三態(tài)門(mén)總線(xiàn)傳輸電路的Multisim仿真方案

摘要：基于探索仿真三態(tài)門(mén)總線(xiàn)傳輸電路的目的，采用Multisim10仿真軟件對總線(xiàn)連接的三態(tài)門(mén)分時(shí)輪流工作時(shí)的波形進(jìn)行了仿真實(shí)驗測試，給出了仿真實(shí)驗方案，即用Multisim仿真軟件構成環(huán)形計數器產(chǎn)生各個(gè)三態(tài)門(mén)的控制信號、用脈沖信號源產(chǎn)生各個(gè)三態(tài)門(mén)不同輸入數據信號，用Multisim仿真軟件中的邏輯分析儀多蹤同步顯示各個(gè)三態(tài)門(mén)的控制信號、數據輸入信號及總線(xiàn)輸出信號波形，結論是仿真實(shí)驗可直觀(guān)形象地描述三態(tài)門(mén)總線(xiàn)傳輸電路的工作特性，所述方法的創(chuàng )新點(diǎn)是解決了三態(tài)門(mén)的工作波形無(wú)法用電子實(shí)驗儀器進(jìn)行分析驗證的問(wèn)題。
關(guān)鍵詞：三態(tài)門(mén)；總線(xiàn)傳輸；工作波形；環(huán)形計數器；邏輯分析儀

三態(tài)電路是一種重要的總線(xiàn)接口電路，由若干個(gè)輸出端連接在總線(xiàn)上的三態(tài)輸出門(mén)構成。
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(méi)有邏輯功能的高阻態(tài)輸出。
常規的硬件實(shí)驗測試三態(tài)總線(xiàn)電路邏輯功能的方法是，將三態(tài)輸出門(mén)的控制端、輸入端分別接邏輯電平開(kāi)關(guān)，改變邏輯電平開(kāi)關(guān)為邏輯1、邏輯0觀(guān)測輸出函數的邏輯狀態(tài)。存在的問(wèn)題是，總線(xiàn)分時(shí)傳輸關(guān)系不直觀(guān)。用Multisim仿真軟件進(jìn)行三態(tài)總線(xiàn)電路工作過(guò)程波形仿真分析，用環(huán)形計數器做實(shí)驗中的信號源產(chǎn)生所需的各個(gè)控制信號、用脈沖信號源產(chǎn)生各數據輸入信號，用邏輯分析儀多蹤同步顯示各個(gè)三態(tài)門(mén)的控制信號、數據輸入信號及總線(xiàn)輸出信號波形，可直觀(guān)形象地描述三態(tài)門(mén)總線(xiàn)傳輸電路的工作特性。

1 三態(tài)門(mén)總線(xiàn)傳輸電路Multisim仿真實(shí)驗方法
1)創(chuàng )建電路
確定總線(xiàn)上各個(gè)三態(tài)門(mén)所需的控制信號、數據輸入信號的產(chǎn)生方式：用D觸發(fā)器74LS74構成3位環(huán)形計數器產(chǎn)生各三態(tài)門(mén)所需的分時(shí)為1的控制信號，從而保證滿(mǎn)足任意時(shí)刻僅一個(gè)三態(tài)門(mén)處于工作狀態(tài)的總線(xiàn)傳輸條件；用脈沖信號源產(chǎn)生不同頻率的各三態(tài)門(mén)的數據輸入信號，以直觀(guān)觀(guān)測總線(xiàn)分時(shí)傳輸情況。
確定邏輯分析儀所顯示信號：各三態(tài)門(mén)的控制信號、數據輸入信號、總線(xiàn)輸出信號。
三態(tài)門(mén)、D觸發(fā)器從Multisim的TTL數字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(jìn)行實(shí)驗仿真，分析仿真實(shí)驗結果。

2 三態(tài)門(mén)總線(xiàn)傳輸電路Multisim仿真實(shí)驗舉例
以74LS126三態(tài)傳輸門(mén)做為仿真實(shí)驗器件。其邏輯表達式為

其中，EN為三態(tài)門(mén)的工作方式控制變量，A為三態(tài)門(mén)的輸入變量，Y為三態(tài)門(mén)的輸出函數。
1)仿真實(shí)驗電路創(chuàng )建
構建仿真實(shí)驗電路如圖1所示。

D觸發(fā)器74LS74構成的3位環(huán)形計數器產(chǎn)生各三態(tài)門(mén)的EN1～EN3控制信號、脈沖信號源產(chǎn)生不同頻率的A1～A3數據輸入信號，邏輯分析儀XLA1顯示各三態(tài)門(mén)的EN1～EN3控制信號、A1～A3數據輸入信號及總線(xiàn)輸出信號的波形。
3位環(huán)形計數器的有效狀態(tài)轉換圖如圖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(mén)所需的分時(shí)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500 Hz、1 000 Hz、1 500 Hz，以便觀(guān)測總線(xiàn)分時(shí)傳輸情況。
2)仿真運行分析
仿真運行時(shí)，先將開(kāi)關(guān)置于接地位置，使3位環(huán)形計數器置于100初始狀態(tài)，然后將開(kāi)關(guān)置于+5 V電源位置，3位環(huán)形計數器在時(shí)鐘脈沖控制下進(jìn)行計數。
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數據輸入信號的波形，“5”為A2數據輸入信號的波形、“6”為A3數據輸入信號的波形、“7”為總線(xiàn)輸出信號的波形。

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

3 結束語(yǔ)
由于受實(shí)驗儀器的限制無(wú)法對總線(xiàn)分時(shí)傳輸的工作波形進(jìn)行硬件實(shí)驗驗證，主要是，現有的信號發(fā)生器不能產(chǎn)生多路同步信號，現有的示波器多為雙蹤示波器無(wú)法同時(shí)觀(guān)測多路波形，用Multisim軟件仿真解決了這一問(wèn)題。所述方法具有實(shí)際應用意義。