电子电路设计常用的方法是试验设计法,一般都包括设计方案提出、方案验证、方案修改 3
个阶段。
传统的试验设计法通常采用手工搭接实验电路来完成,往往需要经过试验和
修改的反复过程,直到设计出正确的电路。随着电子和计算机技术的发展,产生了在计算机
平台上的 EDA(电子设计自动化)技术,这种技术除了具有强大的设计功能外,还具有测试、
仿真分析、管理等功能。在"EAD 桌面设计环境"下用计算机来完成电路的系统综合设计和仿
真。目前常用的 EDA 技术软件有 Muhisim、.Ptotel、Pspice、Orcad 等,其中 Muhisim 软
件被誉为计算机中的实验室,具有界面交互好、画面形象直观等特点。 1 Multisim2001 软
件简介
Muhisim2001 是加拿大 IIT(Interactive Image Tech-nologies)公司研制开发
的专门用于电子电路仿真的虚拟 EWB(电子工作台)软件,与其他软件相比,该软件有庞大的
元件库,提供_r 约 16 000 种元件和模型,特别是有大量与现实元件对应的元件模型,用户
可以自定义元器件的属性,还可以建立自己的元件库,便于调用,最大限度降低设计失误,
增强仿真电路的实用性;还具有人性化的测试功能,允许多台测试仪表(如失真仪、频谱分
析仪、网络分析仪等)与电路图一起放置在同一操作界面上,进行各项测试,允许元件的连
线任意走向,可以根据电路图大小,程序自动调整电路窗口尺寸,不需要人为设置。
该软件提供了多种软件仿真器,无论是模拟电路、数字电路、CPLD/FPGA 或非
常复杂的数字器件(cPu、存储器),还是复杂的模一数混合电路,都能进行仿真分析并观察
到结果。
Multisim2001 软件还提供字信号发生器、逻辑分析仪、逻辑转换仪等数字仪器,
可以解决数字电路中的信号产生、多路波形观测和时序比较,特别是特有的虚拟仪器、逻辑
转换仪可以实现真值表、逻辑表达式和逻辑电路三者之间的相互转换,为数字电路的设计带
来极大的方便。Muhisim200l 软件在数字电路中的作用尤其突出。
2 电子密码锁的组成及原理
2.1 电子密码锁的组成
电子密码锁用 CMOS 集成电路组成,由开锁及延时保持电路、错键闭锁电路、
主控制电路、除错控制电路、继电器开关电路、开锁显示电路等组成。输入密码时必须按一
定的顺序输入,并且要在规定时间内输入完,否则,即使输对密码也开不了锁。另外,该锁
还具有错键闭锁和消除错键的功能。电子密码锁组成框图如图 1 所示。
2.2 工作原理
设有 4 个密码的电子密码锁的仿真原理图如图 2 所示。
a)主控制电路:由边沿触发的 JK 触发器完成。JK=0l 时,当控制端 CP 出现上
升沿时,Q 为低电平,使继电器线圈得电吸合,触发开关动作,接通电路,LED(发光二极管)
发光,显示密码正确,开锁成功。
b)开锁及延时保持电路:设置了 4 个开锁键,暂定顺序为 J1、J2、J3、J4,延
时电路用 RC 电路,即利用 RC 的充、放电来达到延时保持的目的。当儿键被按下时,电容
C4 充电到高电平,UlA 输出低电平,UlB 输出高电平,并且保持住等待第 2 个键 J2 按下,
若在规定时间内没有按下 J2,则 R1 通过 C1 放电,UlA、Ul B 又恢复到原来状态,此时再按
下 J2 也不会使 u2A 输出改变。若在规定时间内按下 J2 键,则 u2A 输出高电平,并保持一段
时间。同理,按下 J3、J4,最终 u2C 输出低电平,通过 ulE 产生上升沿,触发主控制电路
开锁。
c)错键闭锁及除错控制电路:设有 J5、J6 两个错键闭锁开关,即当按下这两个
键中的 1 个或 2 个键时,都可使主控制电路处于闭锁状态。除错键 J7 是为了防止主人按错
键后无法开锁而设置,当主人误按了 J5、J6 中的任 1 个或 2 个键时,此锁就被锁住打不开,
只有按下除错键 J7,然后再按正确顺序输入密码才能将此锁打开。
3 仿真分析
3.1 电子密码锁的仿真电原理图设计
仿真电原理图中 u1A、u1B、u1C、u1D、ulE、u1F 为反相器,U2A、U2B、U2E:、
u2D 为二输入与非门,继电器开关触点为常开。
进入 Muhisim200l 工作环境界面,可方便放置元件和仪表:从 Basic 元件箱中
调出电阻、电容、继电器,从 Sources 元件箱中调出电压源和接地符号,从 CMOS 元件箱中
调出与非、非门、JK 触发器等,从 Diodes 元件箱中调出 LED。电路布线按照电路原理图排
列各个元件,将鼠标放于元件引脚上或仪器接口上,鼠标指示变为"+"形状后,移动鼠标至
另一元件引脚,即完成两者之间的连接。
从元件库中调出各个元器件,放在电子工作平台上,显示蓝色的元器件为真
实元器件,黑色的元器件为虚拟元器件,图 2 电路中的元器件均选用真实元器件。
从库中调出的开关操作键为空格键,双击后将其改为其他键。其中密码键 Jl、J2、
J3、J4 分别为 H、O、M、E 键,除错键为 R,错键设为 A、B,CMOs 集成电路调用库中电源为
10 V 的集成电路。
3.2 电子密码锁的仿真过程
按下仿真开关,激活电路,依次按开锁键,即输入 H、O、M、E 键,继电器线圈
通电吸合,常开触点闭合,LED 点亮。
4 结束语
用 Muh:isim200l 软件设计密码锁,如同在实验室面板上搭接电路,且不受
元器件种类、数量和测试仪器的限制,以其高品质的性能、强大的分析能力和在线屏幕显示
让设计者轻松、愉快、卓有成效地完成设计任务,从而为电子系统的设计、电子产品的开发
和电子系统工程提供了一种全新的手段和便捷的途径。应用 Multisim200l 软件还可以提高
现代教育技术水平,改善实验环境,培养综合设计、实验的能力。