Алгебра логики в симуляторе логических схем Logisim

Logisim является бесплатной программой для моделирования цифровых электрических схем, в том числе имеется возможность составления простых логических схем. Logisim имеет некоторые ограничения по сравнению с другими программами, такими как Xilinx ISE и Altera Quartus, которые могут использоваться для проектирования FPGA. Однако, Logisim предоставляет достаточный набор инструментов для создания и тестирования логических схем, чтобы отработать навыки работы с логическими элементами алгебры логики.

Программа Logisim была разработана преподавателем Hendrix College, профессором Карлом Берчем (США, штат Арканзас, город Конуэй).

Официальный сайт Logisim: http://cburch.com.

Подробнее информация на сайте: https://cxem.net/software/logisim.php.

Интересные методические указания "Использование программных средств в электронике и электротехнике" по использованию программы Logisim можно посмотреть по ссылке: https://www.informio.ru/files/main/documents/2019/11/NaKonkurs_IspolzProgr_hSredstvV.pdf. Там можно ознакомиться как с подробной информацией о программе Logisim и других программах для работы с логическими и электрическими схемами, так и методические указания по выполнению ряда практических работ: составление схемы триггеров, сумматоров, кодеров, декодеров и др. схем.

Особенности и возможности Logisim:

• Простой в использовании интерфейс.
• Возможность создания и анализа цифровых электрических схем.
• Встроенный симулятор для тестирования схем.
• Возможность сохранения и загрузки проектов.
• Logisim запускается на Microsoft Windows, Mac OS X, и Linux.
• Logisim распространяется с поддержкой русского интерфейса и полной документацией на русском языке. Перевод на русский язык был выполнен Ильей Лиловым: https://cxem.net/software/logisim.php.
• Возможность поставить инвертирование на любой вход на любом элементе и гибкая настройка количества входов (от 1 до 32).
• Не требует мощностей компьютера от слова совсем, "запустится на калькуляторе" ;).

Внешний вид главного окна Logisim

Недостатки Logisim:

1. Нет настройки размерной сетки и макета, неудобно строить большие схемы.

2. Ломается схема, если поставить инвертацию на объект после его подключения.

3. Линия изгибается лишь 2 раза и иногда ошибочно строит перпендикулярную линию.

Элементарные логические блоки, включённые в симулятор логических схем Logisim, показаны на рисунках 1 – 4 и представляют собой следующие логические операции: отрицание (инверсию) НЕ (NOT), конъюнкция (логическое умножение) И (AND), дизъюнкция (логическое сложение) ИЛИ (OR), сумма по модулю 2 (кольцевую сумму) «исключающее ИЛИ» (XOR).

Чтобы увеличить число входов на логическом элементе, необходимо кликнуть на элемент и в левом нижнем углу найти параметр «Количество входов» и выбрать нужное нам число входов:

Смена числа входов логического элемента

Чтобы составить схемы в симуляторе логических схем Logisim, необходимо:

1) щелкнуть на нужный элемент, переместить мышку на рабочее поле, а затем повторно щелкнуть, чтобы элемент появился;

2) чтобы увидеть свойство элемента, необходимо кликнуть на нужный элемент, и в левом нижнем углу появятся свойства элемента,

3) выбрав в параметрах “Количество входов”, кликнуть на необходимое число входов.

Свойства логического элемента "И"

Также можно реализовать отрицание (инверсию) по входу элемента, выбрав в свойствах этого элемента необходимый вход и поменять слова «нет» на «да»:

Инверсия по входу IN1 логического элемента

Пример логической схемы, соответствующей задаче о железнодорожной станции (видео с описанием задачи по ссылке ниже)

Следует отметить, что на канале «Самостоятельная работа» имеется несколько видео, в которых поясняется, как работать в симуляторе логических схем Logisim, а также приведены решения некоторых практических заданий:

1. Logisim: реализация импликации и эквивалентности -

2. Logisim: управление системой освещения -

3. Logisim: реализация управления железнодорожной станцией -

4. Logisim: управление работой доков -

5. Logisim: задача управления платформой робота-пылесоса -

6. Logisim: применение булевских операций к релейно-контактным схемам -

7. Алгоритм работы судового электрооборудования в логическом симуляторе Logisim -

8. Logisim: построение логических схем в основных базисах -

По следующей ссылке можно выполнить Упражнение 1 в среде Learning apps на установление соответствия логических элементов названиям в приложении Logisim: https://learningapps.org/view32276875.

Внешний вид Упражнения № 1

А по другой ссылке можно выполнить аналогичное Упражнение 2 в среде Learning apps на установление соответствия логических элементов названиям в приложении Logisim:

Внешний вид Упражнения № 2

Интересное Упражнение 3 можно выполнить по ссылке:

Внешний вид Упражнения № 3

В качестве комментария приведите ссылку на своё Упражнение в среде Learning apps по знанию алгебры логики или логическому симулятору Logisim.

Список других программ и программных средств, использующихся для построения логических схем, можно посмотреть по следующим ссылкам: