課程設(shè)計(jì)--數(shù)字電路表決電路報(bào)告書

1、<p>　　1 設(shè)計(jì)題目的理論分析</p><p>　　設(shè)計(jì)一個(gè)三人表決邏輯電路，要求: 三人A、B、C各控制一個(gè)按鍵，按下為“1”，不按為“0”。多數(shù)（2）按下為通過。通過時(shí)L＝1，不通過L＝0。用與非門實(shí)現(xiàn)。使用Simulink進(jìn)行簡(jiǎn)單的仿真。</p><p>　　這個(gè)題目是是對(duì)一個(gè)簡(jiǎn)單的數(shù)字電路的設(shè)計(jì)?？梢杂没镜倪壿嬮T電路按照邏輯表達(dá)式進(jìn)行搭建，完成需要的功能。</

2、p><p>　　組合邏輯電路的設(shè)計(jì)一般可按以下步驟進(jìn)行：</p><p>　?。?）邏輯抽象。將文字描述的邏輯命令轉(zhuǎn)化成真值表的邏輯抽象。首先要分析邏輯命題，確定輸入、輸出變量；然后用二值邏輯的0、1兩種狀態(tài)分別對(duì)輸入。輸出變量進(jìn)行邏輯賦值，即確定0、1的具體含義；最后根據(jù)輸出與輸入之間的邏輯關(guān)系列出真值表。</p><p>　　（2）選擇器件類型。根據(jù)命題的要求和器件

3、的功能及其資源情況決定采用哪種器件。</p><p>　?。?）根據(jù)真值表和選用的邏輯器件的類型，寫出相應(yīng)的邏輯函數(shù)表達(dá)式。當(dāng)采用SSI集成門設(shè)計(jì)時(shí)，為了獲得最簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)結(jié)果，應(yīng)將邏輯函數(shù)表達(dá)式化簡(jiǎn)，并變換成為與門電路相對(duì)應(yīng)的簡(jiǎn)單式。</p><p>　?。?）根據(jù)邏輯函數(shù)表達(dá)式及選用的邏輯器件畫出邏輯電路圖。</p><p>　　（5）使用仿真軟件進(jìn)行仿真檢測(cè)，確

4、認(rèn)其邏輯功能的正確性。</p><p>　　對(duì)于本課題來說，可以將每人表決的意見用0、1表示，不妨設(shè)該人同意某項(xiàng)議題為1，反對(duì)某項(xiàng)議題為0。同時(shí)，也可將最后的表決結(jié)果用0、1表示，不妨設(shè)該議題被表決通過為1，沒通過為0。這樣我們便可根據(jù)表決的規(guī)定（兩人以上同意才能通過）來列出表決結(jié)果L與每個(gè)人表決意見A、B、C的真值表，如下圖所示：</p><p>　　表1 表決結(jié)果的真值表</p

5、><p>　　根據(jù)所列真值表，畫出卡諾圖：</p><p>　　圖1：表決結(jié)果的卡諾圖</p><p>　　根據(jù)卡諾圖和設(shè)計(jì)要求（使用與非門）寫出邏輯函數(shù)表達(dá)式：</p><p><b>　　(1)</b></p><p>　　得到表達(dá)式后，從表達(dá)式中看出，輸入的表決信號(hào)經(jīng)過三個(gè)兩輸入與非門和一個(gè)三輸

6、入與非門得到輸出信號(hào)。</p><p>　　根據(jù)表達(dá)式分析電路構(gòu)成后，使用Altium Designer 軟件繪制該表決電路的電路原理圖，如下圖所示：</p><p>　　圖2 表決電路原理圖</p><p>　　2 Simulink仿真</p><p>　　2.1 Simulink 介紹</p><p>　　Simu

7、link是基于MATLAB的框圖設(shè)計(jì)環(huán)境，可以用來對(duì)各種動(dòng)態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行建模、分析和仿真，它的建模范圍廣泛，可以針對(duì)任何能夠用數(shù)學(xué)來描述的系統(tǒng)進(jìn)行建模。</p><p><b>　　2.2 仿真操作</b></p><p>　?。?）打開MATLAB操作軟件，點(diǎn)擊工具欄中的Simulink圖標(biāo)進(jìn)入Simulink的操作環(huán)境。</p><p>　?。?/p>

8、2）彈出SimulinkLibraryBrowser的窗口后，點(diǎn)擊標(biāo)題欄下方的file按鈕，選擇新建model，彈出仿真繪圖區(qū)，如下圖所示。</p><p>　　圖3 仿真操作圖（1）</p><p>　?。?）在Simulink文件庫窗口左邊的文件庫中選擇Simulink—Logic and Bit Operations選項(xiàng)，然后在右邊的元件選擇區(qū)選擇Logical Operator圖標(biāo)

9、，將其拖動(dòng)至仿真繪圖區(qū)。本電路共需要4個(gè)門電路，所以重復(fù)上述操作3次，使仿真繪圖區(qū)有4個(gè)門電路元件。</p><p>　　圖4 仿真操作圖（2）</p><p>　?。?）在Simulink文件庫窗口左邊的文件庫中選擇Simulink—Signal Routing選項(xiàng)，在右邊的元件選擇區(qū)選擇Manual Switch圖標(biāo)，將其拖動(dòng)至仿真繪圖區(qū)。本電路共需要3個(gè)單刀雙擲開關(guān)，所以重復(fù)上述操作

10、2次，使仿真繪圖區(qū)有3個(gè)單刀雙擲開關(guān)。</p><p>　　圖5 仿真操作圖（3）</p><p>　?。?）在Simulink文件庫窗口左邊的文件庫中選擇Simulink—Sources選項(xiàng)，在右邊的元件選擇區(qū)分別選擇constant和ground 兩個(gè)圖標(biāo)，分別將其拖至仿真繪圖區(qū)。</p><p>　　圖6 仿真操作圖（4）</p><p&g

11、t;　?。?）在Simulink文件庫窗口左邊的文件庫中選擇Simulink—Sinks選項(xiàng)，在右邊的元件選擇Display圖標(biāo)，將其拖動(dòng)至仿真繪圖區(qū)。本電路共需要4個(gè)邏輯電平顯示器，所以重復(fù)上述操作3次，使仿真繪圖區(qū)有4個(gè)邏輯電平顯示器。</p><p>　　圖6 仿真操作圖（5）</p><p>　?。?）在仿真繪圖區(qū)雙擊Logical Operator圖標(biāo)，在彈出的對(duì)話框中修改屬性，

12、本電路需要與非門，所以將Operator設(shè)置為NAND，然后將輸入腳數(shù)改為2，再點(diǎn)apply和OK。重復(fù)兩次上述操作，使電路有3個(gè)兩輸入與非門。最后一個(gè)Logical Operator的輸入腳數(shù)改為3，使之成為一個(gè)三輸入與非門。</p><p>　?。?）按照原理圖將上述元件完成連線。</p><p>　?。?）點(diǎn)擊仿真按鈕，觀察仿真結(jié)果。</p><p>　　圖7

13、 仿真操作圖（6）</p><p><b>　　3 仿真結(jié)果及分析</b></p><p>　　仿真時(shí)，分別改變單刀雙擲開關(guān)的位置，觀察邏輯電平顯示，仿真結(jié)果如下圖所示：</p><p>　　圖8 仿真結(jié)果記錄圖</p><p>　　根據(jù)仿真記錄的結(jié)果完成下面的記錄表：</p><p><

14、b>　　表2 仿真結(jié)果記錄</b></p><p>　　經(jīng)過對(duì)比發(fā)現(xiàn)結(jié)果與邏輯抽象的真值表結(jié)果完全一樣，說明該表決電路功能正確，設(shè)計(jì)原理正確。完成了設(shè)計(jì)的目的于要求。</p><p><b>　　4 心得體會(huì)</b></p><p>　　通過本次基礎(chǔ)強(qiáng)化訓(xùn)練，我基本了解了Simulink在電路仿真方面的功能，并且成功的使用Si

15、mulink完成了表決電路的仿真檢驗(yàn)。</p><p>　　首次使用MATLAB軟件，操作界面很有新鮮感，使用模塊很多，由于時(shí)間和選題的關(guān)系，目前只學(xué)習(xí)到了Simulink的基本操作及仿真的知識(shí)。但僅僅是Simulink這一單一模塊就顯示出了MATLAB的強(qiáng)大功能。Simulink中可選擇的基礎(chǔ)元件較多，所以在初次使用時(shí)，找基本元器件用了一些時(shí)間，不過熟悉了操作環(huán)境之后，感覺Simulink的使用還是很方便的。比

16、較起multisim這款仿真軟件，Simulink的連線更為科學(xué)和人性化，不過我暫時(shí)還沒找到Simulink里的現(xiàn)成的集成元件。這次運(yùn)用時(shí)發(fā)現(xiàn)，Simulink的仿真只是對(duì)電路的當(dāng)前一瞬間的仿真，不是持續(xù)性的。以后碰到時(shí)序邏輯電路時(shí)，可以再觀察軟件的仿真情況，是否是對(duì)電路進(jìn)行持續(xù)的仿真。</p><p>　　當(dāng)然MATLAB更重要的跟強(qiáng)大的功能還是在建模，矩陣運(yùn)算，數(shù)據(jù)可視化和科學(xué)計(jì)算等方面，今后我們專業(yè)對(duì)這款軟

17、件的使用會(huì)更加的廣泛。所以在以后的日常學(xué)習(xí)中要補(bǔ)充學(xué)習(xí)MATLAB的其他功能，并熟練的運(yùn)用到各個(gè)方面。當(dāng)然，想把一款軟件融會(huì)貫通的使用，還需要高手的指導(dǎo)，希望下學(xué)期能夠有機(jī)會(huì)在課堂中學(xué)習(xí)到MATLAB的各種運(yùn)用技巧和經(jīng)驗(yàn)。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] MATLAB 從入門到精通北京：人民郵電出版社，2009</p&