數(shù)字電路 全加器

武漢理工大學(xué)《基礎(chǔ)強(qiáng)化訓(xùn)練》課程設(shè)計(jì)說明書目錄TOC\o"1-2"\h\z\u摘要 2Abstract 3數(shù)字電路-全加器 41一位全加器的設(shè)計(jì) 41.1一位全加器的原理 41.2一位全加器的邏輯電路圖 41.3用Simulink創(chuàng)建全加器電路模塊 51.4一位全加器的子系統(tǒng)圖 52.四位全加器的設(shè)計(jì) 62.1四位全加器電路圖 62.2仿真波形及與理論值的比較 7小結(jié)與體會(huì) 10參考文獻(xiàn) 11

摘要Simulink是從底層開發(fā)的一個(gè)完整的仿真環(huán)境和圖形界面，它把MATLAB的許多功能都設(shè)計(jì)成一個(gè)個(gè)直觀的功能模塊，把需要的功能模塊連接起來就可以實(shí)現(xiàn)所需要的仿真功能。Simulink仿真應(yīng)用于數(shù)字電路、數(shù)字信號(hào)處理、通信仿真、電力系統(tǒng)仿真、宇航仿真等領(lǐng)域。由于數(shù)字系統(tǒng)中高低電平分別用0和1表示，因此數(shù)字電路問題往往可以轉(zhuǎn)化為一個(gè)數(shù)字上的邏輯問題。MATLAB提供了邏輯運(yùn)算模塊和各種觸發(fā)器模塊，可以方便的進(jìn)行數(shù)字電路的設(shè)計(jì)和仿真。借助于組合電路仿真常用模塊LogicandBitOperations子庫中的LocalOperator模塊，將其拖到所建的untitled窗口中，然后鼠標(biāo)左鍵雙擊該模塊彈出的BlockParameters/LogicalOperator對(duì)話框，按Operator欄后的黑三角來選擇所需要的門電路標(biāo)識(shí)符，如：AND、OR、NAND、NOR、XOR、NOT中的一個(gè)，并依次設(shè)置所需的輸入、輸出端子個(gè)數(shù)，之后按OK鍵確定。利用這些基本門電路組成全加器邏輯電路。關(guān)鍵詞：MATLABSimulink仿真全加器

AbstractFromthebottomofthedevelopmentofSimulinkacompletesimulationenvironmentandgraphicinterface,itputmanyofthefunctionsaredesignMATLABasanintuitivefunctionmodule,theneedtoconnectthefunctionmodulecanbeachievedneedsimulationfunction.Simulinkusedinthedigitalcircuit,digitalsignalprocessing,communicationsimulation,electricpowersystemsimulation,thespacesimulation,etc.Asdigitalsysteminhighandlowlevelrespectivelywith0and1said,sothedigitalcircuitproblemsareoftencanbeconvertedintoanumberofproblemsonlogic.MATLABprovideslogicoperationmoduleandvarioustriggermodule,easytodigitalcircuitdesignandsimulation.CombinedwiththesimulationmodulecircuitcommonlyusedLogicandBitOperationssoninthelibraryLocalOperatormodule,willdragthebuildinguntitledwindow,andthenthemouseleftclickonthemoduleofthepop-upBlockParameters/LogicalOperatordialogbox,presstheblacktriangleOperatorbartoselectthedesiredagateidentifier,suchas:and,OR,NAND,NOR,XOR,NOTofa,andweresettothedesiredinputandoutputterminalsnumber,thenpressOKsure.Usingthesebasicofgateadderlogiccircuit.Keywords:MATLABSimulinkQuanJiadevice數(shù)字電路-全加器1一位全加器的設(shè)計(jì)1.1一位全加器的原理所謂全加器，就是帶進(jìn)位輸入和進(jìn)位輸出的加法器。1位全加器有3個(gè)輸入，分別是加數(shù)A、B和來自低位的進(jìn)位C；還有兩個(gè)輸出，分別是和數(shù)SUM以及向高位進(jìn)位D。根據(jù)全加運(yùn)算的邏輯關(guān)系，可列出一位全加器的真值表，如表1所示。表1一位全加器的真值表ABCSUMD0000000110010100110110010101011100111111列出SUM和D的最小與或表達(dá)式：SUM=D=AC+BC+CA1.2一位全加器的邏輯電路圖對(duì)SUM進(jìn)行一次變換的SUM=A⊕B⊕D這樣僅用一個(gè)三輸入異或門就實(shí)現(xiàn)了SUM的電路?；谶壿嫳磉_(dá)式得到如下邏輯圖（圖1）。 >=1=1&&&A>=1=1&&&BCDSUM圖1一位全加器的邏輯電路圖1.3用Simulink創(chuàng)建全加器電路模塊圖2一位全加器的組合模塊1.4一位全加器的子系統(tǒng)圖用鼠標(biāo)選中這部分邏輯電路，選中右擊，在彈出的快捷菜單中選擇CreateSubsystem命令，自動(dòng)生成一個(gè)子系統(tǒng)，一位全加器的子系統(tǒng)圖如下圖所示。圖3一位全加器的子系統(tǒng)圖2.四位全加器的設(shè)計(jì)2.1四位全加器電路圖圖4四位全加器的電路圖要將4個(gè)1位全加器級(jí)聯(lián)起來，前一個(gè)的高位端D送入后一個(gè)的低位進(jìn)位端C就可以實(shí)現(xiàn)4位全加器。電路如上圖所示。注：全加器脈沖源參數(shù)設(shè)置如表2.表2輸入A0A1A2A3B0B1B2B3幅度11111111周期2481624816脈寬12481248相位延遲01370137采樣時(shí)間555555552.2仿真波形及與理論值的比較將打開示波器Scope1，Scope2。它們分別監(jiān)視的兩個(gè)加數(shù)的波形。設(shè)定輸入A2A1A0以及B2B1B0的初值均為1，選擇Simulation的ConfigurationParameters命令，將仿真時(shí)間設(shè)置為0-20s，，然后將這個(gè)模型保存到MATLAB的work目錄下。其輸入波形如圖5，所示。圖5A3A2A1A0的輸入波形圖圖5A3A2A1A0的輸入波形圖圖6B3B2B1B0的輸入波形圖從兩個(gè)波形圖中讀出數(shù)值并計(jì)算理論結(jié)果如表3所示：表3時(shí)間A3A2A1A0B3B2B1B0DS3S2S1S00~5s00010001000105~10s001000100010010~15s001100110011015~20s010001000100020~25s010101010101025~30s011001100110030~35s011101110111035~40s100010001000040~45s100110011001045~50s101010101010050~55s101110111011055~60s110011001100065~70s110111011101070~75s111011101110075~80s1111111100000雙擊示波器Scope打開輸出波形，它監(jiān)視D，S3，S2，S1，S0的波形，如下圖7所示。圖7加法器的輸出結(jié)果將加法器的實(shí)際輸出結(jié)果與上表中的理論輸出結(jié)果比較，可發(fā)現(xiàn)，實(shí)際輸出結(jié)果與理論結(jié)果是一致的，該結(jié)果證實(shí)了四位全加器電路的正確性。小結(jié)與體會(huì)本次強(qiáng)化訓(xùn)練讓我更熟練的掌握MATLAB的軟件的功能，加強(qiáng)了對(duì)MATLAB軟件強(qiáng)大的圖形處理能力，符號(hào)運(yùn)算功能和數(shù)值計(jì)算功能，運(yùn)用MATLAB進(jìn)行電路分析。在熟悉和掌握MATLAB的同時(shí)培養(yǎng)了我的獨(dú)立思考能力，鉆研精神，解決問題的能力和動(dòng)手能力。雖然在此之前，沒有很多的接觸MATLAB這個(gè)軟件，對(duì)軟件的功能不是很了解。但是在自學(xué)MATLAB這個(gè)軟件的過程中，我了解了基本的應(yīng)用。特別是MATLAB在仿真電路上的應(yīng)用。在這之中，我通過查閱資料，對(duì)MATLAB電路分析應(yīng)用有一定的了解。同時(shí)，我也認(rèn)識(shí)到，MATLAB的功能不只是對(duì)電路進(jìn)行仿真，它有著多個(gè)方面的應(yīng)用。如繪制函數(shù)，處理音頻，圖像數(shù)據(jù)，創(chuàng)建用戶界面等功能，實(shí)在是一個(gè)功能強(qiáng)大的軟件。 因?yàn)閷?duì)simulink界面的不熟悉，構(gòu)造電路，尋找元件也花了很長(zhǎng)的時(shí)間，后在進(jìn)行仿真的過程中，由于一開始脈沖電源的參數(shù)沒有設(shè)置好，所以很長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)都得不到相應(yīng)的波形，于是，我試著將電源單獨(dú)拿出來，不斷改變它的參數(shù)，觀察相應(yīng)的輸出波形，最終得到了正確的輸出結(jié)果。經(jīng)過這次的基礎(chǔ)強(qiáng)化訓(xùn)練，我學(xué)會(huì)了不斷的，耐心的去嘗試，才能能深刻了解各個(gè)元件的功能。學(xué)習(xí)軟件也是這樣的，只有不斷地試著去應(yīng)用，才能掌握它的功能。同時(shí)，經(jīng)過這次課程設(shè)計(jì)我知道了學(xué)習(xí)任何東西都市有困難的，但只要自己能堅(jiān)持，遇到不懂的東西自己嘗試各種途徑去解決，而不是一味的想老師同學(xué)請(qǐng)求幫助，才能真正的自己掌握知識(shí)，并且能夠更好的把它應(yīng)用在實(shí)踐中。同時(shí)，通過自己的不斷的探索，自己的自學(xué)能力提高了很多，這是我們?cè)诖髮W(xué)必須學(xué)會(huì)的一門功課。學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)語言要多練習(xí)，在學(xué)習(xí)的同時(shí)要舉一反三，和同學(xué)、老師多作交流。同時(shí)我也