基于LabVIEW的数字虚拟芯片构建方法及应用

　　0 引言

　　虚拟仪器LabVIEW目前已广泛应用于测试领域，出发点和归宿是“软件化的真实仪器”。LabVIEW同时又是一个优秀的仿真系统，但真正处于仿真目的使用的并不多见，本文提出数字“虚拟芯片”概念，并基于LabVIEW实现仿真运用。

　　所谓“虚拟芯片”，是在充分利用LabVIEW图形化语言风格和强大信号处理功能的基础上，设计具有一定显示界面的虚拟输入/输出端子、能完成相应的数字逻辑运算功能或数字信号处理功能的计算机程序，也就是LabVIEW的VI。应当说这是新时期数字逻辑电路设计、实验或教学的一种新举措，基于LabVIEW的数字虚拟芯片和原理图设计与其他仿真系统相比，不但有自身的特点，也是对虚拟仪器系统LabVIEW应用新领域的拓展和补充。

　　1 基于LabVIEW实现虚拟数字逻辑电路仿真的可行性及优点

　　由前面板实现数字电路的各种控制和显示，由程序流程图实现数字电路的逻辑运算功能，是基于虚拟仪器LabVIEW进行数字逻辑电路仿真设计的基础。LabVIEW的前面板提供了大量数值、布尔控件。后面板提供了大量的函数模块，使用这些函数可以很方便地调用或设计出各种门电路、编码器、译码器、运算器、存储器、触发器、定时器、ADC/DAC等数字电路设计中常用的器件模块。在数字电路中，高电平和低电平2种逻辑状态可用前面板中的布尔控件提供;而电路设计中的各种模拟量可以用各种数值型控件及函数信号发生器产生和提供。基于LabVIEW实现虚拟数字逻辑电路的可行性及优点，还表现在以下几方面：

　　(1)可充分使用LabVIEW强大的输入/输出控件资源

　　(2)LabVIEW中的图形化语言风格适合数字电路的逻辑图构建：

　　布尔控件图标与数字逻辑门电路符号相近;图形化的G语言风格适合逻辑图的连接。

　　(3)可开发通用或专用的数字虚拟芯片库(模块库)

　　(4)LabVIEW虚拟仪器可实现与外部数据的交换

　　2 基于LabVIEW的数字虚拟芯片设计方法

　　下面从一个有异步复位、置位端子的虚拟触发器单元设计开始，以LabVIEW中逻辑运算VI作为虚拟“门电路”单元，构建通用数字逻辑芯片、计数器74160虚拟“芯片”，讨论并实现该虚拟芯片的仿真应用。

　　2.1 具备异步复位、置位端的虚拟触发器设计

　　低电平有效的异步置位、复位功能的虚拟JK触发器特性方程可表示为：

　　当满足约束条件RD+SD=1，即RD、SD不同时为有效电平(逻辑值0)时，这2个端子可作为异步置位端(SD)和异步复位端(RD)，即有：