基于MATLAB的组合逻辑电路设计和仿真设计.docx
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基于MATLAB的组合逻辑电路设计和仿真设计
课程设计任务书
基于MATLAB的组合逻辑电路设计与仿真
初始条件：
MATLAB软件微机
要求完成的主要任务:
深入研究和掌握数字电路中组合电路的理论知识。
利用MATLAB的强大的图形处理功能，符号运算功能和数值计算功能，实现组合逻辑电路的设计和仿真。
一、以编码器和译码器为例仿真下列波形
1.编码器输入输出波形（8线3线）；
2.译码器输入输出波形（3线8线）；
3.数据选择器输入输出波形（四选一数据选择器）
二、以译码器的级联为例实现系统的封装并仿真下列波形
译码器的输入输出波形（4线16线）
三、以七段数码管为例子完成数码管的图形输出显示
时间安排：
学习MATLAB语言的概况第1天
学习MATLAB语言的基本知识第2、3天
学习MATLAB语言的应用环境，调试命令，绘图能力第4、5天
课程设计第6-9天
答辩第10天
指导教师签名：
年月日
系主任（或责任教师）签名：
年月日
摘要I
AbstractII
绪论III
1matlab简介1
1.1MATLAB程序设计1
1.2Simulink仿真1
1.2.1Simulink启动1
1.2.2Simulink模块库及模块操作2
1.3子系统的创建与封装2
1.3.1子系统的创建3
1.3.2子系统的封装3
2组合逻辑电路及其设计3
2.1编码器3
2.2.2显示译码器5
2.3数据选择器6
3基于MATLAB的组合逻辑电路仿真实现6
3.1以编码器和译码器为例的仿真6
3.1.18线3线编码器的仿真6
3.2.23线8线译码器的仿真8
3.3.34选1数据选择器的仿真9
3.2以译码器的级联为例实现系统的封装并仿真10
3.2.13线8线译码器的封装10
3.2.24线16线译码器的仿真11
3.3以七段数码管为例子完成数码管的图形输出显示13
结束语15
致16
参考文献17
摘要
MATLAB是当今最优秀的科技应用软件之一，具有强大的科学计算与可视化功能、简单易用、开放式可扩展环境。
本文介绍了组合逻辑电路的MATLAB设计和仿真，在这种电路中，任意时刻的输出信号仅取决于当时的输入信号。
具备这种逻辑功能特点的电路叫做组合逻辑电路。
本次课程设计利用MATLAB中的M文件与SIMULINK方式完成了对组合逻辑电路的设计与仿真，初步了解与掌握了这一技能。
课程设计的主要容包括了编码器、译码器、数据选择器的仿真及子系统的封装。
关键词:
matlab，simulink，组合逻辑电路
Abstract
MATLABisthemostoutstandingofsoftwaretechnologyapplicationnowadays,ithasstrongscientificcomputingandvisualfunction,anditiseasy-to-use,itcanbeextendbecauseofitsextensibleenvironment.ThispaperintroducesthehardwavecircuitdesignandsimulationofMATLAB,inthiscircuit,arbitrarymomentonlydependsontheinputsignalbefore，itscurrentstatedosenotmatter.Thiskindoflogichardwareiscalledcombinationallogiccircuit.
ThepurposeofourtrainingistostrengthentheuseofMATLABtoachievethehandlingofthe.MfilesandSimulink,includinganalyzing,designingandemulatingcombinationallogiccircuit.ItscontentcontainsEncoderanddecoder,dataselectorsimulationandtheencapsulationofthesubsystems.
Keywords:
matlab，simulink，combinationallogiccircuit
绪论
MATLAB和Mathematica、Maple并称为三大数学软件。
它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。
MATLAB可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等，主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。
本设计利用MATLAB及Simulink仿真软件强大的图形处理功能，符号运算功能和数值计算功能，实现常见的组合逻辑电路如编码器、译码器、数据选择器等逻辑电路的设计及仿真。
本设计通过Simulink仿真软件使用常见的与、或、非等基本逻辑单元，延时信号、时钟信号等信号源和示波器完成以上各种逻辑电路的设计和仿真，同时通过MATLAB汇编语言实现以上各基本组合逻辑电路的逻辑表达式，并在给定输入信号的情况下完成并验证各基本组合逻辑电路的功能。
1matlab简介
1.1MATLAB程序设计
用MATLAB语言编写的程序，称为M文件。
M文件有两类：
命令文件和函数文件。
两者区别在于：
命令文件没有输入参数，也不返回输出参数；而函数文件可以输入参数，也可以返回输出参数。
命令文件对MATLAB工作空间的变量进行操作，而且函数文件中定义的变量为局部变量，当函数文件执行完毕时，这些变量被清除。
M文件可以使用任何编辑程序建立和编辑，而一般常用的是使用MATLAB提供的M文件窗口。
首先从MATLAB命令窗口的File菜单中选择New菜单项，在选择M-file命令，将得到的M文件窗口。
在M文件窗口输入M文件的容，输入完毕后，选择此窗口File菜单的saveas命令，将会得到saveas对话框。
在对话框的File框中输入文件名，再选择OK按钮即完成新的M文件的建立。
然后在从MATLAB命令窗口的File菜单中选择Open对话框，则屏幕出现Open对话框，在Open对话框中的FileName框中输入文件名，或从右边的directories框中打开这个M文件。
在M文件所在的目录，再从FileName下面的列表框中选中这个文件，然后按OK按钮即打开这个M文件。
在M文件窗口可以对打开的M文件进行编辑修改。
在编辑完成后，选择File菜单中的Save命令可以把这个编辑过的M文件报存下来。
当用户要运行的命令较多或需要反复运行多条命令时，直接从键盘逐渐输入命令显得比较麻烦，而命令文件则可以较好地解决这一问题。
我们可以将需要运行的命令编辑到一个命令文件中，然后再MATLAB命令窗口输入该命令文件的名字，就会顺序执行命令文件中的命令。
1.2Simulink仿真
Simulink是MATLAB软件的扩展，它是实现动态系统建模和仿真的一个软件包，它与MATLAB语言的主要区别在于，其与用户交互接口是基于Windows的模型化图形输入，其结果是使得用户可以把更多的精力投入到系统模型的构建，而非语言的编程上。
1.2.1Simulink启动
Simulink有四种启动方法：
（1）在MATLAB命令窗口中输入simulink，结果是在桌面上出现一个称为SimulinkLibraryBrowser的窗口，在这个窗口中列出了按功能分类的各种模块的名称；
（2）在MATLAB命令窗口中输入Simulink3，结果是在桌面上出现一个用图标形式显示的Library:
simulink3的Simulink模块库窗口；
（3）可以通过单击MATLAB主窗口工具条上的Simulink图标打开；
（4）可以通过单击MATLAB主窗口菜单选择FileNewModel，弹出一个Untitled的Simulink模型窗口，再选择ViewShowLibraryBrowser，弹出SimulinkLibraryBrower模块库窗口。
1.2.2Simulink模块库及模块操作
Simulink模块库按照功能分类可以分为：
连续模块、离散模块、查表模块和用户定义函数模块、数学模块、非线性模块、信号通路模块、接收器模块、输入源模块、特别模块、其他常用方块组及工具箱。
在模型窗口中，选中模块，则其4个角会出现黑色标记，此时可以对模块进行以下的基本操作：
（1）移动：
选中模块，按住鼠标左键将其拖曳到所需的位置即可。
若要脱离线而移动，可按住shift键，再进行拖曳。
（2）复制：
选中模块，然后按住鼠标右键进行拖曳即可复制同样的一个功能模块。
（3）删除：
选中模块，按Delete键即可。
若要删除多个模块，可以同时按住Shift键，再用鼠标选中多个模块，按Delete键即可。
也可以用鼠标选取某区域，再按Delete键就可以把该区域中的所有模块和线等全部删除。
（4）转向：
为了能够顺序连接功能模块的输入和输出端，功能模块有时需要转向。
在菜单FormatFlipBlock旋转180度，FormatRotateBlock顺时针旋转90度。
（5）改变大小：
选中模块，对鼠标移到角上出现，进行拖曳即可。
（6）模块命名：
先用鼠标在需要更改的名称上单击一下，然后直接更改即可。
名称在功能模块上的位置也可以变换180度，可以用FormatFlipName来实现，也可以直接通过鼠标进行拖曳。
HideName可以隐藏模块名称。
（7）颜色设定：
FormatForegroundColor改变模块的前景颜色，BackgroundColor改变模块的背景颜色；而模型窗口的颜色可以通过ScreenColor来改变。
（8）参数设定：
用鼠标双击模块，就可以进入模块的参数设定窗口，从而对模块进行参数设定。
或点击鼠标右键，选择Blockparameters参数设定窗口包含了该模块的基本功能帮助。
通过对模块的参数设定，就可以获得需要的功能模块。
1.3子系统的创建与封装
在建立的Simulink系统模型比较大或很复杂时，可将一些模块组合成子系统，这样可使
1.模型得到简化，便于连线；
2.可提高效率，便于调试；
3.可生成层次化的模型图表，用户可采取自上而下或自下而上的设计方法。
将一个创建好的子系统进行封装，也就是使子系统象一个模块一样，例如可以有自己的参数设置对话框，自己的模块图标等。
这样就使子系统使用起来非常方便。
1.3.1子系统的创建
1.通过子系统模块来建立子系统
在Simulink库浏览器，有一个子系统（Subsystems）的库模块（有的版本在Signals&Systems子库里），点击该图标即可看到不同类型的子系统模块。
2.组合已存在的模块来建立子系统
如果现有的模型已经包含了需要转化成子系统的模块，就可以通过组合这些模块的方式建立子系统。
步骤如下：
确定需建立Subsystem的模型（被选中的均标记有黑块）；
点击模型窗Edit菜单下的CreateSubsystem命令，则所选定的模型组合自动转化成子系统；
双击该图标，可打开该子系统窗口，改写输入输出符号；
关闭子系统编辑窗口，设置子系统标签。
1.3.2子系统的封装
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