[发明专利]一种数字电路自动设计与实验仿真方法

权利要求书

1.一种数字电路自动设计与实验仿真方法，其特征在于，该方法包括步骤如下：

(1)输入逻辑表达式：将实验要求的最简表达式化成能用指定器件实现的逻辑表达式，实验人员将该逻辑表达式输入计算机；所述的逻辑表达式包括与(&)、或(|)、非(！)、异或(^)四个逻辑运算符、括号（（））和字母表示的变量组成；

(2)自动或人工选择器件：预置器件库，所述器件库包括全部数字集成电路元器件；器件与器件功能关系式或状态方程一一对应，所述的功能关系式与状态方程包括逻辑符号、括号和变量，该变量在本发明中称为形式变量；

a.计算机根据输入的逻辑表达式自动从器件库里选择器件:当读取输入的逻辑表达式后，将逻辑表达式与器件的功能关系式或状态方程对比，当二者的对应关系一致时，则选出该器件，否则排除该器件；逻辑表达式中的逻辑符号确定所选器件的类型，对比结果一致时，则将逻辑表达式中的实际变量带入器件功能关系式或状态方程中代替其形式变量，使器件具有实际意义；当一种逻辑功能对应选出了多个器件时，则人工根据实验要求或器件的实际供应情况筛选出最匹配的器件；

b.除了以上a中所述自动选择器件的方式外，人工根据逻辑表达式直接从器件库中选择器件；

(3)自动绘制逻辑电路图及显示管脚标注：选择好器件后，计算机根据逻辑表达式的逻辑关系自动将所选器件按照逻辑表达式的运算顺序连接起来，自动绘制出逻辑电路图；同时，在逻辑电路图中标出每个器件的输入表达式和输出表达式，若一个器件的输出是另一个器件的输入，则此两个器件使用同一个表达式；

(4)数字电路实验仿真及人工修正：在步骤（3）自动画好逻辑电路图后，实验人员通过计算机给定该逻辑电路一组输入信号，计算机将输入信号代入所述逻辑电路的各输入端进行仿真运算，根据逻辑电路图中器件的功能得出输出结果；同时自动显示每个器件的输出结果和逻辑电路的最终输出结果；显示中间器件的结果方便了解每个器件的功能，也便于检查电路的出错位置，根据计算机显示的每个器件的输入输出值可以判断实验箱上的电路中相应器件以及连接该器件的导线是否是完好的；

分析电路仿真结果，若仿真结果不能正确体现逻辑功能，则说明设计有误，需要修改该电路设计；若仿真结果正确，而实验箱上的实验出现错误，则实验人员检查实验箱的导线连接与计算机显示的逻辑电路图是否一致：如果不一致，则按照计算机显示的电路图修改实验箱上的连接，否则是连线不通或器件损坏，实验人员通过更换导线或器件进行修正。

2.根据权利要求1所述的一种数字电路自动设计与实验仿真方法，其特征在于，所述步骤a中“将逻辑表达式与器件功能关系式或状态方程对比”的方法为：计算机扫描输入的逻辑表达式，找出逻辑运算中优先级最低的逻辑运算符并判断该运算符的个数，根据运算符类型确定所选器件的类型，根据运算符的个数确定所选器件的个数；然后按照上述方法判断并确定剩余运算符中优先级最低的一个，选出实现该运算符功能的器件，以此类推进行器件选择直到选出最后一个器件。

3.根据权利要求1所述的一种数字电路的自动设计与实验仿真方法，其特征在于，所述器件的输出结果和逻辑电路的最终输出结果与步骤（3）中标注的逻辑表达式同时显示。