译码器及多路选择器设计及仿真实验

一、实验目的

1. 掌握Multisim电子电路仿真软件的使用，并能进行电路分析和仿真。

2. 掌握组合逻辑电路的设计方法。

3. 掌握多路选择器集成电路的使用，利用其实现逻辑电路的设计。

二、实验说明

Multisim是一种电子电路仿真软件，利用它提供的各种元件及仪表进行

计算机辅助设计，从而可以快速、高效地对电路进行设计和分析。下面利用

图1 74LS138 译码器的测

如图1 所示测试138 译码器的例子对软件的使用作简单的说明。

第一步，打开软件熟悉界面。双击Multisim 2001图标，或点击Windows

“开始”菜单中的Multisim 2001，启动该程序，可以看到如图2 所示的操

作界面。

从中可以看出，Multisim的操作界面主要由菜单栏、工具栏、使用中的

元件列表(In Use List) 、仿真开关、元件库、仪表库、电路工作区和状态栏

等项组成。

第二步，选取元件及元件使用。选取元件最直接的方法是从元件库中选取。元件库中包括14 个元件分类库，通常放置在电路窗口的左边（如图

2），14个元件库按钮从上到下依次为：电源库（Sources）、基本元件库（Basic）、

二极管库（Diodes）、晶体管库（Transistors）、模拟元件库（Analog）、TTL

库（TTL）、CMOS库（CMOS）、各种数字元件库

图2 Multisim 2001 的操作界面

图3 74LS138 的选取

（Misc Digital）、混合器件库（Mixed）、指示器件库（Indicators）、其它器

件库（Misc）、控制器件库（Controls）、射频元件库（RF）和机电类器件库

（Electro-Mechanical）。

在本例中，所用的元件有：一个74LS138、三个单刀双掷开关、八个指示灯以及代表高低电平的输入电源信号，下面以138 的取用为例来说明元件的选取。首先明确138 所在元件库为TTL库，然后将鼠标指向TTL元件库，打开元件库选中74LS，再从库中找到并双击74LS138，如图3 所示。选中的元件将会挂在鼠标上，这时可以将其放置在电路窗口的合适位置上。其余的元件按照同样的方法选取，就不一一叙述了，其中单刀双掷开关在基本元件库，指示灯在指示器件库，输入电源信号在电源库。

取出的元件参数如果需要编辑，只需双击该元件，在打开的对话框中进行相应的设置即可。例如指示灯的电压可设置成4.5V。

元件的复制、删除与旋转等操作可用编辑菜单中的命令来完成，也可以

选择快捷菜单中的相关选项来完成。快捷菜单可通过点击鼠标右键来打开，

如图4。

第三步，电路的连接。将所需的元件放在电路工作区中后，接下来就

要连接电路了。一般有如下两种连接情形：

1. 两元件之间的连接：将鼠标指针移近所要连接的元件引脚一端，

当出现一个小黑点时，点击并拖动指针至另一元件的引脚，再次出现小黑点

时点击，系统即自动连接这两个引脚之间的线路，如图5（A）所示。

2. 元件与某一线路的中间连接：从元件引脚开始，指针指向该引

脚并点击，然后拖向所要连接的线路上再点击，系统不但自动连接这两个点，

同时在所连接线路的交叉点上自动放置一个接点，如图5（A）所示。对于

两条线交叉而过的情况，不会产生连接点。

按以上方法连接完电路后，将电路保存，以便于电路的调试和仿真。

第四步，电路的仿真。启动操作界面右上角的仿真开关，或者按F5键，

若电路科学性无误，仿真则不会显示出错提示，否则应依照出错提示改正后

再进行仿真。若需用仪器对电路进行测试，则将仪器接入电路中相应的测试

点，仿真开始后，双击仪器使其面板放大，再按需要调整仪器的设置，显示

出完整的实验结果。仿真一段时间后，最好关闭仿真开关，或者再次按F5

键，来进行静态分析，需要时再打开仿真开关。如果在仿真过程中想暂停，

可用鼠标左键单击仿真开关右方的暂停框，或者按F6键；再单击一次可恢

复仿真。

第五步，实验结果的保存。可将实验结果保存为两种格式：一种是*.Msm文件，以便于在软件环境下打开而进行进一步的仿真和调试；另一种是文本格式文件或图形文件，这种文件可以在没有安装软件的计算机中打开，用于电路图的打印、写实验报告等。

三、实验内容

1. 译码器使用。用74LS138译码器和与非门设计一个全减器。写出真

值表、表达式，画出实验电路图。（设A为被减数，B为减数，C为低位向

本位的借位，S是差值，Y 是本位向高位的借位）。

2. 多路选择器使用。用多路选择器74LS153和与非门、或门等设计如

下电路：

A. 人类有四种基本血型，A、B、AB、O 型，O 型血可以输给任

意血型的人，而他只能接受O 型；AB型可以接受任意血型，但他只能输给

AB 型；A 型能输给A 型或AB 型，可以接受A 型或O 型；B 型能输给B

型或AB 型，可以接受B 型或O 型。设计一个逻辑电路，其输入是欲进行

“输送–接受”的血型，当符合上述规则时，电路输出F为1，其余

为0，写出函数式，画出真值表。设计出实验电路图。

说明：设有四个输入变量X、Y、Z、W，用X、Y 的不同组合表示输送

者的血型，用Z、W 的不同组合表示接受者的血型，如右表所示。

B. A、B、C三个车间，由发电机

F1、F2供电，F1的发电量是F2的两倍，A的用电量等于F1的发电量，B或C的用电量等于F2的发电量，当车间用电超过发电量时，应产生报警信号L，请设计发电机启停控制电路和报警电

路，写出函数式，列出真值表。设计出实验电路图。

（注：在本实验中，输入的“1”、“0”信号可用电源库中的VCC和接地符号分别产生，输出状态可用指示灯来观测。）

四、实验预习

1. 了解Multisim仿真软件的使用。

2. 熟悉译码器和多路选择器的管脚功能，设计出实验电路图。

五、实验报告要求

1. 说明设计思路及设计方法。

2. 打印出实验结果并对实验加以分析和说明。

3. 谈谈本次实验的心得体会。