[發明專利]一種數字電路自動設計與實驗仿真方法

有效

• 申請號: 201310223744.5
• 申請日: 2013-06-06
• 公開（公告）號: CN103279618A
• 公開（公告）日: 2013-09-04
• 發明（設計）人: 尹立新;張偉偉;徐慶嵩
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 呂利敏

技術領域

本發明涉及一種數字電路自動設計與實驗仿真方法，屬于數字電路實驗自動設計和仿真的技術領域。

背景技術

通常人們在做數字電路實驗時，先分析實驗，根據實驗要求列出真值表，寫出表達式并化成最簡邏輯表達式，然后用所選器件或指定器件實現最簡邏輯表達式，畫出原理圖，再按照該原理圖在實驗箱上完成電路連接，最后驗證輸入輸出關系。如果二者邏輯關系不正確，則檢查電路連線與設計好的原理圖是否一致，如果不一致則修改設計，如果一致則需要在實驗箱的電路上糾錯，但是糾錯比較復雜：要檢查是否有漏線、器件損壞、設計問題等等，實際實驗過程中常常無從查起，以致實驗無法在規定的時間內完成。鑒于以上問題，如果在實驗之前先在計算機上進行自動設計和實驗仿真，得出目標電路圖，并給定輸入進行仿真，驗證設計是否正確，若不正確則修改設計，直到正確為止，然后再按照正確的電路圖在實驗箱上連接電路。這樣，就可以快速完成實驗，如果再遇到問題，則可以排除設計問題，只需檢查連線是否正確、是否有漏線以及所用器件是不是完好。通過這種自動設計與實驗仿真方法，不僅便于糾錯，還省去了畫原理圖的麻煩，使數字電路設計實驗更簡單方便。此類方法是現有數字電路自動設計與實驗仿真實驗中所亟待解決的問題。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供一種數字電路自動設計與實驗仿真方法。本發明的目的是為了方便人們進行數字電路設計實驗，利用本發明做電路實驗時，計算機先根據輸入的邏輯表達式自動選擇器件并進行人工調整，自動繪制出邏輯電路圖，并給出所用器件的輸入/輸出管腳標注，驗證設計正確后，實驗人員便可按照仿真圖上器件的管腳對應關系在實驗箱上將器件連接起來，本發明針對設計新的數字電路進行實驗時，實驗過程簡便快捷，便于研究。

本發明的技術方案如下

發明概述：

一種數字電路自動設計與實驗仿真方法，該方法根據數字電路實驗的基本步驟，借助計算機自動設計電路圖并進行仿真，將電路圖和仿真結果顯示在屏幕上。在設計過程中計算機根據提供的邏輯表達式自動選擇所需器件，并自動繪制邏輯電路圖，當給定輸入信號后，自動顯示每個器件的輸出結果和電路最終輸出結果。選擇器件時也可以根據實際情況直接從器件庫中人工選定所需器件。

發明詳述：

一種數字電路的自動設計與實驗仿真方法，包括步驟如下：

(1)輸入邏輯表達式：將實驗要求的最簡表達式化成能用指定器件實現的邏輯表達式，實驗人員將該邏輯表達式輸入計算機；所述的邏輯表達式包括與(&)、或(|)、非(！)、異或(^)四個邏輯運算符、括號（（））和字母表示的變量組成；

(2)自動或人工選擇器件：預置器件庫，所述器件庫包括全部數字集成電路元器件；器件與器件功能關系式或狀態方程一一對應，所述的功能關系式與狀態方程包括邏輯符號、括號和變量，該變量在本發明中稱為形式變量；

a.計算機根據輸入的邏輯表達式自動從器件庫里選擇器件:當讀取輸入的邏輯表達式后，將邏輯表達式與器件的功能關系式或狀態方程對比，當二者的對應關系一致時，則選出該器件，否則排除該器件；邏輯表達式中的邏輯符號確定所選器件的類型，對比結果一致時，則將邏輯表達式中的實際變量帶入器件功能關系式或狀態方程中代替其形式變量，使器件具有實際意義；當一種邏輯功能對應選出了多個器件時，則人工根據實驗要求或器件的實際供應情況篩選出最匹配的器件；

b.除了以上a中所述自動選擇器件的方式外，人工根據邏輯表達式直接從器件庫中選擇器件；

根據本發明優選的，所述步驟a中“將邏輯表達式與器件功能關系式或狀態方程對比”的方法為：計算機掃描輸入的邏輯表達式，找出邏輯運算中優先級最低的邏輯運算符并判斷該運算符的個數，根據運算符類型確定所選器件的類型，根據運算符的個數確定所選器件的個數；然后按照上述方法判斷并確定剩余運算符中優先級最低的一個，選出實現該運算符功能的器件，以此類推進行器件選擇直到選出最后一個器件。

(3)自動繪制邏輯電路圖及顯示管腳標注：選擇好器件后，計算機根據邏輯表達式的邏輯關系自動將所選器件按照邏輯表達式的運算順序連接起來，自動繪制出邏輯電路圖；同時，在邏輯電路圖中標出每個器件的輸入表達式和輸出表達式，若一個器件的輸出是另一個器件的輸入，則此兩個器件使用同一個表達式；