基于Multisim的二-十进制转码器仿真研究

1、 安康学院 学年论文设计题 目 基于Multisim的二-十进制转码器仿真研究学生姓名 雷斐雄 学号 2010222327 所在院(系) 电子信息工程系 专业班级 电子信息工程专业2010级1班 指导教师 王庆春 2012年 6月 10日电子与信息工程系学年论文（设计）成绩评定表学生姓名专业班级学号指导老师职称工作单位题目：指导教师评语：建议成绩： 指导教师（签字）： 年 月 日教研室意见： 教研室主任（签字）： 年 月 日安康学院学年论文（设计）基于Multisim的二-十进制转码器仿真研究雷斐雄（安康学院电子与信息工程系电子信息工程专业2010级，陕西 安康 725000）指导教师：王庆春

2、【摘要】文中首先讨论了数字系统中的二-十进制（BCD）转码算法，其次介绍了Multisim软件功能，最后综合Multisim中元器件库中的元器件实现了二-十进制转码器的仿真。【关键词】二-十进制（BCD）转码器； Multisim 软件；仿真。 Two - decimal decoder Multisim simulationAuthor: Lei Feixiong（Grade2010,Class1,Majo Electronic and Information Engineering，Electronic and Information EngineeringDept.，Ankang Uni

3、versity，Ankang 725000，Shaanxi）Directed by Wang QingchunAbstract：This paper first discusses the digital system in two - decimal ( BCD ) transcoding algorithm, followed by the introduction of the function of Multisim software, the Multisim components in the library of components has two decimal transc

4、oder simulation.Key words：Two - decimal ( BCD ) Multisim transcoder; simulation software. 0引言二-十进制（BCD）转码器经常被用作数据的实时转换在电子测量系统中。在电子系统中的二十进制 （BCD） 数制转换的实现方法有软件算法实现、 硬件运算实现、 基于数据查找表的实现方式。 二进制编码的十进制数，简称 BCD 码(Binary Coded Decimal). 这种方法是用 4 位二进制码的组 合代表十进制数的 0，1，2，3，4，5，6 ，7，8，9 十个数符。4 位二进制数码有 16 种组合，原则

5、上可任选其中的 10 种作为代码，分别代表十进制中的 0，1，2，3，4，5，6，7，8，9 这十个数符。 最常用的 BCD 码称为 8421BCD 码，8、4、2、1分别是 4 位二进数的位取值。 1 数字系统中的二十进制（BCD）码的转换算法图 1 二十进制（BCD）码转换算法示意图 8421BCD 码是使用 4 位二进制数表示 1 位 10 进制数（09） ，它的位权依次是 8、4、2、1。如 果把 n 位二进制数据转换成 m 位 BCD 码（4*m 位）就要求 m 位 BCD 码所能表示的最大数不小 于 n 位二进制码所表示最大数，即 10m -1 2n -1，m floorlg 2n

6、 。二十进制码转换算法 如图 1 所示，这种转换算法包括 3 个过程：、首先检查二进制数据的高三位，如果高三位数据 (bn,bn-1,bn-2)B 的值大于 4， 就需要加 3， 否则加 0； 得到 s13:0=bn,bn-1,bn-2+3 b011/3 b000。 、 再右移一位判断s12:0,bn-3四位二进制数据，如果这四位数据大于 4，就需要加 3，否则加0；最后可以得到：s23:0=s12:0,bn-3+4b0011/4b0000。由于s12:0,bn-3的最大值也只有(1001)B， 所以和数 s2 就不需要位数扩展 （4 位） 、多次重复第步的运算， 直至最后得到的每一位 BCD

7、 码 的 4 位二进制数不会大于(9)D/(1001)B。从以上的二十进制(BCD)码变换算法中可以看到，二进制 数据的最低位 b1 不需要转换而直接输出；而且每个转换运算单元的低 3 位输出数据始终不会大于(4)D/(100)B，这样就能够保证最后得到的每一 BCD 码不会大于(9)D/(1001)B，从而得到 BCD 码的 正确转换输出。 表 1 将给出部分二进制数、十进制数和 8421BCD 数的对应关系表表1 二进制-十进制-BCD 码 2 Multisim软件介绍Multisim是一个专门一个与电子电路仿真和设计的非常优秀的EDA软件。它用软件的方法模拟电子线路元器件和仪器仪表，实现

8、了“软件即元器件”和“软件即仪器”。这个平台将虚拟仪器技术的灵活性扩展到了电子设计者的工作台上，弥补了测试与设计功能之间的缺口。Multisim的主要特点有：界面直观、操作方便：Multisim的整个操作界面类似于一个实验工作台，界面上有进行仿真分析的各种操作命令，有存放元件的元件箱和测试仪表的仪器库，仿真元件和测试仪表的外形与实物非常接近，操作方法也基本相同，直观易学。丰富的元件库：Multisim的元件库中有大量的元器件，包括基本元件、半导体元件、TTL和CMOS元件、集成运算放大器、ADC和DAC、射频器件等。用户也可通过元件编辑器，自行修改或创建所需的元件库。 3 二十进制（BCD）转

9、码器的仿真 图2 首先使用信号发生器（XWG1）产生二进制数，通过各个元器件的处理。图2采用了5 bit 的转换单元而不是4 bit 的基本单元(高3 hi t 转换单元的最高位输入接地) ,从而简化了多位转码器的电路结构，因此也保证了每个转换运算单元的低 3 位输出数据始终不会大于(4)D/(100)B, 使最后得到的每位B C D 码都不会大于(9)D/(1001)B使用时要求转换单元(SN74185A) 的无用输人端作接地处理。最终，输出信号接入到数码管中，从而显示出十进制数，实现了二-十进制的转码。图2 Multisim中5 bit 二十进制转码器原理图 图1构造出5 bit 二进制数

10、的转换单元，还可以由此构造出10 bit二进制数的转换单元等。但存在结构复杂，成本过大等缺陷。 以下为图2中个元器件的原理图： 图3 X1原理图 图4 X2原理图 图5 X3原理图 图6 X4原理图 图7 X5原理图 图8 X6原理图 图9 X7原理图 图10 X8原理图图11 X9原理图第6页 共7页图12 X10原理图图13 X11原理图 4 结语文中针对二十进制（BCD）转码器的实现在Multisim软件工具上实现充分证明了这种设计思路的可行性。这种二-十进制（BCD）转码器设计利用芯片级联实现，为二-十进制转换提供了便利，不足之处在于当需要转换的数据较大、位数较多时，随级联芯片的增多，运算量会显著增加、 硬