Multisim电路仿真的毕业论文.doc

目录摘要.2第一章 绪论.31.1 数字系统设计.31.2 Multisim基本概况.41.3 HDL基本概况.6第二章 Multisim 8操作方法及应用实例.92.1 Multisim的基本界面92.2 电路的创建与运行.112.3 仪表的使用.162.4 子电路的生成.302.5 Multisim 8 应用实例.332.6 认识波形视窗.40第三章 Multisim 8与HDL在交通灯系统的设计中的应用.503.1 设计要求.503.2 确定系统方案.513.3 数据子系统的设计.553.4 控制子系统的设计.603.5 Multisim与HDL在交通灯系统中的应用673.6 交通灯系统实施方案改进小结.102第四章 Multisim 8与HDL在出租车计价器系统的设计中的应用.1044.1 设计要求.1044.2 确定系统方案.1054.3 数据子系统的设计.1064.4 控制子系统的设计.1114.5 Multisim与HDL在出租车计价器系统中的应用.1154.6 出租车计价器系统实施方案改进小结.148第五章 总结.1505.1 本论文的特色之处及所积累的经验.1505.2 本论文中尚需改进之处.1525.3 前景与展望.152致谢153参考文献154摘要Multisim 8可以将不同类型的电路组成混合电路进行仿真，界面直观，操作方便。本文先研究Multisim 8的操作方法及其应用实例。之后分别根据交通灯系统和出租车计价器系统的设计要求提出其改进的系统实施方案。然后根据两系统的改进方案，分别设计其数据子系统和控制子系统，并画出实现的电原理图，其中部分模块用VHDL语言实现。最后在Multisim 8中进行仿真，验证两系统的改进方案均正确实现了各自设计要求中的诸项功能。关键词：Multisim 8，HDL，交通灯系统，出租车计价器系统，EDA仿真AbstractMultisim version 8 can compose a mixed circuit of different types of electric circuits to simulate. We can catch it easily and use it conveniently due to its visual interface. In this paper, after studying the way to handle Multisim version 8 and examples of its application, I present improved implementary schemes according to the design demand of the traffic lights system and taximeter system, and then based on the improved schemes I design the data subsystem and control subsystem, and draw electric graph. A certain module is built up with VHDL. Simulation in Multisim version 8 validate that the improved schemes of the two system can realize functions of design demand.Keywords: Multisim version 8, HDL, traffic lights system, taximeter system, EDA simulation第一章 绪论1.1 数字系统设计本毕设讨论交通灯系统和出租车计价器系统。数字系统是一个能完成一系列复杂操作的逻辑单元。它可以是一台数字计算机，一个自动控制系统，一个数据采集系统,或者是日常生活中用的电子秤，也可以是一个更大系统中的一个子系统。描述数字系统的方法：除了可以用逻辑表达式、真值表、卡诺图、状态图等来描述并设计数字电路，还有可以用流程图和描述语言来描述数字系统功能，然后将这些描述转变为MDS图来设计数字系统。用逻辑图、状态图、流程图等来描述数字系统的方法称之为系统模型描述法。这种方法适用于相对简单的系统，这种系统的输入、输出变量以及系统的状态都比较少，所需要的寄存器也比较少。但是当系统的输入、输出变量增多、状态很多时，就很难用系统模型法来描述,这时多采用描述语言法，并称该描述语言表达的算法为系统的算法模型。9有了描述数字系统的工具，就可以讨论数字系统的设计方法了。设计一个大系统,必须从高层次的系统级入手，先进行总体方案框图的设计与分析论证、功能描述,再进行任务和指标分配，然后逐步细化得出详细设计方案，最终得出完整的电路7。这就是自上而下的设计方法。这种设计方法将主要的精力放在系统级的设计上，并尽可能采用各种EDA软件，对系统进行综合、优化、验证以及测试,以保证在整个系统的电路制作完成之前对系统的全貌有一个预见，在设计阶段就可以把握住系统的最终外部特性及性能指标，从而大大节约了人力和物力。数字系统一般只限于同步时序系统,所执行的操作是由时钟控制分组按序进行的10。一般的数字系统可划分为受控器与控制器两大部分，受控器又称为数据子系统或信息处理单元，控制器又称为控制子系统13。数据子系统主要完成数据的采集、存储、运算处理和传输，它主要由存储器、运算器、数据选择器等部件组成。它与外界进行数据交换,而它所有的存取、运算等操作都是在控制子系统发出的控制信号下进行的。它与控制子系统之间的联系是:接收由控制子系统来的控制信号，同时将自己的操作进程作为条件信号输出给控制子系统。数据子系统是根据待完成的系统功能的算法得出的。控制子系统是执行算法的核心，它必须具有记忆能力,因此是一个时序系统。它由一些组合逻辑电路和触发器等元件组成。它与数据子系统共享一个时钟。它的输入是外部的控制信号和由数据子系统来的条件信号，按照设计方案中既定的算法程序，按序地进行状态转换，与每个状态以及有关条件对应的输出作为控制信号去控制数据子系统的操作顺序。控制子系统是根据系统功能及数据子系统的要求而设计出来的。自上而下的设计数字系统的基本步骤可以归纳为以下几点：11(1)明确设计要求拿到一个设计任务，首先要对它进行消化理解,将设计要求罗列成条，每一条都应是无二义的。这一步是明确待设计系统的逻辑功能及性能指标。在明确了设计要求之后应能画出系统的简单示意方框图，标明输入、输出信号及必要的指标。(2)确定系统方案明确了设计要求之后，就要确定实现系统功能的原理和方法，这一步是最具创造性的工作。同一功能可能有不同的实现方案，而方案的优劣直接关系到系统的质量及性能价格比，因此要反复比较与权衡。常用方框图、流程图或描述语言来描述系统方案。系统方案确定后要求画出系统方框图、详细的流程图或用描述语言写出的算法，如有需要与可能还应画出必要的时序波形图。(3)受控器的设计根据系统方案，选择合适的器件构成受控器的电原理图。根据设计要求可能还要对此电原理图进行时序设计，最后得到实用的受控器电原理图。(4)控制器的设计根据描述系统方案的模型导出MDS图，按照规则及受控器的要求选择电路构成控制器，必要时也要进行时序设计，最后得到实用的控制器电原理图。然后再将控制器和受控器电路合在一起，从而得到整个系统的电原理图。(5)在整个设计过程中应尽可能多地利用EDA软件,及时地进行逻辑仿真、优化,以保证设计工作优质快速地完成。在现代城市中，随着人口和汽车的急剧增长，市区交通日益拥挤，要是没有红绿灯作为指挥工具，恐怕川流不息的汽车就会由于混乱而造成严重阻塞。因此，交通灯是交管部门管理城市交通的重要工具之一。出租车计价器是现在出租车上不可或缺的重要系统。本文将分析和讨论交通灯系统和出租车计价器系统的实施方案，并在Multisim里画出电原理图，并且仿真进行功能验证。1.2 Multisim基本概况本毕设用的是Multisim的最新版本：Version 8。由于电子技术的飞速发展，集成电路和电子系统的复杂程度大概是6年提高10倍，因此电子系统的复杂程度也在相应提高。简单的手工设计方法已无法满足现代电子系统设计的要求。因此许多软件公司纷纷研制采用自上而下设计方法的计算机辅助设计系统。在20世纪70年代中叶有了基于手工布局布线的第一代ECAD工具（计算机辅助设计），1981-1982年出现了基于原理图设计仿真的第二代EDA系统（电子设计自动化）。EDA是在计算机辅助设计（CAD）技术的基础上发展起来的计算机设计软件系统。与早期的CAD软件相比，EDA软件的自动化程度更高、功能更完善、运行速度更快，而且操作界面友善，有良好的数据开放性和互换性。电子设计自动化（EDA）技术，使得电子线路的设计人员能在计算机上完成电路的功能设计、逻辑设计、性能分析、时序测试直至印刷电路板的自动设计。到1987-1988年又推出了基于RTL（寄存器传输语言）的设计，仿真，逻辑综合的第三代EDA技术。时至今日，又是10年过去了，电子系统的复杂程度又提高了10多倍。8从事电子产品设计、开发等工作的人员，经常要求对所有设计的电路进行实物模拟和调试。其目的一方面为了验证所设计的电路是否能达到设计要求的技术指标，另一方面通过改变电路中元器件的参数，使整个电路性能达到最佳值。加拿大Interactive Image Technologies公司推出的Electronics Workbench软件（简称EWB软件）可以将不同类型的电路组成混合电路进行仿真，具有界面直观、操作方便等特点，创建电路、选用元件和测试仪器均可以图形方式直观完成。该软件提供了较为详细的电路分析手段，如电路的瞬态分析和稳态分析、时域和频域分析、器件的线性和非线性分析、电路的噪声分析和失真分析，以及离散傅立叶分析、电路零极点分析、交直流灵敏度分析和电路容差分析等共计十四种电路分析方法。具有这样一些特点：（1）采用直观的图形界面创建电路：在计算机屏幕上模仿真实实验室的工作台，绘制电路图需要的元器件、电路仿真需要的测试仪器均可直接从屏幕上选取；（2）软件仪器的控制面板外形和操作方式都与实物相似，可以实时显示测量结果。（3）EWB软件带有丰富的电路元件库，提供多种电路分析方法。（4）作为设计工具，它可以同其它流行的电路分析、设计和制板软件交换数据。（5）EWB还是一个优秀的电子技术训练工具，利用它提供的虚拟仪器可以用比实验室中更灵活的方式进行电路实验，仿真电路的实际运行情况，熟悉常用电子仪器测量方法。版本升级：EWB 5.0a-5.0c-5.12-Multisim 2001-Multisim 7-Multisim 82000年底推出Multisim 2001（MultiSIM & Electronics Workbench）套件，有Power Professional、Professional和Personal三种版本。具有完全的数模A/D SPICE仿真能力，支持VHDL和Verilog-HDL语言，支持FPGA/CPLD器件的综合设计，支持RF射频模拟仿真，自带元件库多达16000种器件，而且元件库可在线更新或由用户自行下载新的元件库。2003年推出Multisim 7.0（Multisim & Electronics Workbench）版本套件（Multisim 2001相当于6.0版本），也包括Power Pro、Pro和Personal三种版本。可与National Instruments公司的著名虚拟仪器软件LabVIEW集成，即在Multisim中除了可以利用其本身提供的示波器、万用表、函数发生器等虚拟仪器之外，还能利用第三方或用户自己在LabVIEW中开发的虚拟仪器，大大提高了选择电路测试方法的灵活性和广泛性；其自带元件库增加到了17000多种器件。2004年底推出最新的Multisim 8.0（Multisim & Electronics Workbench）版本套件。又增加了5000多种元件和6种虚拟仪器，在仿真速度上又比7.0提高了2/3。依配备的不同，Multisim又分成个人版（Personal Version），专业版（Professional Version）和超专版（Power Professional Version）。本毕设将研究超专版Multisim的操控。1.3 HDL基本概况由于电子技术的飞速发展，集成电路和电子系统的复杂程度大概是6年提高10倍，因此电子系统的复杂程度也在相应提高。简单的手工设计方法已无法满足现代电子系统设计的要求。因此许多软件公司纷纷研制采用自上而下设计方法的计算机辅助设计系统。在20世纪70年代中叶有了基于手工布局布线的第一代ECAD工具（计算机辅助设计），1981-1982年出现了基于原理图设计仿真的第二代EDA系统（电子设计自动化）。到1987-1988年又推出了基于RTL（寄存器传输语言）的设计，仿真，逻辑综合的第三代EDA技术。时至今日，又是10年过去了，电子系统的复杂程度又提高了10多倍，第三代EDA工具面临着一下四大难题：12功能验证需要花费大量时间控制系统的设计相当复杂体系结构的优化代价太大理论设计与实际器件性能在时间延迟方面的严重不同为了解决以上难题，世界上各大软件公司纷纷推出新一代EDA设计软件，其中以新思公司（Synopesys）于近两年推出的高级DSP系统设计工具Cossap及行为级综合优化工具Behavioral compiler最具代表性。在数据处理以及一些通信领域中，以Cossap及Behavioral compiler为代表的新一代EDA设计软件为设计人员提供了一个完整的系统设计环境，使人们摆脱了手工设计所带来的各种弊端。Cossap软件的最基本的特点是实现系统描述，人们止需要将系统的功能（行为）及算法用类似于C语言的程序写出原代码，在Cossap的框图编辑环境中调用一些模块即构成了一个完整的仿真环境并进行仿真，最后得到满足要求的行为级VHDL描述。这个描述相当于手工设计中的处理器“框图”。与此同时还得出了软硬件分配的安排，保证了系统的最佳配置。有了行为级的VHDL描述，再加上一些必要的约束条件一起送入Behavioral compiler进行行为级综合，则可同时生成寄存器级和门级的VHDL描述，自动完成了手工设计的第二步。人们通过修改约束条件可以得到不同结构的门级电路，为优化设计方案提供了方便。而且由于行为级描述的抽象层次高，多种控制信号相应地减少很多，很复杂的电路也可以一次仿真完成，所以行为级描述又具有仿真速度快，结果精确的优点。由以上介绍可知，新一代的EDA设计软件已经实现了真正的设计自动化，但目前还只限于数据处理，通信及多媒体领域。可以预见，在不久的将来还会有更新、功能更全的设计软件出现，使得电子系统设计工作有进一步的飞跃。以上介绍的行为级设计软件都是数字系统的设计软件。由于模拟电路的复杂性，目前实用的模拟行为级模型的建立刚刚开始，要达到数字系统设计的水平可能还要一定的时间。5随着集成电路规模与复杂度的进一步提高，特别是大规模、超大规模集成电路的系统集成，使得电路设计不断向高层次的模块式的设计方向发展，原有的电原理图输入方式显得不够严谨规范，过多的图纸和底层细节不利于从总体上把握和交流设计思想；再者，自上而下的设计方法使仿真和调试通常只能在系统硬件设计后期才能进行，因而系统设计时存在的问题只有在后期才能较容易发现，这样，一旦系统设计存在较大缺陷，就有可能要重新设计系统，使得设计周期大大增加。基于以上电原理图输入方式的缺陷，为了提高开发效率，增加已有成果的可继承性并缩短开发时间，大规模专用集成电路ASIC研制和生产厂家相继开发了用于各自目的的硬件描述语言。其中最具代表性的就是美国国防部开发的VHDL语言和Verilog公司开发的Verilog公司开发的Verilog HDL以及日本电子工业振兴协会开发的UDL/I语言。1987年12月10日，IEEE标准化组织发布IEEE标准的VHDL，定为IEEE Stdl076-1987标准（该标准是从1983年8月美国空军支持并开发的VHDL7.2版发展而来的）。这使得VHDL成为唯一被IEEE标准化的HDL语言。许多公司因而纷纷使自己的开发工具与VHDL兼容。由此可见，使用VHDL语言来设计数字系统在一定程度上是电子设计技术的大势所趋。利用VHDL设计硬件电路的优点如下：61）设计技术齐全、方法灵活、支持广泛VHDL语言可以支持自上而下和基于库的设计方法，还支持同步电路、异步电路、FPGA以及其它随机电路的设计。目前大多数EDA工具几乎在不同程度上都支持VHDL语言。这给VHDL语言进一步推广和应用创造了良好的环境。2）系统硬件描述能力强VHDL具有多层次描述系统硬件功能的能力，可以从系统的数学模型直到门级电路。3）VHDL语言可以与工艺无关编成VHDL设计硬件系统时，可以编写与工艺有关的信息。但是，与大多数HDL语言不同的是，当门级或门级以上层次的描述通过仿真验证后，可以用相应的工具将设计映射成不同的工艺（如MOS，CMOS等）。这样，工艺更新时，就无须修改程序，只需修改相应的映射工具即可。所以，在VHDL中，电路设计的编成可以与工艺相互独立。4）VHDL语言标准、规范、易于共享和复用VHDL语言的语法较严格，给阅读和使用都带来了极大的好处。再者，VHDL作为一种工业标准，设计成果便于复用和交流，反过来也能进一步推动VHDL语言的推广和普及。Verilog HDL就是在用用最广泛的C语言的基础上发展起来的一种件描述语言，它是由GDA(Gateway Design Automation)公司的PhilMoorby在1983年末首创的，最初只设计了一个仿真与验证工具，之后又陆续开发了相关的故障模拟与时序分析工具。1985年Moorby推出它的第三个商用仿真器Verilog-XL,获得了巨大的成功，从而使得Verilog HDL迅速得到推广应用。1989年CADENCE公司收购了GDA公司，使得VerilogHDL成为了该公司的独家专利。1990年CADENCE公司公开发表了Verilog HDL,并成立LVI组织以促进Verilog HDL成为IEEE标准，即IEEE Standard 1364-1995。Verilog HDL的最大特点就是易学易用，如果有C语言的编程经验，可以在一个较短的时间内很快的学习和掌握，因而可以把Verilog HDL内容安排在与ASIC设计等相关课程内部进行讲授，由于HDL语言本身是专门面向硬件与系统设计的，这样的安排可以使学习者同时获得设计实际电路的经验。与之相比，VHDL的学习要困难一些。但Verilog HDL较自由的语法，也容易造成初学者犯一些错误，这一点要注意。3第二章 Multisim操作方法及应用实例2.1 Multisim的基本界面2.1.1 主窗口启动multisim8 trial，从图中可以看出，Multisim8.0模仿了一个实际的电子实验平台，主窗口中最大的区域是电路工作区，在这里可以进行电路的连接和测试。上面是菜单栏、工具栏和元器件栏，从菜单栏可以选择电路连接、实验所需的各种元器件与测试仪器。通过鼠标操作即可方便地使用各种命令和实验设备。一个元器件丰富，仪器设备齐全，电路连接方便的虚拟电子实验平台展现在我们的眼前。2.1.2 菜单栏File下拉菜单包括新建，打开，保存，退出等；Edit下拉菜单包括全选，查找，方向转换，layer设置，属性等；View下拉菜单包括全屏，缩小，放大，看视图窗口，控制可以看见哪些工具栏等；Place下拉菜单包括放置元器件，放置节点，放置连接线，放置总线，放置视图等；Simulate下拉菜单包括仿真运行，仪表列，各种分析，载入和保存仿真设置等；Transfer下拉菜单包括转换到ultiboard，转换到其他PDB layer等；Tools下拉菜单包括元器件wizard，数据库，555定时器wizard，滤波器wizard，变量管理器，电路规则检查，捕捉屏幕区域等；Reports下拉菜单包括材料清单，元器件详细报告等；Options下拉菜单包括全球参考，图表属性等；Windows下拉菜单包括各个窗口的排列方式；Help下拉菜单包括使用帮助，multisim信息，更新检查等。2.1.3 工具栏2.1.4 元器件库栏从左到右分别是：source（电源，信号源零件类：信号接地符号，VCC电源符号，正弦波电流电压源，调幅/调频电流/电压源，受控源等）；basic（基本零件列：电感，电容，电阻，及可变器件，虚拟器件，磁心线圈，提升电阻等）；diodes（二极管零件类：普通二极管，针脚二极管，LED管，桥式整流器，变容二极管，DIAC，SCR等）；transistors（电晶体类零件列：各类NPN，PNP晶体管，P或N通道空乏型或增强型MOSFET，Power CMOSFET等）；Analog（类比IC类零件列：运算放大器，比较器，特殊功能放大器等）；TTL（TTL逻辑闸零件列：74系列，74S系列，74LS系列，74ALS系列等）；CMOS（CMOS闸逻辑零件列：2V低电压微型COMS逻辑闸等），Misc Digital（杂项数字零件列：TTL，FPGA，PLD，VHDL，VerilogHDL，LINEDRIVER等）；Mixed（混合模式IC零件列：虚拟类比开关，AD-DA转换器，555等）；Indicators（指示类零件列：电流表，电压表，探测器，蜂鸣器，七段译码显示器等），Misc（杂项零件列：滤波器，一些虚拟器件等），RF（射频零件列：射频电容器，射频电感器，射频NPN/PNP晶体管，隧道二极体，传输线等）；Electro_Machanics（机电零件列：感测开关，接触器，变压器，单相马达，三相马达等）。2.2 电路的创建与运行2.2.1 元器件的操作元器件的使用选用元器件时，首先在元器件库栏中单击包含该元器件的图标，打开该元器件库，然后从元器件库中将该元器件拖出来到电路工作区。选中元器件在连接电路时，常常需要对元器件进行必要的操作。如移动、旋转、删除、设置参数等。这需要先选中该元器件。要选中该元器件可使用鼠标器的左键单击该元器件，如果还要选中第二个，第三个，可以反复使用ctrl+单击选中这些元器件。被选中的元器件以蓝色虚线框框住便于识别。此外，拖曳某个元器件也同时选中了该元器件。如果要同时选中一组相邻的元器件，可以在电路工作区的适当位置拖曳画出一个矩形区域。包围在该矩形区域内的一组元器件即被同时选中。要取消某一个元器件的选中状态，可以使用ctril+单击。要取消所有被选中的元器件的选中状态，单击电路工作区的空白部分即可。元器件的移动要移动一个元器件，拖曳该元器件。要移动一组元器件，必须先用前述的方法选中这些元器件，然后用鼠标器左键拖曳其中的任意一个元器件，则所有选中的部分一起移动。元器件移动后，与其相连接的导线自动重新排列。元器件选中后，也可使用箭头键作微小的移动。元器件的旋转与反转，复制与粘贴为了使电路便于连接，布局合理，常常需要对元器件进行旋转或反转操作。可以先选中该元器件，然后单击鼠标右键可以见到Cut、Copy、Flip Horizontal、Flip Vertical、90clockwise、90counterCW选项可以实行旋转反转复制粘贴等操作。也可使用热键ctrl+R实现旋转操作。电路图选项的设置：在Options菜单里面有相应的设置选项。Global Preference：Sheet Properties：2.2.2 导线的操作导线的连接指向所要连接的零件接脚上，光标将变成圆圈状，按一下鼠标左键，然后移动鼠标，即可拉出一条虚线。如要从那点转弯，则可先按一下鼠标左键，固定住该点，再移动鼠标。到达目的地后，再按鼠标左键即可。每完成一条走线，程序将自动为该线编制一个网络编号，并显示出来。导线的删除与移动要删除某一条走线，则先指向所要删除的走在线，按鼠标左键，该走线的端点及转角处，将出现白色小方块(称之为控点)，按del键即可删除。要移动线路，则点击取该走线，然后指向线条中间，则光标变成双箭头状，按住鼠标左键，再移动鼠标，即可平移该走线。改变导线颜色指向所要改变颜色的线路上，按鼠标右键，即可拉出快捷菜单。选中color命令即可选择导线颜色。从电路中删除元器件选中该元器件，按del键连接线路实作：2.2.3 放置文字Place-text或者ctrl+T我们可以任意搬移这个文字块，只要指向这个文字块，按住鼠标左键，再移动鼠标，移至目的地后，放开左键即可完成搬移。另外，如果要删除此文字块，则再点取此文字块后，按DEL键即可删除之。选中文字之后点击鼠标右键可以改变文字的颜色等。2.2.4 分析功能而每个分析都需要设定以下三项：2.2.5 帮助功能的使用Help-multisim help可以打开帮助。任何时候，对某一分析功能或操作命令没有把握时，都可以使用帮助菜单，帮助按钮或F1键，去查阅各种有关的信息。2.2.6 电路元器件库Multisim为用户提供了比较丰富的元器件供选用。这些元器件根据不同类型被分成：source电源，basic基本零件列，diodes二极管零件类，transistors电晶体类零件列，Analog类比IC类零件列，TTL逻辑闸零件列，CMOS闸逻辑零件列，Misc Digital杂项数字零件列，Mixed混合模式IC零件列，Indicators指示类零件列，Misc（杂项零件列：滤波器，一些虚拟器件等），RF射频零件列，Electro_Machanics机电零件列。2.2.7 仪表操作Multisim的仪器库存放有18台仪器可供使用，它们分别是波特图扫描器(bode plotter)，失真仪(distortion analyzer)，信号产生器(function generator)，逻辑转换器(logic converter)，逻辑分析器(logic analyzer)，数字电表(multimeter)，网络分析器(network analyzer)，示波器(oscilloscope)，四通道示波器(4 channel oscilloscope)，频谱分析仪(spectrum analyzer)，瓦特表(wattmeter)，字组产生器(word generator)，频率计数器(frequency counter)，IV分析仪(IV analyzer)，simulated agilent function generator，simulated agilent multimeter，simulated agilent oscilloscope，simulated Tektronix oscilloscope，measurement probe。仪器的选用与连接选用仪器可以从仪器库将相应的仪器图标拖曳到电路工作区，仪器图标上有连接端用于将仪器联入电路。仪器参数的设置双击仪器图标打开仪器面板即可设置仪器参数。2.3 仪表的使用信号产生器(function generator)信号产生器是提供指定信号的的仪器。其中有三个端子(+、common、-)，是用来连接电路的输入端。其中各项如下说明：本按钮的功能是设定产生正弦波信号。：本按钮的功能是设定产生三角波信号。：本按钮的功能是设定产生方波信号。Frequency：本字段的功能是设定所要产生信号的频率。Duty Cycle：本字段的功能是设定所要产生信号的责任周期，如下图所示：本字段只有在方波才有作用。Amplitude：本字段的功能是设定所要产生信号的大小(电压)。Offset：本字段的功能是设定所要产生归零电压。：本按钮的功能是设定所要产生信号的上升时间与下降时间，而本按钮只有在产生方波时才有作用。按下本按钮后，屏幕出现如下图所示之对话盒：指定上升时间与下降时间这时候，请在字段中以指数格式指定上升时间(下降时间)，再按钮即可。逻辑转换器(logic converter)逻辑转换器是MultiSIM特有的虚拟装置，它可以将电路、真值表及逻辑式相互转换。其中包括9个端子，左边8个端子可用来连接电路的节点，而右边的那个端子是输出端子。其中各项如下说明：本按钮的功能是找出编辑区里电路的真值表。如下图所示，这个电路的输入端分别接到逻辑转换器的A及B端，而电路的输出端接到逻辑转换器的输出端： 开启逻辑转换器按，程序将产生此电路的真值表：本按钮的功能是将逻辑转换器中间区块里输入的真值表，找出其逻辑式。如图(20)所示之真值表，按本按钮后，即可产生逻辑式(下面的字段里)，如下图所示：本按钮的功能也是将逻辑转换器中间区块里输入的真值表，找出其逻辑式；不过，本按钮还会在转换的过程中，将逻辑式简化。同样是真值表，按本按钮后，即可产生逻辑式(下面的字段里)，如下图所示：本按钮的功能是将下面字段中的逻辑式，找出其真值表，例如我们先在下面字段中输入A+B，再按本按钮，则中间区块里，将显示其真值表，如下图所示：本按钮的功能是由下面字段中的逻辑式，产生逻辑电路，例如在下面字段中输入(A+B)(A+C)，再按本按钮，则编辑区中将产生一个电路，如下图所示：示波器(oscilloscope)示波器是一种测试电子电路不可或缺的主要仪器！MultiSIM提供一个双轨示波器。在下方有两可端子，也就是两个测试轨的输入端；右边也有两个端子，其中的G端子是接地端子，而T端子是连接外部触发的端子。其中各项如下说明：第一个游标区块：如下图所示为第一个光标的数据区块，其中的T1字段为第一个光标的位置，VA1为第一个光标位置上的A Channel波形的值；VB1为第一个光标位置上的B Channel波形的值：第一个光标数据第二个游标区块：如下图所示为第二个光标的数据区块，其中的T2字段为第二个光标的位置，VA2为第二个光标位置上的A Channel波形的值；VB2为第二个光标位置上的B Channel波形的值：第二个光标数据游标间距区块：如下图所示为第二个光标的数据区块，其中的T2-T2字段为两个光标之位置间距，VA2-VA1为第二个光标位置上的A Channel波形的值与第一个光标位置上的A Channel波形的值之差；VB2-VB1为第二个光标位置上的B Channel波形的值与第一个光标位置上的B Channel波形的值：两游标之差扫瞄时间区块：如下图所示为扫瞄时间的设定区块，也就是水平扫瞄。其中的Scale字段设定每格所代表的扫瞄时间，X position字段为波形的水平扫瞄起点位置。钮设定水平扫瞄采本区块所设定的扫瞄信号，而垂直扫瞄信号就是所要测量的信号；钮设定水平扫瞄采本区块所设定的扫瞄信号，而垂直扫瞄信号就是把A、B两个轨道的信号之和；钮设定水平扫瞄信号为A轨的输入信号，而垂直扫瞄信号为B轨的输入信号，以比较两轨信号之频率及相位之比，也就是所谓的李赛氏图形法；钮设定水平扫瞄信号为B轨的输入信号，而垂直扫瞄信号为A轨的输入信号，以比较两轨信号之频率及相位之比，也就是所谓的李赛氏图形法。扫瞄时间区块Channel A区块：如下图所示为A轨之刻度设定，其中的Scale字段设定每格所代表的电压大小，Y position字段为A轨波形的垂直位置。钮设定采交流(电容耦合)输入、钮设定输入端接地(即输入为0)、钮设定采直流输入：A轨设定区块Channel B区块：如下图所示为B轨之刻度设定，其中的Scale字段设定每格所代表的电压大小，Y position字段为B轨波形的垂直位置。钮设定采交流(电容耦合)输入、钮设定输入端接地(即输入为0)、钮设定采直流输入：B轨设定区块触发区块：如下图所示为触发设定区块，其中的钮设定升缘触发、钮设定降缘触发，Level字段设定触发水平。另外，下面的钮设定为单一触发、钮设定为一般触发、钮设定为自动触发、钮设定为A轨触发、钮设定为B轨触发、钮设定为外部触发：两游标之差波德图扫描器(bode plotter)波德图扫瞄器是一种描绘电路频率响应的仪器，由使用者指定某个范围的频率，波德图扫瞄器将输出这个范围的扫瞄频率到受测电路；同时，波德图扫瞄器也接收电路输出端的响应信号，以描绘该电路对不同频率的反应。其中包括四个端子，左边两个in端子是输入端子，是用来连接电路的输出信号；右边两个out端子是输出端子，是用提供电路输入的扫瞄信号，所以要连接到电路的输入端。失真仪(distortion analyzer)失真仪是一种测试电路总和失真或杂音/讯号比的仪器，在使用者所指定的基准频率下，进行电路总谐波失真或杂音/讯号比的测量。其中只有一个端子(input)左边两个in端子是输入端子，是用来连接电路的输出信号。逻辑分析器(logic analyzer)逻辑分析器是测试数字电路的重要仪器，MultiSIM提供一个16 Channels的逻辑分析器。在左边有16个测试端子(input)，下面也有三个输出信号端子。数字电表(multimeter)数字电表是一种常用且多用途的仪器，可测试电压、电流或电阻等。其中有+、-两个端子，是用来连接所要测试的端点，如果是要测量电压，则与所要测试的端点并联；如果是要测量电流，则与所要测试的端点串联；如果是要测量电阻，则与所要测试的端点并联。网络分析器(network analyzer)网络分析器是一种测试双端口高频电路的S参数(Scattering parameters)，而MultiSIM的网络分析器除了S参数外，还可以测出H参数、Y参数及Z参数等。其中有两个端子，分别用来连接电路的输入端口及输出埠。四通道示波器(4 channel oscilloscope)频谱分析仪(spectrum analyzer)频谱分析仪是一种测试高频电路的仪器。其中只有一个端子(input)左边两个in端子是输入端子，是用来连接电路的输出信号。瓦特表(wattmeter)瓦特表是一种测试电路功率的仪器。其中有两组端子，左边两个端子为电压输入端子，与所要测试电路并联；右边两个端子为电流输入端子，与所要测试电路串联。所测得的功率将显示在上面的区块里，而在Power Factor字段里，将显示功率因素。字组产生器(word generator)字组产生器也是MultiSIM的特色！它提供我们快速编辑激励信号的工具。左边有16个端子、右边也有16个端子，这32个端子是该字组产生器所产生的信号输出端。而下面有R及T两个端子，R端子为备妥信号端子(Ready)、T端子为触发信号端子。频率计数器(frequency counter)IV分析仪(IV analyzer)simulated agilent function generatorsimulated agilent multimetersimulated agilent oscilloscopesimulated Tektronix oscilloscope2.4 子电路的生成为了使电路连接简洁明了，可以将一部分常用电路定义为子电路，子电路相当于用户自己定义的小型集成电路，可以存放在自定器件库中供以后反复调用。如下图所示为一个半加器电路，我们把它存为HA.MSM其中包括两个输入端点(X及Y)、两个输出端点(SUM及CARRY)，存盘完成后，开启上层的档案(或新的档案)，然后按+键，出现如下对话框：选中HA.msm后点击打开， 就可以把子电路拖出来了，如下图：双击这个block可以看到：点击Edit HB/SC可以进入内层电路图，可以对其作进一步的编辑和修改。可以在子电路窗口中添加和删除元件；也可以添加引出脚。对某一子电路的修改同时影响该子电路的其他拷贝。一般情况下，生成的子电路仅在本电路中有效。要应用到其他电路中，可使用剪贴板进行copy和paste。也可以将其粘贴到（或直接编辑在）DEFAULT.EWB电路文件的自定义件库中。以后每次启动软件，自定库件中均包含该子电路供随时调用。可以像使用其他元件一样使用子电路。比如下图就是使用半加器子电路构成的全加器电路，类似地可以将此电路进一步定义为全加器子电路。2.5 Multisim 8 应用实例2.5.1 RLC电路仿真与分析实验目的：利用简单的电阻器、电容器及电感器串联电路，输入脉波信号，再以示波器测量其输出入之间的关系，以找出电容抗、电感抗与频率的关系。还有谐振时，电容器及电感器上的电压为何。电路图：相关知识：如上图所示为RLC串联电路，其中的电容抗、电感抗为：， 电容抗会随频率上升而变小、电感抗会随频率上升而变大。电路总阻抗为：当电容抗与电感抗相等时，其相量和为零，整个电路的阻抗等于电阻器上的电阻值，即Z=R，线路电流为I=V1/R1电阻器上的电压为VR=V1电感器上的电压为VL=IXL电感器上的电压为VC=IXC谐振频率为电阻R1，电感L1，电容C1取自basic里面的虚拟电阻，虚拟电感，虚拟电容。正弦波电压源(V1)、接地符号取自电源/信号源零件列，signal source里面的AC Voltage。再取一个示波器操作：(1)、双击打开电路图中的示波器：(2)、在Timebase区块的Scale字段里，将水平扫瞄的周期设定为2ms/Div(每格2毫秒)；分别在Channel A及Channel B区块的Scale字段里，将两个输入信号号的垂直刻度设为100mV/Div(每格100mV)，然后按工具栏上的闪电符号开始RUN，可以见到示波器的反应：(3)、如上图所示，两个波形迭在一起，而两个波形完全一样，所以看起来就是一个波形的样子。由于频率f=500Hz，刚好等于谐振频率f0：(4)、停止仿真，双击V1打开属性对话框：(5)、在仪表列上，用一个波德图描绘器，并按下图连接：(6)、双击打开波德图描绘器：(7)、将Vertical区块的I字段调为-80dB；Horizontal区块的F字段调为1MHz、I字段调为1Hz。然后RUN。如下图：(8)、按钮看看相位的频率响应图，如下图所示：2.5.2 555电路仿真与分析实验目的：在本实习里，将利用最常用的555，设计一个无稳多谐振荡器，而其输出端连接一个LED，以观察其输出变化。另外，在此也以示波器测量其波形变化。电路图：相关知识：如上图所示为555无稳多谐振荡电路，其振荡的周期为：充电周期：放电周期：其振荡频率为f=1/T=476Hz。在电容器C1上，只要充电达到的上限电压，输出即转态，同时该电容器将开始放电；而放电降至的下限电压，输出即转态，同时该电容器将开始充电，如此周而复始，不断振荡。电阻器(R1、R2)、电容器(C1、C2)取自基本零件列的虚拟电阻器、虚拟电容器。15V电池(V1)、接地符号取自电源/信号源零件列。LED取自二极管零件列。555取自混合模式零件列。示波器取自仪表列。操作：(1)、LED灯闪(2)、双击示波器打开面板看见：(3)、如上图所示，其中的方波是输出端的波形，而锯齿波是电容器C1的充放电曲线。在Timebase区块里，我们将水平扫瞄的时间设为2ms/Div(每格2m秒)，而两个轨道的垂直刻度都为5V/Div(每格5V)。所以，在显示屏上，所出现的脉波有点拥挤。现在把水平扫瞄的时间调为500us/Div(每格500微秒)，如下图所示：(4)、利用光标，可以看到：2.6 认识波形视窗不管是利用程序所提供的仪