各小组通过课堂学习不断改进自己初期拟定的电路设计方案以及元器件参数计算方法。充分体现了自主式课堂教学法的教学理念，即激发学生的学习主动性，从而自主采用课堂讲授方法改进自己的电路设计，使其感受到如何将课堂所学理论知识运用到实际的电路设计中。②向学生灌输团队设计的理念，针对电路设计和调试过程中团队成员间的沟通和讨论，使学生认识到如何进行团队协作，同时在教师和团队间建立畅通的交流渠道，使学生的问题能得到解答，从而有信心完成课题设计任务。③安排课堂报告，各小组制作幻灯片向全班同学汇报课题设计进展，由任课教师对学生的设计进行中期考核并指出下一步工作重点。

在课堂教学后期，对各学习小组制作的模块电路进行验收和总结。这个阶段的教学要点如下：①督促各学习小组做好指标测试工作，验证自己设计的电路是否达到设计要求，同时总结整个设计过程的经验教训。②安排课堂报告，各小组制作幻灯片向全班同学汇报课题制作成果，由任课教师对设计成果进行总结。③各小组提交课题设计报告，详细介绍整个电路设计原理、参数计算过程，并记录系统的性能指标，总结电路调试过程中发现问题、解决问题的经验教训。

自主式课题教学法的应用实例

我们在通信电子线路课上使用了这种教学法。首先，根据整个课程内容设计8个模块的设计课题，将该课程的主要知识点都融合在这几个课题中，课题名称。

第一阶段：由学生自由组合形成学习小组并从这8个课题中选择一个，作为该小组在课程学习期间的设计任务。由小组成员相互配合进行资料收集以及设计方案的论证。在课程开始后的第二个教学周，组织各小组制作幻灯片报告该小组拟定的设计方案以及设计时间安排。需要说明的是，各小组进行方案设计的时候，相应的知识点还没有在课堂上进行系统地讲授，完全由学生先自学各自课题相关基础知识，然后进行资料收集整理，通过内部讨论，最终确定课题的初步设计方案。这个阶段需要学生充分发挥自己的主观能动性去熟悉课题、讨论方案以及确定初步方案。从实际情况来看，学生在这个阶段常常表现出很大的学习积极性，进行方案汇报时的现场气氛也很热烈。此外，由于设计课题涵盖了这门课程的主要知识点，相应课题方案的初步确定过程也是学生对课程知识的预习阶段。这样可以充分激发他们的求知欲，当教师在课堂上讲到相应的知识点时，能抓住学生的注意力，获得较好的教学效果。

第二阶段：主要完成各个章节知识点的讲授，这一阶段应该注意在课上重点讲解如何充分运用教材中的知识完成模块设计课题，让学生意识到，这些书本知识并不是抽象的理论知识，只要稍加变通就可以有效地指导生产实际。例如在讲到求解高频功率放大器的题目时，计算电路输出功率用到公式(1)：200cmVPR=(1)其中P0为电路输出功率，Vcm为电路输出电压幅值，R0为电路负载电阻。而在真正设计功放电路时，电路的输出功率及输出电压幅值常常是已知条件(见表1)，而具体的电路以及电路中所采用元器件的参数如电阻阻值是需要进行计算的。因此只需要将公式(1)转化为公式(2)：200cmVRP=(2)转化后即可用于电路中所采用负载电阻的计算。整个课程讲授过程都要将知识点具体化，让学生意识到，只要将这些公式进行简单的变化(常常是翻转)就可以用于电路设计过程中元器件的参数计算，从而使学生可以一边学习课堂知识，一边将所学知识应用起来，真正做到活学活用。此外，在实验课中要指导各小组的电路焊接以及调试工作，并监督其设计进度，从而掌握学生对所学内容的理解程度。在这个阶段，真正实现了本教学法所强调的理论联系实际，即学生可以做到边学习，边使用，边检验，整个课程的教学效果良好。最后一个阶段是课程的结束阶段，主要做好各小组课题的验收工作，并对各小组所设计的模块进行点评，最后安排一次期终汇报作为整个课堂教学的结束。本教学法已经实践了两年，学生对这种教学法的满意度较高。此外，学生的平时成绩与模块设计课题制作情况挂钩，因此各学习小组都投入了较多精力用于电路模块制作，成功率也较高。并且学生通过电路模块的制作过程也了解到了如何运用课堂所学知识进行电路设计。

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关键词： 组合逻辑电路；电路设计；Multisim；仿真；交通信号灯；监控器

中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2013）29-6625-04

1 概述

数字电子技术已广泛应用于各个专业技术领域，组合逻辑电路是数字电路重要的组成部分，也是时序逻辑电路设计的基础，在实践中被广泛应用。组合逻辑电路的输出仅与当前的输入状态有关，而与输入之前的信号状态无关，因此组合逻辑电路没有记忆功能，在其电路中没有反馈延迟电路[1-2]。

Multisim的前身是EWB（Electronics Workbench）软件，是美国国家仪器（NI）有限公司推出的以Windows为基础的交互式SPice仿真和电路分析软件，专用于原理图捕获、交互式仿真、电路板设计和集成测试[3-5]。Multisim软件包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。

本文以交通信号灯监控器为例，分别运用与非门74LS00、中规模集成数据选择器74LS151和中规模集成译码器74LS138为主要元件设计三种实现监控交通信号灯状态的控制电路，并利用Multisim 12.0软件进行仿真测试。

2 组合逻辑电路的设计

2.1 组合逻辑电路设计的一般步骤

组合逻辑电路设计主要是将用户的具体设计要求用逻辑函数加以描述，再用具体的电路加以实现的过程。组合逻辑电路的设计可分为小规模集成电路、中规模集成电路、定制或半定制集成电路的设计[6]。其设计的一般步骤可用图1来表示：

1）首先对命题要求进行分析，确定输入变量、输出变量的个数和状态，并以真值表的形式列出；

2）根据真值表写出逻辑函数表达式；

3）通过逻辑化简，写出最简的逻辑函数表达式；

4）根据逻辑功能要求以及实际情况，选择合适的门器件，把最简的表达式转换为相应的表达式；

5）根据表达式画出该电路的逻辑电路图。

2.2 组合逻辑电路的设计方法

组合逻辑电路可以采用分立元件实现，随着微电子技术的迅速发展和集成电路工艺水平的提高，单块芯片的集成度越来越高，价格越来越便宜，也可用通过小规模集成电路SSI，中规模集成电路MSI、定制或半定制集成电路等来实现[7]。

本文以监控交通信号灯工作状态的监控器为例分析组合逻辑电路的设计方法。交通信号灯是交通信号中的重要组成部分，是道路交通的基本语言，每一组交通信号灯由红、黄、绿三盏灯组成。正常工作情况下，任何时刻必有一盏灯点亮，而且也仅有一盏灯亮。当出现其他状态时，电路发生故障，这时监控器发出故障信号以提醒维护人员前去修理。

2.2.1 命题分析

根据交通信号灯监控器的工作原理，确定红、黄、绿三盏灯的状态为输入变量，分别用A、B、C表示；取故障信号为输出变量，用F表示。

假设：A、B、C取1时，表示灯亮，A、B、C取0时，表示灯不亮；F为1时，表示工作状态正常，F为1时表示发生故障。

2.2.2 列写真值表

根据命题分析列出逻辑真值表，如表1所示。

计算机工程应用技术＼jxy02.jpg> （1）

运用卡诺图化简，可得简化的逻辑函数表达式：

2.2.4把最简的表达式转换为相应的表达式

逻辑电路图是根据逻辑函数表达式得出的，因此画逻辑电路图之前要根据逻辑功能要求以及实际情况确定元件，将最简的表达式转换为与所选用元件相对应的表达式。

1）选用与非门实现

选用集成与非门74LS00、74LS20实现交通信号灯监控器，将输出与输入之间的逻辑关系转换为与非表达式。通过表达式变换，得到式3。

数据选择器是一种多路输入、单路输出的逻辑部件。它在控制信号作用下，从多个输入数据中选一个送到输出端。式4给出了数据选择器输出与输入的逻辑关系，其中，A0、A1、……Ak表示控制信号，Y表示输出信号，Di为数据输入信号，mi为控制信号的最小项表示，2k=n。

从表达式4中可以看出，其输出实际上是数据输入与地址输入的最小项相与的关系，所以数据选择器可以实现各种组合逻辑功能。选用中规模集成数据选择器74LS151可实现交通信号监控器。74LS151是八选一数据选择器，对式1进行变换，可得式5：

[F =ABC+ABC+ABC+ABC+ABC =m0+m3+m5+m6+m7 =m0?1+m1?0+m2?0+m3?1+m4?0+m5?1+m6?1+m7?1] （5）

由式5可以看出，选用74LS151实现交通信号监控器需使F=Y，A=A2，B=A1，C=A0，则有D0=D3=D5=D6=D7=1，D1=D2=D4 =0。

3）选用变量译码器实现

变量译码器是组合逻辑电路中一个重要的器件，它是一个将n个输入变为2n个输出的多输出端的组合逻辑电路。变量译码器的输出与输入之间的逻辑关系可用式6表示：

（6）

其中，Yi 是输出端，mi是关于输入变量An-1，An-2，……，A0的最小项，0

由于译码器电路的输出列出了该电路的所有最小项表达式，而任何一个组合逻辑电路都可以写成最小项表达式的形式，因此我们可运用译码器电路实现各种组合逻辑电路。选用中规模集成译码器74LS138来实现交通信号灯监控器。由于74LS138的输出是反变量形式，低电平有效，因此变换式1得：

[F=ABC+ABC+ABC+ABC+ABC=m0+m3+m5+m6+m7 =m0+m3+m5+m6+m7=m0?m3?m5?m6?m7] （7）

使74LS138的三个数据输入端分别为：A=A2，B=A1，C=A0，且三个使能端有效，则74LS138中的8个输出可分别与交通信号灯监控器输出的最小项一一对应。

2.2.5 根据表达式画出逻辑电路图

为了便于逻辑电路图的验证，利用Multisim 12.0设计逻辑电路图。根据2.2.4小节中三种设计方法的相应表达式：式3、式5、式7画出逻辑电路图，分别如图2、图3、图4所示。

图2～图4中的XLC1 为逻辑转换仪，它是Multisim软件的一种虚拟装置，可以接入交通信号灯监控器的输入与输出端，测试与验证其逻辑功能。通过逻辑转换仪中的“逻辑电路转换为真值表”的功能分别验证了图2～图4的逻辑功能，得到的真值表相同，如图5所示，该电路真值表及逻辑函数表达式与设计的要求一致。

2.3设计方法分析比较

选用不同的元件最后设计出的电路形式虽然差别很大，但是实现的逻辑功能却相同。选用如本文选用的74LS00、74LS20等SSI来实现电路，所用的集成电路芯片数量多，线路复杂，通用性不强，仅能够适应某一特殊的函数要求。在用SSI设计电路时，要力求逻辑门电路的数量、种类以及输入端的数量均应达到最少。

选用MSI设计组合逻辑电路，如本文选用的74LS151、74LS138，可以减少元件的数目，具有较强的通用性，可靠性高，易于设计、生产、调试和维护[8]。

3 组合逻辑电路的仿真

对于设计好的组合逻辑电路，不仅可以通过 Multisim中的逻辑转换仪来验证，还可以在Multisim窗口中搭建电路来仿真。从Multisim元件库在已经绘制好的逻辑电路图中添加电源、地、电阻、发光二极管等电器元件并进行连线，得到仿真电路图。由于篇幅有限，文中只给出了用74LS138实现交通信号灯监控器的仿真电路图，如图6所示。

在仿真过程中，S1、S2、S3三个开关在全部打开、全部闭合以及任意两个闭合的情况下，发光二极管就会亮，此时表示交通信号灯出现故障。

4 结束语

本文以交通信号灯监控器为例分析了组合逻辑电路设计的过程并进行了Multisim仿真测试。可以看出组合逻辑电路设计中，要实现相同的逻辑功能可根据实际情况选用不同的设计方法；同时，借助于EDA软件Multisim，可以显著提高电路设计工作的效率，为组合逻辑电路的设计仿真提供了一定的借鉴方法。

参考文献：

[1] 王毓银.数字电路逻辑设计[M].北京：高等教育出版社，2002.

[2] 魏淑桃.计算机电路基础[M]. 北京：高等教育出版社，2008.

[3] 周润景，郝晓霞.Multisim&LabVIEW 虚拟仪器设计技术[M].北京：北京航空航天大学出版社，2008.

[4] 石嘉顺.基于multisim 环境下的电路设计与仿真[J].计算机仿真，2007，24（12）：306-308.

[5] 王延才.基于Multisim 的电路仿真分析与设计[J].计算机工程与设计，2004，25（4）：65-67.

[6] 黄进文.组合逻辑函数的实现方法讨论[J].宝山师专学报，2004，23（2）：42-46.