基于三態(tài)門總線傳輸電路的Multisim仿真方案

三態(tài)電路是一種重要的總線接口電路，由若干個輸出端連接在總線上的三態(tài)輸出門構(gòu)成。三態(tài)是指輸出處于工作狀態(tài)的邏輯“0”狀態(tài)輸出、邏輯“1”狀態(tài)輸出及沒有邏輯功能的高阻態(tài)輸出。

常規(guī)的硬件實驗測試三態(tài)總線電路邏輯功能的方法是，將三態(tài)輸出門的控制端、輸入端分別接邏輯電平開關(guān)，改變邏輯電平開關(guān)為邏輯1、邏輯0觀測輸出函數(shù)的邏輯狀態(tài)。存在的問題是，總線分時傳輸關(guān)系不直觀。用Multisim仿真軟件進行三態(tài)總線電路工作過程波形仿真分析，用環(huán)形計數(shù)器做實驗中的信號源產(chǎn)生所需的各個控制信號、用脈沖信號源產(chǎn)生各數(shù)據(jù)輸入信號，用邏輯分析儀多蹤同步顯示各個三態(tài)門的控制信號、數(shù)據(jù)輸入信號及總線輸出信號波形，可直觀形象地描述三態(tài)門總線傳輸電路的工作特性。

1 三態(tài)門總線傳輸電路Multisim仿真實驗方法

1)創(chuàng)建電路

確定總線上各個三態(tài)門所需的控制信號、數(shù)據(jù)輸入信號的產(chǎn)生方式：用D觸發(fā)器74LS74構(gòu)成3位環(huán)形計數(shù)器產(chǎn)生各三態(tài)門所需的分時為1的控制信號，從而保證滿足任意時刻僅一個三態(tài)門處于工作狀態(tài)的總線傳輸條件;用脈沖信號源產(chǎn)生不同頻率的各三態(tài)門的數(shù)據(jù)輸入信號，以直觀觀測總線分時傳輸情況。

確定邏輯分析儀所顯示信號：各三態(tài)門的控制信號、數(shù)據(jù)輸入信號、總線輸出信號。

三態(tài)門、D觸發(fā)器從Multisim的TTL數(shù)字IC庫中找出，脈沖信號源從Multisim的電源信號源庫中找出、邏輯分析儀從Multisim的虛擬儀器庫中找出。

2)仿真運行分析

進行實驗仿真，分析仿真實驗結(jié)果。

2 三態(tài)門總線傳輸電路Multisim仿真實驗舉例

以74LS126三態(tài)傳輸門做為仿真實驗器件。其邏輯表達式為：

其中，EN為三態(tài)門的工作方式控制變量，A為三態(tài)門的輸入變量，Y為三態(tài)門的輸出函數(shù)。

1)仿真實驗電路創(chuàng)建

構(gòu)建仿真實驗電路如圖1所示。

D觸發(fā)器74LS74構(gòu)成的3位環(huán)形計數(shù)器產(chǎn)生各三態(tài)門的EN1～EN3控制信號、脈沖信號源產(chǎn)生不同頻率的A1～A3數(shù)據(jù)輸入信號，邏輯分析儀XLA1顯示各三態(tài)門的EN1～EN3控制信號、A1～A3數(shù)據(jù)輸入信號及總線輸出信號的波形。

3位環(huán)形計數(shù)器的有效狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖如圖2所示，Q1、Q2、Q3端依次輪流為1循環(huán)變化，產(chǎn)生各三態(tài)門所需的分時為1的控制信號。

脈沖信號源V1、V2、V3的信號頻率分別設置為500Hz、1000Hz、1500Hz，以便觀測總線分時傳輸情況。

2)仿真運行分析

仿真運行時，先將開關(guān)置于接地位置，使3位環(huán)形計數(shù)器置于100初始狀態(tài)，然后將開關(guān)置于+5V電源位置，3位環(huán)形計數(shù)器在時鐘脈沖控制下進行計數(shù)。

邏輯分析儀顯示的波形如圖3所示，其中“1”為EN1控制信號的波形、“2”為EN2控制信號的波形、“3”為EN3控制信號的波形、“4”為A1數(shù)據(jù)輸入信號的波形，“5”為A2數(shù)據(jù)輸入信號的波形、“6”為A3數(shù)據(jù)輸入信號的波形、“7”為總線輸出信號的波形。

由圖3可知，EN1=1時?？偩€輸出信號的波形和A1輸入信號的波形相同，實現(xiàn)經(jīng)總線傳輸A1信號；EN2=1時，總線輸出信號的波形和A2輸入信號的波形相同，實現(xiàn)經(jīng)總線傳輸A2信號；EN3=1時，總線輸出信號的波形和A3輸入信號的波形相同，實現(xiàn)經(jīng)總線傳輸A3信號。

3 結(jié)束語

由于受實驗儀器的限制無法對總線分時傳輸?shù)墓ぷ鞑ㄐ芜M行硬件實驗驗證，主要是，現(xiàn)有的信號發(fā)生器不能產(chǎn)生多路同步信號，現(xiàn)有的示波器多為雙蹤示波器無法同時觀測多路波形，用Multisim軟件仿真解決了這一問題。所述方法具有實際應用意義。