課程設計--數字電路表決電路報告書

1、<p>　　1 設計題目的理論分析</p><p>　　設計一個三人表決邏輯電路，要求: 三人A、B、C各控制一個按鍵，按下為“1”，不按為“0”。多數（2）按下為通過。通過時L＝1，不通過L＝0。用與非門實現。使用Simulink進行簡單的仿真。</p><p>　　這個題目是是對一個簡單的數字電路的設計。可以用基本的邏輯門電路按照邏輯表達式進行搭建，完成需要的功能。</

2、p><p>　　組合邏輯電路的設計一般可按以下步驟進行：</p><p>　?。?）邏輯抽象。將文字描述的邏輯命令轉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)分別對輸入。輸出變量進行邏輯賦值，即確定0、1的具體含義；最后根據輸出與輸入之間的邏輯關系列出真值表。</p><p>　?。?）選擇器件類型。根據命題的要求和器件

3、的功能及其資源情況決定采用哪種器件。</p><p>　?。?）根據真值表和選用的邏輯器件的類型，寫出相應的邏輯函數表達式。當采用SSI集成門設計時，為了獲得最簡單的設計結果，應將邏輯函數表達式化簡，并變換成為與門電路相對應的簡單式。</p><p>　?。?）根據邏輯函數表達式及選用的邏輯器件畫出邏輯電路圖。</p><p>　?。?）使用仿真軟件進行仿真檢測，確

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

5、><p>　　根據所列真值表，畫出卡諾圖：</p><p>　　圖1：表決結果的卡諾圖</p><p>　　根據卡諾圖和設計要求（使用與非門）寫出邏輯函數表達式：</p><p><b>　　(1)</b></p><p>　　得到表達式后，從表達式中看出，輸入的表決信號經過三個兩輸入與非門和一個三輸

6、入與非門得到輸出信號。</p><p>　　根據表達式分析電路構成后，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的框圖設計環(huán)境，可以用來對各種動態(tài)系統進行建模、分析和仿真，它的建模范圍廣泛，可以針對任何能夠用數學來描述的系統進行建模。</p><p><b>　　2.2 仿真操作</b></p><p>　?。?）打開MATLAB操作軟件，點擊工具欄中的Simulink圖標進入Simulink的操作環(huán)境。</p><p>　?。?/p>

8、2）彈出SimulinkLibraryBrowser的窗口后，點擊標題欄下方的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，然后在右邊的元件選擇區(qū)選擇Logical Operator圖標

9、，將其拖動至仿真繪圖區(qū)。本電路共需要4個門電路，所以重復上述操作3次，使仿真繪圖區(qū)有4個門電路元件。</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，在右邊的元件選擇區(qū)選擇Manual Switch圖標，將其拖動至仿真繪圖區(qū)。本電路共需要3個單刀雙擲開關，所以重復上述操作

10、2次，使仿真繪圖區(qū)有3個單刀雙擲開關。</p><p>　　圖5 仿真操作圖（3）</p><p>　　（5）在Simulink文件庫窗口左邊的文件庫中選擇Simulink—Sources選項，在右邊的元件選擇區(qū)分別選擇constant和ground 兩個圖標，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，在右邊的元件選擇Display圖標，將其拖動至仿真繪圖區(qū)。本電路共需要4個邏輯電平顯示器，所以重復上述操作3次，使仿真繪圖區(qū)有4個邏輯電平顯示器。</p><p>　　圖6 仿真操作圖（5）</p><p>　　（7）在仿真繪圖區(qū)雙擊Logical Operator圖標，在彈出的對話框中修改屬性，

12、本電路需要與非門，所以將Operator設置為NAND，然后將輸入腳數改為2，再點apply和OK。重復兩次上述操作，使電路有3個兩輸入與非門。最后一個Logical Operator的輸入腳數改為3，使之成為一個三輸入與非門。</p><p>　?。?）按照原理圖將上述元件完成連線。</p><p>　?。?）點擊仿真按鈕，觀察仿真結果。</p><p>　　圖7

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

14、b>　　表2 仿真結果記錄</b></p><p>　　經過對比發(fā)現結果與邏輯抽象的真值表結果完全一樣，說明該表決電路功能正確，設計原理正確。完成了設計的目的于要求。</p><p><b>　　4 心得體會</b></p><p>　　通過本次基礎強化訓練，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。</p><p>　　首次使用MATLAB軟件，操作界面很有新鮮感，使用模塊很多，由于時間和選題的關系，目前只學習到了Simulink的基本操作及仿真的知識。但僅僅是Simulink這一單一模塊就顯示出了MATLAB的強大功能。Simulink中可選擇的基礎元件較多，所以在初次使用時，找基本元器件用了一些時間，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的連線更為科學和人性化，不過我暫時還沒找到Simulink里的現成的集成元件。這次運用時發(fā)現，Simulink的仿真只是對電路的當前一瞬間的仿真，不是持續(xù)性的。以后碰到時序邏輯電路時，可以再觀察軟件的仿真情況，是否是對電路進行持續(xù)的仿真。</p><p>　　當然MATLAB更重要的跟強大的功能還是在建模，矩陣運算，數據可視化和科學計算等方面，今后我們專業(yè)對這款軟

17、件的使用會更加的廣泛。所以在以后的日常學習中要補充學習MATLAB的其他功能，并熟練的運用到各個方面。當然，想把一款軟件融會貫通的使用，還需要高手的指導，希望下學期能夠有機會在課堂中學習到MATLAB的各種運用技巧和經驗。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] MATLAB 從入門到精通北京：人民郵電出版社，2009</p&