两种EDA 软件在数字电子技术课程中的应用

林智慧 何 颖 张首军

西安思源学院电子信息工程学院 陕西西安 710038

【文章摘要】

作为信息技术和电子技术的一个重要分支，EDA 工具正在发挥着极大的作用，成为学习和应用现代电子技术的重要内容。将EDA 技术引入到电类相关课程的教学中，不仅仅是满足教学改革的需要，更是满足市场对高水平人才的需要。针对数字电子技术课程，采用Multisim 和Quartus II 两种EDA 软件对其中的内容进行教学实践，结果表明不但能顺利的完成教学任务，而且可将抽象的知识具体化、简单化、形象化。

【关键词】

EDA ；数字电子技术； Multisim ；Quartus II

中图分类号：TN91

文献标志码：A

0 引言

传统的课堂教学方法，使学生对于概念、定理的理解仅局限于板书或者多媒体投影的静态电路，无法构建具体直观的学习模式。EDA( 电子设计自动化) 不仅提供了一种现代电子设计技术，同时还为学习提供了一个极为方便的、科学的实验平台。将EDA 技术融入到数字电子技术教学中，能提高学生的工程实践能力和自主学习、创新能力，使学生掌握如何在计算机上实现相关的数字系统，了解新的数字系统的设计方法。

1 Multisim 软件在数电中应用

Multisim 是美国国家仪器(NI) 有限公司推出的以Windows 为基础的仿真工具, 适用于板级的模拟/ 数字电路板的设计工作。使用者可以使用Multisim 交互式地搭建电路原理图，并对电路进行仿真。

1.1 半加器

数字系统的基本任务之一是进行算术运算。而在系统中加、减、乘、除均是利用加法来进行的，所以加法器便成为数字系统中最基本的运算单元。构成加法器电路的基本单元就是半加器和全加器。在不考虑低位的进位输出时，只考虑将两个二进制数相加，并产生进位输出，称之为半加器。真值表如表1 所示，其中A、B 为两个二进制输入，S 为半加和，CO 为高位进位输出。

表1 半加器真值表

1.2 Multisim 10 仿真

在Multisim 10 中，数字电路的生成可以由电路图得到真值表及表达式，也可以由真值表得到表达式及电路。从仪器工具栏中调出图1 所示的逻辑转换仪，在其左边的真值表栏内按照表1 进行设置。

图1 逻辑转换器

图2 所示为逻辑转换仪中设置的真值表S、Co。简化的逻辑表达式及电路如图3 所示。

图2a 半加器真值表（S）

图2b 半加器真值表（Co）

表1.1 近10 年武汉地区太阳峰值日照时数的月度平均值（单位：h）010

电子科技

Electronics Technology

电子制作

图3a 半加器S 的电路

图3b 半加器Co 的电路

从Multisim 10 基本界面元器件工具条的“Place CMOS”元器件库中调出异或门和与门各一个；从“Place Insicator”元器件库中调出两个指示灯。分别将他们放置在电子平台上，构成半加器的仿真电路， 图4 所示。

开启仿真开关，根据表1 改变输入数据A 和B，观察两个指示灯的情况，亮为1，不亮为0，其中，半加器和S 指示灯为蓝色X1，进位Co 指示灯为红色X2。记录半加器仿真电路输出表再与半加器电路真值表进行对比，可验证仿真结果。

1.3 Quartus II 仿真

Quartus II 是Altera 公司的综合性PLD/FPGA 开发软件，是一个完全集成化的可编程逻辑设计环境，是先进的EDA 工具软件。其界面友好，使用便捷，功能强大，支持原理图、VHDL 等多种设计输入形式，可以完成从设计输入到硬件配置的完整PLD 设计流程。建立工程，输入半加器的VHDL 描述程序，选择Processing 中的Start Comlilation 命令进行编译，或单击编译器快捷方式启动全程编译。编译成功后，再进行仿真。如果编译不通过则进行修改，一般在错误信息栏中的第一条错误信息开始修改，直到没有错误。

功能仿真结束后单击Open 按钮，回到波形文件，得到功能仿真波形图如图。对照半加器逻辑的真值表，可以验证是否与真值表的逻辑完全相符。

2 结束语

传统的数字电路设计需要经过逻辑抽象（列出真值表）、写出输出函数逻辑表达式、运用公式法或卡诺图化简、根据最简函数式画出逻辑图。其中所有过程都需要人工完成，而且对于复杂的数字系统来说效率太低，甚至无法实现。采用上面两种EDA 软件设计方法，简化设计流程， 大部分工作都由计算机自动完成，而且形象直观，便于学生理解掌握。真正使学生做到了变被动学习为主动学习，提高了学生的学习热情和积极性。相信在不久的将来，数电课程的教学和EDA 技术的融合会更加紧密。

【参考文献】

[1] 王冠华.Multisim10 电路设计及应用[M]. 国防工业出版社,2008 年.149-151.

[2] 郭映.Multisim10 仿真软件在数字电路教学中的应用[J]. 计算机与现代化,2010（7）.162-165.

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[4] 徐志军, 王金明等.EDA 技术与VHDL 设计[M]. 电子工业出版社,2010 年.148-152.

[5] 陈立静.EDA 技术在数字电路教学中的应用[J], 中国电力教育,2009 （3）.83-84.

图4 半加器仿真电路

图6 半加器功能仿真结果

图5 编译成功011