基于MATLAB的組合邏輯電路設(shè)計(jì)和仿真設(shè)計(jì)

1、課程設(shè)計(jì)作業(yè)書基于MATLAB的組合邏輯電路設(shè)計(jì)與仿真初始狀態(tài)：MATLAB軟件微機(jī)需要的主要任務(wù)：深入學(xué)習(xí)和掌握數(shù)字電路中組合電路的理論知識(shí)。利用MATLAB強(qiáng)大的圖形處理功能、符號(hào)運(yùn)算功能和數(shù)值計(jì)算功能，實(shí)現(xiàn)了組合邏輯電路的設(shè)計(jì)與仿真。以編碼器和解碼器為例，模擬以下波形1、編碼器輸入輸出波形（8線和3線）；2、解碼器輸入輸出波形（3線和8線）；3.數(shù)據(jù)選擇器輸入輸出波形（四個(gè)數(shù)據(jù)選擇器中）以解碼器級(jí)聯(lián)為例，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)封裝，仿真如下波形解碼器輸入輸出波形（4線和16線）3、以七段數(shù)碼管為例，完成數(shù)碼管的圖形輸出顯示日程：第 1 天 MATLAB 語(yǔ)言學(xué)習(xí)概述第 2 天、第 3 天學(xué)習(xí) MATL

2、AB 語(yǔ)言基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí)MATLAB語(yǔ)言的應(yīng)用環(huán)境，調(diào)試命令，繪圖能力 Day 4 and 5課程設(shè)計(jì)天 6-9防御日10導(dǎo)師簽名：年月日系主任（或負(fù)責(zé)教師）簽名：年月日目錄 TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc14231 摘要 PAGEREF _Toc14231 我 HYPERLINK l _Toc2944 摘要 PAGEREF _Toc2944 二 HYPERLINK l _Toc26068 引言 PAGEREF _Toc26068 三 HYPERLINK l _Toc15965 1 matlab簡(jiǎn)介 PAGEREF _Toc15965 1 HYPERLINK l _

3、Toc294 1.1 MATLAB編程 PAGEREF _Toc294 1 HYPERLINK l _Toc2765 1.2 Simulink仿真 PAGEREF _Toc2765 1 HYPERLINK l _Toc4669 1.2.1 Simulink啟動(dòng) PAGEREF _Toc4669 1 HYPERLINK l _Toc32626 1.2.2 Simulink 模塊庫(kù)和模塊操作 PAGEREF _Toc32626 2 HYPERLINK l _Toc6970 1.3 子系統(tǒng)的創(chuàng)建與封裝 PAGEREF _Toc6970 2 HYPERLINK l _Toc5082 1.3.1 創(chuàng)建子

4、系統(tǒng) PAGEREF _Toc5082 3 HYPERLINK l _Toc9087 1.3.2 子系統(tǒng)的封裝 PAGEREF _Toc9087 3 HYPERLINK l _Toc12206 2 組合邏輯電路及其設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc12206 3 HYPERLINK l _Toc8889 2.1 編碼器 PAGEREF _Toc8889 3 HYPERLINK l _Toc26627 2.2.2 顯示解碼器 PAGEREF _Toc26627 5 HYPERLINK l _Toc19801 2.3 數(shù)據(jù)選擇器 PAGEREF _Toc19801 6 HYPERLINK l _Toc

5、3179 3 基于MATLAB PAGEREF _Toc3179 6的組合邏輯電路仿真的實(shí)現(xiàn) HYPERLINK l _Toc5607 3.1 編碼器和解碼器的仿真 PAGEREF _Toc5607 6 HYPERLINK l _Toc10634 3.1.1 8線3線編碼器仿真 PAGEREF _Toc10634 6 HYPERLINK l _Toc4557 3.2.2 3 線 8 線解碼器的仿真 PAGEREF _Toc4557 8 HYPERLINK l _Toc5420 3.3.3 4對(duì)1數(shù)據(jù)選擇器仿真 PAGEREF _Toc5420 9 HYPERLINK l _Toc9609 3.

6、2 以解碼器級(jí)聯(lián)為例實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的封裝與仿真 PAGEREF _Toc9609 10 HYPERLINK l _Toc30770 10 of 3-Line 8-Line 解碼器 PAGEREF _Toc30770 HYPERLINK l _Toc15212 3.2.2 4行16行解碼器仿真 PAGEREF _Toc15212 11 HYPERLINK l _Toc11475 3.3 以七段數(shù)碼管為例，完成數(shù)碼管的圖形輸出顯示 PAGEREF _Toc11475 13 HYPERLINK l _Toc8523 結(jié)論 PAGEREF _Toc8523 15 HYPERLINK l _Toc15369

7、到 PAGEREF _Toc15369 16 HYPERLINK l _Toc19667 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc19667 17摘要MATLAB是當(dāng)今最好的科技應(yīng)用軟件之一，具有強(qiáng)大的科學(xué)計(jì)算和可視化功能，易于使用、開放和可擴(kuò)展的環(huán)境。本文介紹了一種組合邏輯電路的MATLAB設(shè)計(jì)和仿真，其中任何時(shí)候的輸出信號(hào)僅取決于當(dāng)時(shí)的輸入信號(hào)。具有這種邏輯功能的電路稱為組合邏輯電路。本課程設(shè)計(jì)使用MATLAB和SIMULINK中的M文件完成組合邏輯電路的設(shè)計(jì)和仿真，初步了解和掌握了這項(xiàng)技能。課程設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括編碼器、解碼器、數(shù)據(jù)選擇器的仿真以及子系統(tǒng)的封裝。關(guān)鍵詞： matlab，simu

8、link，組合邏輯電路介紹MATLAB 、 Mathematica和Maple并稱為三大數(shù)學(xué)軟件。它在數(shù)學(xué)技術(shù)應(yīng)用中的數(shù)值計(jì)算方面首屈一指。 MATLAB可以執(zhí)行矩陣運(yùn)算、繪制函數(shù)和數(shù)據(jù)、實(shí)現(xiàn)算法、創(chuàng)建用戶界面以及連接其他編程語(yǔ)言的程序。主要應(yīng)用于工程計(jì)算、控制設(shè)計(jì)、信號(hào)處理與通信、圖像處理、信號(hào)檢測(cè)、金融建模設(shè)計(jì)等。和分析。本設(shè)計(jì)利用MATLAB和Simulink仿真軟件強(qiáng)大的圖形處理功能、符號(hào)運(yùn)算功能和數(shù)值計(jì)算功能，實(shí)現(xiàn)編碼器、解碼器、數(shù)據(jù)選擇器等邏輯電路等常見組合邏輯電路的設(shè)計(jì)和仿真。本設(shè)計(jì)采用與、或、非等常用基本邏輯單元，延遲信號(hào)、時(shí)鐘信號(hào)等信號(hào)源，示波器，通過(guò)Simulink仿真軟件

9、完成上述各種邏輯電路的設(shè)計(jì)和仿真，實(shí)現(xiàn)上述各種邏輯通過(guò)MATLAB匯編語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)電路?；窘M合邏輯電路的邏輯表達(dá)式，給定輸入信號(hào)，完成并驗(yàn)證每個(gè)基本組合邏輯電路的功能。1 matlab簡(jiǎn)介1.1 MATLAB編程用 MATLAB 語(yǔ)言編寫的程序稱為 M 文件。 M 文件有兩種類型：命令文件和函數(shù)文件。兩者的區(qū)別在于命令文件沒有輸入?yún)?shù)，也不返回輸出參數(shù)；而函數(shù)文件可以輸入?yún)?shù)和返回輸出參數(shù)。命令文件對(duì) MATLAB 工作區(qū)中的變量進(jìn)行操作，函數(shù)文件中定義的變量為局部變量。當(dāng)函數(shù)文件被執(zhí)行時(shí)，這些變量被清除?？梢允褂萌魏尉庉嫵绦騽?chuàng)建和編輯 M 文件，但通常使用 MATLAB 提供的 M 文件窗口。

10、首先從MATLAB命令窗口的File菜單中選擇New菜單項(xiàng)，然后選擇M-file命令得到M-file窗口。在 M 文件窗口中輸入 M 文件的內(nèi)容。輸入完成后，在該窗口的文件菜單中選擇另存為命令，出現(xiàn)另存為對(duì)話框。在對(duì)話框的文件框中輸入文件名，然后選擇確定按鈕即可完成新M文件的建立。然后從 MATLAB 命令窗口的 File 菜單中選擇 Open 對(duì)話框，屏幕上會(huì)出現(xiàn) Open 對(duì)話框。在“打開”對(duì)話框的“文件名”框中輸入文件名，或從右側(cè)的目錄框中打開 M 文件。在M文件所在目錄下，從文件名下的列表框中選擇文件，然后按OK按鈕打開M文件。在 M 文件窗口中，您可以編輯和修改打開的 M 文件。編輯

11、完成后，在文件菜單中選擇保存命令，保存編輯后的 M 文件。當(dāng)用戶有很多命令要運(yùn)行或需要重復(fù)運(yùn)行多個(gè)命令時(shí)，從鍵盤逐漸輸入命令很麻煩，命令文件可以更好地解決這個(gè)問題。我們可以將要運(yùn)行的命令編輯成一個(gè)命令文件，然后在MATLAB命令窗口中輸入命令文件的名稱，命令文件中的命令就會(huì)依次執(zhí)行。1.2 Simulink 仿真Simulink 是 MATLAB 軟件的擴(kuò)展。它是用于建模和模擬動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的軟件包。它與 MATLAB 語(yǔ)言的主要區(qū)別在于它與用戶的交互界面是基于基于 Windows 的建模圖形輸入。因此，用戶可以將更多的精力放在系統(tǒng)模型的構(gòu)建上，而不是語(yǔ)言的編程上。1.2.1 Simulink 啟動(dòng)

12、Simulink 有四種啟動(dòng)方式：（1）在MATLAB命令窗口中輸入simulink，結(jié)果桌面出現(xiàn)一個(gè)名為Simulink Library Browser的窗口，其中列出了按功能分類的各個(gè)模塊的名稱；(2)在MATLAB命令窗口中輸入Simulink3，結(jié)果桌面上出現(xiàn)Library:simulink3以圖標(biāo)形式顯示的Simulink模塊庫(kù)窗口；（3）可以通過(guò)點(diǎn)擊MATLAB主窗口工具欄上的Simulink圖標(biāo)打開；(4) 可以通過(guò)點(diǎn)擊MATLAB主窗口菜單選擇FileNewModel彈出Untitled Simulink模型窗口，然后選擇View Show Library Browser彈出S

13、imulink Library Brower模塊庫(kù)窗口。1.2.2 Simulink 模塊庫(kù)和模塊操作Simulink 模塊庫(kù)可分為：連續(xù)模塊、離散模塊、查表模塊和用戶自定義功能模塊、數(shù)學(xué)模塊、非線性模塊、信號(hào)路徑模塊、接收模塊、輸入源模塊、特殊模塊等用過(guò)的塊。用工具箱設(shè)置。在模型窗口中，選擇模塊，四個(gè)角會(huì)出現(xiàn)黑色標(biāo)記。此時(shí)，您可以對(duì)模塊進(jìn)行以下基本操作：(1) 移動(dòng)：選中模塊，按住鼠標(biāo)左鍵拖動(dòng)到需要的位置。要移出線，請(qǐng)按住 shift 鍵并拖動(dòng)。(2) 復(fù)制：選中模塊，然后按住鼠標(biāo)右鍵拖動(dòng)復(fù)制相同的功能模塊。(3) 刪除：選擇模塊，按Delete鍵。要?jiǎng)h除多個(gè)模塊，可以同時(shí)按住 Shift

14、鍵，用鼠標(biāo)選中多個(gè)模塊，然后按 Delete 鍵。您也可以用鼠標(biāo)選擇一個(gè)區(qū)域，然后按Delete鍵刪除該區(qū)域內(nèi)的所有模塊和行。(4)轉(zhuǎn)向：為了能夠依次連接功能模塊的輸入輸出端，有時(shí)需要對(duì)功能模塊進(jìn)行轉(zhuǎn)向。在菜單中 FormatFlip Block 旋轉(zhuǎn) 180 度，F(xiàn)ormatRotate Block 順時(shí)針旋轉(zhuǎn) 90 度。(5) 改變大?。哼x擇模塊，將鼠標(biāo)移動(dòng)到出現(xiàn)的一角，拖動(dòng)即可。(6) 模塊命名：先用鼠標(biāo)點(diǎn)擊要更改的名稱，然后直接更改。名稱在功能模塊上的位置也可以180度改變，可以通過(guò)FormatFlip Name實(shí)現(xiàn)，也可以直接用鼠標(biāo)拖動(dòng)。 Hide Name 可以隱藏模塊名稱。（7）

15、顏色設(shè)置：Format Foreground Color改變模塊的前景色，Background Color改變模塊的背景色；并且模型窗口的顏色可以通過(guò)屏幕顏色來(lái)改變。(8) 參數(shù)設(shè)置：鼠標(biāo)雙擊模塊，進(jìn)入模塊的參數(shù)設(shè)置窗口，對(duì)模塊的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置?；騿螕羰髽?biāo)右鍵選擇塊參數(shù) 參數(shù)設(shè)置窗口包含塊的基本功能幫助。通過(guò)設(shè)置模塊的參數(shù)，可以得到需要的功能模塊。1.3 子系統(tǒng)的創(chuàng)建與封裝當(dāng)建立的 Simulink 系統(tǒng)模型比較大或者比較復(fù)雜時(shí)，可以將一些模塊組合成子系統(tǒng)，這樣可以使1、模型簡(jiǎn)化，連接方便；2、可以提高效率，方便調(diào)試；3、可生成層次模型圖，用戶可采用自頂向下或自底向上的設(shè)計(jì)方式。封裝一個(gè)創(chuàng)建的子

16、系統(tǒng)，即將子系統(tǒng)做成一個(gè)模塊，例如可以有自己的參數(shù)設(shè)置對(duì)話框，自己的模塊圖標(biāo)等等。這使得子系統(tǒng)使用起來(lái)非常方便。1.3.1 子系統(tǒng)的創(chuàng)建1.通過(guò)子系統(tǒng)模塊構(gòu)建子系統(tǒng)在 Simulink 庫(kù)瀏覽器中，有一個(gè) Subsystems 的庫(kù)模塊（有些版本在 Signals & Systems 子庫(kù)中）。單擊圖標(biāo)可查看不同類型的子系統(tǒng)模塊。2.結(jié)合現(xiàn)有模塊創(chuàng)建子系統(tǒng)如果現(xiàn)有模型已經(jīng)包含需要轉(zhuǎn)換為子系統(tǒng)的模塊，則可以通過(guò)組合這些模塊來(lái)創(chuàng)建子系統(tǒng)。進(jìn)行如下操作：確定要構(gòu)建的子系統(tǒng)的模型（選中的用黑色塊標(biāo)記）；點(diǎn)擊模型窗口編輯菜單下的創(chuàng)建子系統(tǒng)命令，選中的模型組合將自動(dòng)轉(zhuǎn)換為子系統(tǒng)；雙擊圖標(biāo)打開子系統(tǒng)窗口，重

17、寫輸入輸出符號(hào)；關(guān)閉子系統(tǒng)編輯窗口并設(shè)置子系統(tǒng)標(biāo)簽。1.3.2 子系統(tǒng)的封裝子系統(tǒng)可以建立自己的參數(shù)設(shè)置對(duì)話框，避免對(duì)子系統(tǒng)的各個(gè)模塊進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，所以子系統(tǒng)建立后需要進(jìn)行封裝。子系統(tǒng)封裝的基本步驟如下：一個(gè)。設(shè)置子系統(tǒng)中各個(gè)模塊的參數(shù)變量；灣。定義提示對(duì)話框及其特征；C。定義封裝子系統(tǒng)的描述和幫助文檔；d。定義生成模塊圖標(biāo)的命令。2 組合邏輯電路及其設(shè)計(jì)根據(jù)邏輯功能的不同，數(shù)字電路分為兩類：一類是組合邏輯電路，一類是時(shí)序邏輯電路。在組合電路中，任何時(shí)刻的輸出只取決于該時(shí)刻的輸入，與電路的原始狀態(tài)無(wú)關(guān)。常見的組合邏輯電路包括典型的中等規(guī)模的組合邏輯器件，如數(shù)據(jù)選擇器、編碼器、解碼器、數(shù)據(jù)分配器

18、和數(shù)據(jù)比較器。在時(shí)序電路中，任何時(shí)刻的輸出不僅取決于該時(shí)刻的輸入，還取決于該時(shí)刻之前電路的狀態(tài)。常見的時(shí)序電路包括中等規(guī)模的時(shí)序器件，例如觸發(fā)器和鎖存器。組合邏輯電路的結(jié)構(gòu)具有以下特點(diǎn)：輸出和輸入之間沒有反饋延遲通路；該電路不含具有記憶功能的元件。2.1 編碼器用文字、符號(hào)或數(shù)字表示特定對(duì)象的過(guò)程稱為編碼。實(shí)現(xiàn)編碼操作的電路是編碼器。根據(jù)編碼信號(hào)的不同特點(diǎn)和要求，常用的編碼裝置分為二進(jìn)制編碼器、二進(jìn)制-十進(jìn)制編碼器和優(yōu)先級(jí)編碼器。所謂優(yōu)先級(jí)編碼器，就是按照優(yōu)先級(jí)進(jìn)行編碼的電路。至于電平，則完全由設(shè)計(jì)者根據(jù)各輸入信號(hào)的要求來(lái)確定。以8線3線優(yōu)先編碼器為例，其邏輯功能真值表如表2-1所示。從功能表

19、可以看出，編碼器有8個(gè)信號(hào)輸入端子，3個(gè)二進(jìn)制輸出端子，輸入和輸出均為高電平為有效電平，輸入優(yōu)先順序?yàn)镮 7 、 I 6 、 I 5 、 I 4 ,我3 ,我2 ,我1 ,我0 。此外，為了方便多個(gè)芯片的連接擴(kuò)展電路的功能，還設(shè)置了一個(gè)高電平有源輸入使能端EI。EI=1時(shí)，編碼器工作； EI=0 時(shí)，編碼器禁止工作。此時(shí)，無(wú)論8個(gè)輸入端的狀態(tài)如何，3個(gè)輸入端都是低電平。在功能表中，1和0分別代表高低電平。畫出8線3線編碼器的卡諾圖，推導(dǎo)出各輸出端的邏輯表達(dá)式：A 2 =EI&( I 7 )&( I 6 )&( I 5 )&( I 4 );A 1 = EI & ( ( I 7 ) & ( I 6

20、 ) & ( I 5 + I 4 + ( I 3 ) & ( I 5 + I 4 + ( I 2 );A 0 =EI&( I 7 )&( I 6 +( I 5 )&( I 6 + I 4 +( I 3 )&( I 6 + I 4 + I 2 +(我1 );表 2-1 8 線 3 線優(yōu)先編碼器真值表進(jìn)入輸出EI我7我6我5我4我3我2我1我02 _1 _一個(gè)0HZZZ大號(hào)HHHHHHHHZZZ大號(hào)大號(hào)大號(hào)大號(hào)大號(hào)大號(hào)H大號(hào)大號(hào)大號(hào)HHHH大號(hào)大號(hào)H大號(hào)大號(hào)HHH大號(hào)大號(hào)HH大號(hào)HHHH大號(hào)H大號(hào)大號(hào)大號(hào)HHHHH大號(hào)XH大號(hào)H大號(hào)HHHHHH大號(hào)XHH大號(hào)大號(hào)HHHHHHH大號(hào)HHH2.2 翻譯

21、器解碼是編碼的逆過(guò)程。它的作用是區(qū)分具有特定含義的二進(jìn)制代碼，并將其轉(zhuǎn)換為控制信號(hào)。具有譯碼功能的邏輯電路稱為譯碼器。常用的解碼設(shè)備有二進(jìn)制解碼器、3行8行解碼器、4行16行解碼器、BCD解碼器、七段顯示解碼器等。2.2.1 二進(jìn)制解碼器常見的集成二進(jìn)制解碼器包括 CMOS 和 TTL 定型產(chǎn)品。兩者在邏輯功能上沒有區(qū)別，只是電氣性能參數(shù)不同。 74x137 用于表示兩者中的任何一個(gè)。 74x139是兩線解碼器，兩個(gè)獨(dú)立的解碼器封裝在一個(gè)集成芯片中。下面主要介紹74HC137的邏輯功能和應(yīng)用。在函數(shù)表中，1 和 0 分別代表高電平和低電平。畫出3線8線解碼器的卡諾圖，推導(dǎo)出各輸出端的邏輯表達(dá)式

22、：Y 7 =EI& (A 2 & A 1 & A 0 ) ; Y 6 =EI& (A 2 & A 1 &( A 0 ) ) ) ;Y 5 = EI & ( (A 2 & ( A 1 ) & A 0 ) ; Y 4 = EI & ( (A 2 & ( A 1 ) & ( A 0 ) ) ;Y 3 = EI & ( ( ( A 2 ) & A 1 & A 0 ) ; Y 2 = EI & ( ( ( A 2 ) & A 1 & ( A 0 ) ) ;Y 1 =EI& ( ( A 2 )&( A 1 )& A 0 ) ; Y 0 =EI& ( ( A 2 )&( A 1 )&( A 0 ) ) ;7

23、4HC137為3線8線解碼器，其功能表如表2-2所示。表 2-2 3 線 8 線解碼器真值表進(jìn)入輸出EI2 _1 _一個(gè)0是7是6是5是4是3是2是1是0大號(hào)HHHHHHHHH大號(hào)大號(hào)大號(hào)HHHHHHH大號(hào)H大號(hào)大號(hào)HHHHHHH大號(hào)HH大號(hào)H大號(hào)HHHHH大號(hào)HHH大號(hào)HHHHHH大號(hào)HHHHH大號(hào)大號(hào)HHH大號(hào)HHHHHH大號(hào)HHH大號(hào)HHHHHHHH大號(hào)H大號(hào)HHHHHHHHHH大號(hào)HHHHHHH2.2.2 顯示解碼器數(shù)字顯示器是一種用于顯示數(shù)字、文本或符號(hào)的設(shè)備。有兩種類型的七段顯示器，共陰極和共陽(yáng)極電路。在共陰極電路中，7個(gè)發(fā)光二極管的陰極連在一起，接低電平。共陽(yáng)極顯示器的驅(qū)動(dòng)正好相

24、反。為了讓數(shù)碼管顯示十進(jìn)制數(shù)，必須先通過(guò)解碼器對(duì)十進(jìn)制數(shù)的編碼進(jìn)行解碼，然后驅(qū)動(dòng)點(diǎn)亮相應(yīng)的段。解碼器的作用是，對(duì)應(yīng)于某段數(shù)字輸入，對(duì)應(yīng)的輸出端有有效的信號(hào)輸出。常用的七段顯示解碼器有兩種。一種解碼器輸出高電平有效信號(hào)驅(qū)動(dòng)共陰極顯示器，另一種解碼器輸出低電平信號(hào)驅(qū)動(dòng)共陽(yáng)極顯示器。下面介紹一種常用的 CMOS 七段解碼器，其真值表如表 2-3 所示。表2-3 共陰極七段譯碼器真值表數(shù)字價(jià)值進(jìn)入輸出一個(gè)乙CD一個(gè)bCdeFG0大號(hào)大號(hào)大號(hào)大號(hào)HHHHHH大號(hào)1大號(hào)大號(hào)大號(hào)H大號(hào)HH大號(hào)大號(hào)大號(hào)大號(hào)2大號(hào)大號(hào)H大號(hào)HH大號(hào)HH大號(hào)H3大號(hào)大號(hào)HHHHHH大號(hào)大號(hào)H4大號(hào)H大號(hào)大號(hào)大號(hào)HH大號(hào)大號(hào)HH5

25、大號(hào)H大號(hào)HH大號(hào)HH大號(hào)HH6大號(hào)HH大號(hào)H大號(hào)HHHHH7大號(hào)HHHHHH大號(hào)大號(hào)大號(hào)大號(hào)8H大號(hào)大號(hào)大號(hào)HHHHHHH9H大號(hào)大號(hào)HHHHH大號(hào)HH一個(gè)H大號(hào)H大號(hào)HHH大號(hào)HHH乙H大號(hào)HH大號(hào)大號(hào)HHHHHCHH大號(hào)大號(hào)H大號(hào)大號(hào)HHH大號(hào)DHH大號(hào)H大號(hào)HHHH大號(hào)H乙HHH大號(hào)H大號(hào)大號(hào)HHHHFHHHHH大號(hào)大號(hào)大號(hào)HHH2.3 數(shù)據(jù)選擇器數(shù)據(jù)選擇器也稱為多路復(fù)用器 (MUX)。每次在地址輸入的控制下，從多個(gè)輸入數(shù)據(jù)中選擇一個(gè)輸出，其作用類似于單刀雙擲開關(guān)。常用的數(shù)據(jù)選擇器包括2對(duì)1、4對(duì)1、8對(duì)1、16對(duì)1等。數(shù)據(jù)選擇器的電路結(jié)構(gòu)一般由或門陣列組成，也由傳輸門開關(guān)和門電路組成

26、。下面以4對(duì)1數(shù)據(jù)選擇器為例進(jìn)行分析，其真值表如表2-4所示。當(dāng)輸入地址為00時(shí)，輸出信號(hào)為D 0 ；當(dāng)輸入地址為01時(shí)，輸出信號(hào)為D 1 ；當(dāng)輸入地址為10時(shí)，輸出信號(hào)為D 2 ；當(dāng)輸入地址為 11 時(shí)，輸出信號(hào)為D 3 。根據(jù)函數(shù)表，輸出信號(hào)Y的表達(dá)式可寫為：Y=(S2)&(S1)&D0)|(S2)&S1&D1)|(S2&(S1)&D2)|(S2&S1&D3);表 2-4 4 對(duì) 1 數(shù)據(jù)選擇器功能表輸入地址輸出S 10 _是大號(hào)大號(hào)0 _大號(hào)H1 _H大號(hào)2 _HHD3 _3 基于MATLAB的組合邏輯電路仿真的實(shí)現(xiàn)3.1 以編碼器和解碼器為例進(jìn)行仿真3.1.1 8線3線編碼器仿真進(jìn)入S

27、imulink仿真界面后，按照8線3線編碼器的邏輯表達(dá)式，將需要的原件一一拖入，先放置基本位置，再連接，最后是8線的原理圖3線編碼器如圖3-1所示。然后，設(shè)置好每個(gè)輸入脈沖后，點(diǎn)擊模擬，然后點(diǎn)擊示波器分別查看輸入和輸出信號(hào)查看波形，可以觀察到8線3線編碼器的輸入和輸出波形如圖在圖 3-2 中。根據(jù)波形可知，所設(shè)計(jì)的8線3線編碼器在一定的輸入條件下可以得到相應(yīng)正確的輸出，即設(shè)計(jì)符合設(shè)計(jì)要求。圖3-1 8線3線編碼器組合邏輯示意圖圖 3-2 8 線 3 線編碼器輸入輸出仿真波形3.2.2 3線8線解碼器仿真進(jìn)入 Simulink 仿真界面后，按照 3 線 8 線解碼器的邏輯表達(dá)式，將需要的原件一一

28、拖入，如圖 3-3 所示連接。設(shè)置好輸入脈沖后，再次仿真，然后點(diǎn)擊分別查看輸入。輸出信號(hào)的示波器查看波形，如圖 3-4 所示。根據(jù)下面的波形可以看出，所設(shè)計(jì)的3線8線解碼器在不同輸入的情況下，都能得到相應(yīng)的正確輸出，即設(shè)計(jì)符合設(shè)計(jì)要求。圖3-3 3線8線解碼器示意圖圖3-4 3線8線解碼器輸入輸出仿真波形3.3.3 4對(duì)1數(shù)據(jù)選擇器的模擬進(jìn)入Simulink仿真界面后，根據(jù)4對(duì)1數(shù)據(jù)選擇器的邏輯表達(dá)式，將原件一一放置在基本位置，然后將它們連接起來(lái)。 4對(duì)1數(shù)據(jù)選擇器的示意圖如圖3-5所示。顯示。圖3-5 4對(duì)1數(shù)據(jù)選擇器示意圖設(shè)置好輸入時(shí)鐘脈沖后，點(diǎn)擊模擬，然后點(diǎn)擊示波器分別查看輸入和輸出信號(hào)

29、，查看波形，如圖3-6所示，數(shù)字D3為高電平信號(hào)，信號(hào)D2為周期為2的脈沖信號(hào)。信號(hào)D1為低電平信號(hào)，信號(hào)I0為周期為0.5的脈沖信號(hào)。根據(jù)下面的波形可以看出，所設(shè)計(jì)的4對(duì)1數(shù)據(jù)選擇器在不同輸入條件下都能得到相應(yīng)正確的輸出，即設(shè)計(jì)符合設(shè)計(jì)要求。圖 3-6 4 對(duì) 1 數(shù)據(jù)選擇器輸入輸出仿真波形3.2 以解碼器級(jí)聯(lián)為例，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的封裝和仿真3.2.1 3線8線解碼器封裝在設(shè)計(jì)完3線8線解碼器后，為了完成4線16線設(shè)計(jì)，需要對(duì)3線8線解碼器進(jìn)行封裝，下面將詳細(xì)介紹。首先在3線8線解碼器原理圖上選擇。需要封裝的部分，然后選擇Edit菜單下的Create Subsystem 。新建系統(tǒng)后，需要進(jìn)一步封

30、裝，設(shè)置相關(guān)屬性。首先，選擇創(chuàng)建的系統(tǒng)，然后選擇Edit菜單下的Mask Subsystem 命令。會(huì)出現(xiàn)一個(gè)對(duì)話框：Mask Editor，把這個(gè)對(duì)話框框好后，模塊就打包成功了。首先，需要在 Icon 頁(yè)面設(shè)置封裝模塊的圖標(biāo)。頂部是包類型。中間的編輯框用于編寫圖標(biāo)繪制等命令。這里可以填寫MATLAB的繪圖命令，但是顯示文本的命令比較常用：disp、text、fprintf、port-label。設(shè)置圖標(biāo)頁(yè)面，您還需要設(shè)置文檔頁(yè)面。該頁(yè)面的三個(gè)編輯框可以分別設(shè)置包模塊的包類型、秒文件和幫助文件。我們已經(jīng)設(shè)置了包類型，它將作為模塊的標(biāo)題。出現(xiàn)在對(duì)話框的頂部，在模塊的描述編輯框中，我們可以為模塊填

31、寫描述文本。設(shè)置Documentation頁(yè)面，點(diǎn)擊模塊上的OK按鈕，可以看到打包好的模塊，如圖3-7，模塊中間輸出我們?cè)O(shè)置的文字，然后雙擊模塊，這次就看到了不再是子系統(tǒng)的電路，而是一個(gè)模塊對(duì)話框。封裝后的子系統(tǒng)如圖 3-7 所示。圖3-7 3-8 封裝后的解碼器3.2.2 4線16線解碼器仿真4線16線譯碼器可以由兩個(gè)3線和8線譯碼器和一個(gè)反相器級(jí)聯(lián)而成。示意圖如圖 3-8 所示。圖3-8 4線16線級(jí)聯(lián)示意圖設(shè)置好輸入時(shí)鐘脈沖后，點(diǎn)擊模擬，然后點(diǎn)擊示波器分別查看輸入和輸出信號(hào)，查看波形，如圖3-9、圖3-10和圖3-11所示。根據(jù)以下波形，所設(shè)計(jì)的4行16行解碼器在不同輸入的情況下都能得到

32、相應(yīng)的正確輸出，即設(shè)計(jì)符合設(shè)計(jì)要求。圖 3-9 4 線 16 線解碼器的輸入波形圖 3-10 低 8 位輸出波形 圖 3-11 高 8 位輸出波形3.3 以七段數(shù)碼管為例，完成數(shù)碼管的圖形輸出顯示進(jìn)入 Simulink 仿真界面后，按照七段數(shù)碼管的邏輯表達(dá)式，將需要的原件一一拖入并連接起來(lái)，如圖 3-12 所示。a=(B&C)|(A)&C)|(B)&(D)|(A)&B&(C)&D)|(A&(B)&(C) )|(A&B&(C)&(D);b=(A)&(B)|(B)&(D)|(A&D&(C)|(A)&(C)&(D) |(A)&C&D);c=(A&(B)|(A)&B)|(C)&D)|(A)&C&D)|(A)&(C)&(D) ;d=(A&(C)|(B)&C&D)|(A)&(B)&(D)|(B&(C)&D)|(B&C&(D) );e=(A&B)|(A&C)|(B)&(D)|(C&(D);f=(A&(B)|(A&C)