利用EWB的数字电路设计.doc

利用EWB的数字电路设计 j教孛技术 五 软件设计与开发 利用EWB的数字电路设计 熊婷婷 (合肥工业大学计算机与信息学院安徽合肥23(~oo9) 摘要:利用EwB仿真软件对数字电路进行设计,采用虚拟手法实现电路连接及实验,得出实验结论,4-~#-电路设计更加简单,实验结果 更加真实可信. 关键词:数字电路设计EWB虚拟仿真 中图分类号:TP391.9文献标识码:A文章编号:1007—9416(2011)09—0147—02 数字电路是以数字信号为研究对象的电子电路.现代的数字电 路由半导体工艺制成的若干数字集成器件构造而成,在对数字电路 进行设计时,由于所使用到的半导体数字集成器件的易损坏性,数 字电路在设计的实验阶段,往往不能得出准确的结论,而影响设计 的结果.对此,我们利用仿真软件,将数字电路设计用电脑模拟,得 出结果,减少器件损耗,同时减小误差. 1,仿真软件的选择 仿真软件是专门用于仿真的计算机软件,它利用计算机,模拟 真实的实验环境,得到实验所无法达到的小误差结论.我们现在常 用的仿真软件种类非常多,有EWB,MATLAB,Multisim,SPICE/ PSPICE等等,均能达到很好的仿真目的. EWB,全称为ELECTR0NICSWORKBENCHEDA,是交 互图像技术有限公司在九十年代初推出的EDA软件,用于模拟电 路和数字电路的混合仿真,利用它可以直接从屏幕上看到各种电 路的输出波形.EWB是一款小巧,但是仿真功能十分强大的软件. 相对于其它仿真软件,EWB更适合于简单的电路设计及实验结果 仿真,并且易于学会. 2,EWB仿真软件的优点 EWB仿真软件可完成数字电路及模拟电路的仿真工作,它 提供了完善的电路元件库,能够真实地得出实验结果,具有较高 的可靠性. EwB仿真软件相对于电子元件实物使用及电路搭建,具有 以下优点:(1)EWB有完整的元件库,对于电路设计涉及到的元件 均可迅速找到,为电路设计实验节省大量时间;(2)EWB元件各个 引脚均有直观的注释,对于刚接触该元件的人不会因为各引脚不 熟悉而导致电路搭错;(3)由于是虚拟仿真,若出现电路设计问 题,在接通电源后,不会出现元件损坏等现象.同时,元件不会受 到温度,湿度等外界环境影响.特别是集成电路芯片,温度变化影 响十分明显,使用仿真软件就不存在此问题. 3,数字电路设计举例 3.1数字显示计数器 利用EWB仿真软件,我们可以做成一个较为简单的数字显 示计数器.采用74LS48和74I$290,将计数过程完整显示在半导 体数码管上,直观地还原了计数的整个过程,得到8421十进制计 数显示. 电路如图1所示. 图1数字显示计数器 由于使用仿真软件,函数信号发生器的信号设置非常方便,我 们使用占空比为50”/.的方波,输出频率设定为1Hz,以便于最终的结 果观察. 图2函数信号发生器参数 3.2道路交通灯定时系统 在较大型的数字电路设计中,一般不直接进行电路的实物实 验,而是使用仿真软件先完成电路的设计工作. 以道路交通灯定时系统设计为例,交通灯定时系统即是要十字 交叉路口红绿灯交替闪烁,同时在绿灯变红灯之间加上黄灯过渡, 以达到有效地调控交通的目的. 设计流程如图所示: 图3流程图 软件设计与开发 用TY$IITL分别表示绿灯变黄灯的信号及红灯变绿灯的 信号,由555定时器组成30S循环,在25S时输出切换信号 TY=1,在30s时输,qlTL=1,如此构成’个定时器的输出部分. 如图所示. 图4定时器电路 接下来,由TL,TY提供给控制器信号,在使其在rrfJ时刻进行红 灯到绿灯的切换,在TY时刻进行绿灯到黄灯的切换.控制器将在不同 的时刻输出Y(OO)～Y(11)共四种状态,来对信号灯6种状态(甲红灯 亮,甲绿灯亮,甲黄灯亮,乙红灯亮,乙绿灯亮,乙黄灯亮)进行控制. Y(00)～Y(11)四种状态之间的转换方式见表1. 表1状态转换 输入输出 现态状态转换条件次态 Q.”TITYQ.Q0 0O00(保持)00 0001(转换)0l 0l00(保持)01 0ll0(转换)11 ll00(保持)11 l101(转换)l0 1000(保持)10 10l0(转换)00 可见在TY一1时,Q0将变换状态;在TL=I时,Ql将变换状态. 将Q0和Ql的输出状态转换到信号灯的工作状态上,可得到十 字路口共六个信号灯的明暗情况.如表2所示. 表2信号灯工作状态 Q1QnAGAYARBGBYBR 0010000l 010l0001 l100l100由此,可以得出交通灯定时系统的工作过程.利用EWB可以很 清晰的将电路连接,并仿真出实验的结果. 4,结语 从数字电路设计的过程来看,当电路图被设计出来后,在没有 确保电路确实可用的情况下,利用EWB