摘 要 Multisim仿真軟件是電路分析和設計中常用的一種輔助手段，但若時序邏輯電路設計不當，因時延造成信號畸變，引發(fā)電路輸出狀態(tài)偏離原有的“軌道”，將使得電路功能無法實現(xiàn)。因此，競爭冒險是時序電路設計中必須考慮的重要方面，加入復位電路設計，是解決時序邏輯電路測試生成問題的有效方法。
　　關鍵詞 計數(shù)器；Multisim仿真；競爭冒險；復位電路
　　中圖分類號：TP391.9 文獻標識碼：B
　　文章編號：1671-489X（2016）24-0023-03
　　A Problem-solving of Counter 74LS290 Multisim Simulation Cir-
　　cuit//HU Jiewei， ZHOU Huanyin， XU Feiyan， LI Lirong， SHAN Kun
　　Abstract Circuit simulation is a common auxiliary analysis and de-sign means by Multisim software， but if the sequential logic circuit design is not correct， the signal distortion may be caused by time delay，
　　and then the output state will deviate from its original orbit， what makes
　　the circuit functions cannot be achieved. So the race and hazard is quite essential and must be considered when designing logic circuit. Sometimes adding reset circuit design is an important method of sol-ving the sequential logic circuit test generation problem.
　　Key words counter； Multisim simulation； race and hazard； reset circuit
　　1 前言
　　在數(shù)字電路中使用最多的時序電路就是計數(shù)器電路，計數(shù)器不僅可以用于計數(shù)，而且可以用于定時、分頻、產生脈沖以及進行數(shù)字運算等。計數(shù)器的種類及分類方式很多，例如：按照計數(shù)器中的觸發(fā)器是否同時翻轉分類，可分為同步計數(shù)器和異步計數(shù)器；從進制來分，有二進制計數(shù)器、十進制計數(shù)器和任意進制計數(shù)器多種；根據(jù)計數(shù)的增減趨勢，又分為加法、減法和可逆計數(shù)器。而目前無論是TTL還是CMOS集成電路，都有品種齊全的中規(guī)模集成計數(shù)電路，使用者只需借助于器件手冊提供的功能表、工作波形圖以及引出端的管腳排列，就能正確地運用這些器件。
　　Multisim軟件是美國NI（National Instruments）公司開發(fā)的最新一款基于Windows平臺的直觀、精確、高效的電路教學與設計仿真軟件，可用于電子電路設計、開發(fā)、測試、分析及優(yōu)化，運用計算機仿真與虛擬儀器極大地提高了電路設計效率。
　　本文以74LS290型異步二—五—十進制計數(shù)器為計數(shù)元件，設計一個理論分析上功能完全可實現(xiàn)的七進制計數(shù)器。利用Multisim 10仿真軟件得到的電路測試結果為錯誤，深入分析問題的原因，提出加入復位電路來避免出現(xiàn)競爭冒險現(xiàn)象的辦法，電路改進后可實現(xiàn)預期測試效果。
　　2 電路設計
　　目前比較常用的計數(shù)器主要是二進制和十進制，當需要任意一種進制的計數(shù)器時，可將現(xiàn)有的計數(shù)器改接而得，采用的方法主要為清零法和置數(shù)法。
　　74LS290型異步二—五—十進制計數(shù)器 74LS290型異步二—五—十進制計數(shù)器內部由4個JK觸發(fā)器FF0～FF3和一些門電路構成，共14個管腳，其功能表如表1所示。其中，12腳和13腳是R01和R02，為清零輸入端，由功能表可見，當兩端全為1時，將計數(shù)器內部的4個觸發(fā)器清
　　零。1腳和3腳是R91和R92，為置“9”輸入端，由功能表可
　　見，當兩端全為1時，由8腳、4腳、5腳和9腳構成的4輸出端QDQCQBQA=1001，即表示十進制數(shù)9；清零時，R91和R92中至少有一端為0，不使置1，以保證清零可靠進行。10腳和11腳是1NA和1NB，為兩個時鐘脈沖輸入端；2腳和6腳為閑置管腳；7腳為地，14腳為電源[1]。
　　既然是二—五—十進制計數(shù)器，下面按二、五、十進制三種情況來分析。
　　1）只輸入計數(shù)脈沖1NA，由QA輸出，F(xiàn)F1～FF3三個觸發(fā)器不用，為二進制計數(shù)器；
　　2）只輸入計數(shù)脈沖1NB，由QD、QC、QB輸出，為五進制計數(shù)器；
　　3）將QA端與FF1的1NB端連接，輸入計數(shù)脈沖1NA，由QD、QC、QB、QA輸出，即為十進制。
　　基于74LS290的任意進制計數(shù)器 將計數(shù)器適當改接，利用其清零端進行反饋置0，可得出小于十進制的多種進制計數(shù)器。異步清0，指的是計數(shù)器在S0～SM-1共M個狀態(tài)中工作，當計數(shù)器進入SM狀態(tài)時，利用SM狀態(tài)產生清0信號并反饋到異步清零端，使計數(shù)器立即返回S0狀態(tài)。由于是異步清零，所以SM狀態(tài)僅瞬間出現(xiàn)，便立即被置成S0狀態(tài)，在時序圖仿真中該狀態(tài)并不出現(xiàn)，因此通常稱其為“過渡態(tài)”[2]。在計數(shù)器的穩(wěn)定狀態(tài)循環(huán)中是不包含SM狀態(tài)的，若習慣在狀態(tài)循環(huán)圖中畫出該狀態(tài)，也將其獨立置于虛線框內，表明其為無效狀態(tài)，有效狀態(tài)仍為M個狀態(tài)。
　　以七進制狀態(tài)循環(huán)圖為例，如圖1所示，（a）圖不含過渡態(tài)，（b）圖含有過渡態(tài)。

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