【正文】 .......... 25 7段數(shù)碼管 .............................................................................................. 26 M文件程序設計 ................................................................................. 26 Simulink仿真 ....................................................................................... 30 數(shù)據(jù)選擇器的設計及仿真 ............................................................................ 31 M文件程序設計 ..................................................................................... 31 Simulink仿真 ....................................................................................... 31 第六章 基于 MATLAB的時序邏輯電路仿真 ....................................................................... 32 并行寄存器的電路設計與仿真 ..................................................................... 32 基于 Matlab 的邏輯電路設計與仿真 4 并 行寄存器的電路 設計 ........................................................................ 32 并 行寄存器的電路參數(shù)設置與 仿真 ....................................................... 33 移位寄存器的電路設計與仿真 ........................................................................ 34 移位寄存器的電路設計 ........................................................................ 34 移位寄存器的電路參數(shù)設置與仿真 ....................................................... 35 雙向移位寄存器的電路設計與仿真 ................................................................ 35 雙向移位寄存器的設計 ........................................................................ 35 雙向移位寄存器電路設置與仿真 ............................................................ 37 扭環(huán)計數(shù)器的電路設計與仿真 ....................................................................... 38 扭環(huán)計數(shù)器內(nèi)部電路和封裝的設計 ....................................................... 38 頂層仿真電路的設計 ............................................................................ 39 扭環(huán)計數(shù)器的參數(shù)設置與仿真 .............................................................. 39 第七章 圖形用戶界面（ GUI）的實現(xiàn) ............................................................................ 40 GUI界面設計概述 ........................................................................................... 40 GUI總界面 ..................................................................................................... 41 總結與心得體會 ............................................................................................................. 43 致謝 ............................................................................................................................... 45 參考文獻 ........................................................................................................................ 46 基于 Matlab 的邏輯電路設計與仿真 5 第一章 緒論 本設計 利用 MATLAB 及 Simulink 仿真軟件 強大的圖形處理功能，符號運算功能和數(shù)值計算功能，實現(xiàn)常見的邏輯電路如編碼器、譯碼器、數(shù)據(jù)選擇器、 觸發(fā)器 、 鎖存器 等邏輯電路的設計及仿真。本設計通過 Simulink 仿真軟件使用常見的與、或、非等基本邏輯單元，延時信號、時鐘信號等信號源和示波器完成以上各種邏輯電路的設計和仿真，同時通過 MATLAB 匯編語言實現(xiàn)以上各基本邏輯電路的邏輯表達式，并在給定輸入信號的情況下完成并驗證各基本邏輯電路的功能。通過程序設計和波形輸入輸出仿真兩種方法來共同完 成各種基本的邏輯電路的設計。 第二章 設計目的、內(nèi)容和思想 設計的目的和 內(nèi)容 設計目的 （ 1） 在了解 MATLAB 語言的基礎上進一步掌握和精通 MATLAB； （ 2）利用 MATLAB 強大的程序設計和仿真分析功能完成常見的邏輯電路的設計及仿真。 （ 3）學會使用 Sinulink 和 GUI 的基本應用和設置。 設計的內(nèi)容 深入研究和掌握數(shù)字邏輯電路的理論知識，并根據(jù)已知條件利用 MATLAB 的強大的圖形處理功能，符號運算功能和數(shù)值計算功能，實現(xiàn)以下邏輯電路的設計和仿真： （ 1）組合邏輯電路設計 與仿真 8線 3線編碼器 3線 8線譯碼器 7段數(shù)碼管 四選一數(shù)據(jù)選擇器 （ 2）時序邏輯電路的設計與仿真 2位并行寄存器 4位移位寄存器 雙向移位寄存器 扭環(huán)計數(shù)器 基于 Matlab 的邏輯電路設計與仿真 6 設計思想 本設計以 Simulink 仿真系統(tǒng)中的基本邏輯元件、時鐘信號和示波器為核心進行編碼器、譯碼器、數(shù)據(jù)選擇器及 2 位并行寄存器、 4位移位寄存器、 雙向移位寄存器、 扭環(huán)計數(shù)器的輸入輸出波形的設計和仿真，同時以 MATLAB 匯編語言和各種基本組合邏輯電路的邏輯表達式為基礎實現(xiàn)組 合邏輯電路的設計并驗證其邏輯功能。 第三章 MATLAB 簡介 MATLAB 的名稱源自 Matrix Laboratory，它是一種科學計算軟件，專門以矩陣的形式處理數(shù)據(jù)。 MATLAB 將高性能的數(shù)值計算和可視化集成在一起，并提供了大量的內(nèi)置函數(shù)，從而被廣泛地應用于科學計算、控制系統(tǒng)、信息處理等領域的分析、仿真和設計工作，而且利用 MATLAB 產(chǎn)品的開放式結構，可以非常容易地對 MATLAB 的功能進行擴充，從而在不斷深化對問題認識的同時，不斷完善MATLAB 產(chǎn)品以提高產(chǎn)品自身的競爭能力 MATLAB 是 MATLAB 產(chǎn) 品家族的基礎，它提供了基本的數(shù)學算法，例如矩陣運算、數(shù)值分析算法， MATLAB 集成了 2D 和 3D圖形功能，以完成相應數(shù)值可視化的工作，并且提供了一種交互式的高級編程語言 —— M語言，利用 M語言可以通過編寫腳本或者函數(shù)文件實現(xiàn)用戶自己的算法。 利用 M語言還開發(fā)了相應的 MATLAB 專業(yè)工具箱函數(shù)供用戶直接使用。這些工具箱應用的算法是開放的可擴展的，用戶不僅可以查看其中的算法，還可以針對一些算法進行修改，甚至允許開發(fā)自己的算法擴充工具箱的功能。目前 MATLAB產(chǎn)品的工具箱有四十多個，分別涵蓋了數(shù)據(jù)采集、科學計 算、控制系統(tǒng)設計與分析、數(shù)字信號處理、數(shù)字圖像處理、金融財務分析以及生物遺傳工程等專業(yè)領域。 Simulink 是基于 MATLAB 的框圖設計環(huán)境，可以用來對各種動態(tài)系統(tǒng)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(shù)學來描述的系統(tǒng)進行建模，例如航空航天動力學系統(tǒng)、衛(wèi)星控制制導系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)、船舶及汽車動力學系統(tǒng)等等，其中包括連續(xù)、離散，條件執(zhí)行，事件驅(qū)動，單速率、多速率和混雜系統(tǒng)等等。 Simulink 提供了利用鼠標拖放的方法建立系統(tǒng)框圖模型的圖形界面，而且 Simulink 還提供了豐富的功 能塊以及不同的專業(yè)模塊集合，利用 Simulink 幾乎可以做到不書寫一行代碼完成整個動態(tài)系統(tǒng)的建模工作。 Stateflow 是一個交互式的設計工具，它基于有限狀態(tài)機的理論，可以用來對復雜的事件驅(qū)動系統(tǒng)進行建模和仿真。 Stateflow 與 Simulink 和 MATLAB 緊密基于 Matlab 的邏輯電路設計與仿真 7 集成，可以將 Stateflow創(chuàng)建的復雜控制邏輯有效地結合到 Simulink的模型中。 在 MATLAB產(chǎn)品族中，自動化的代碼生成工具主要有 RealTime Workshop（ RTW）和Stateflow Coder，這兩種代碼生成 工具可以直接將 Simulink 的模型框圖和 Stateflow 的狀態(tài)圖轉(zhuǎn)換成高效優(yōu)化的程序代碼。利用 RTW 生成的代碼簡潔、可靠、易讀。目前 RTW 支持生成標準的 C 語言代碼，并且具備了生成其他語言代碼的能力。整個代碼的生成、編譯以及相應的目標下載過程都可以自動完成，用戶需要做的僅僅使用鼠標點擊幾個按鈕即可。MathWorks 公司針對不同的實時或非實時操作系統(tǒng)平臺，開發(fā)了相應的目標選項，配合不同的軟硬件系統(tǒng)，可以完成快速控制原型（ Rapid Control Prototype）開發(fā)、硬件在回路的實時仿真（ HardwareinLoop）、產(chǎn)品代碼生成等工作。 另外， MATLAB 開放性的可擴充體系允許用戶開發(fā)自定義的嵌入式系統(tǒng)目標，利用 RealTime Workshop Embedded Coder 能夠直接將 Simulink 的模型轉(zhuǎn)變成效率優(yōu)化的產(chǎn)品級代碼。代碼不僅可以是浮點的，還可以是定點的。 MATLAB 開放的產(chǎn)品體系使 MATLAB 成為了諸多領域的開發(fā)首選軟件，并且，MATLAB 還具有 300 余家第三方合作伙伴，分布在科學計算、機械動力、化工、計算機通訊、汽車、金融等領域。接口方式包括了聯(lián)合建模、數(shù) 據(jù)共享、開發(fā)流程銜接等等。 MATLAB 結合第三方軟硬件產(chǎn)品組成了在不同領域內(nèi)的完整解決方案，實現(xiàn)了從算法開發(fā)到實時仿真再到代碼生成與最終產(chǎn)品實現(xiàn)的完整過程。 MATLAB 和 Mathematica、 Maple 并稱為三大數(shù)學軟件。它 在數(shù)學類科技應用軟件中在 數(shù)值計算 方面首屈一指。 MATLAB 可以進行 矩陣 運算、繪制函數(shù)和數(shù)據(jù)、實現(xiàn)算法、創(chuàng)建用戶界面、連接其他編程語言的程序等，主要應用于工程計算、控制設計、信號處理與通訊、 圖像處理 、 信號檢測 、金融建模設計與分析等領域。 MATLAB 程序設計 基于 Matlab 的邏輯電路設計與仿真 8 MATLAB 有兩種工作方式：一種是交互式的命令行工作方式；另一種是 M文件的程序工作方式。在前一種工作方式下， MATLAB 被當做一種高級數(shù)學演算紙和圖形表現(xiàn)器來使用， MATLAB 提供了一套完整的而易于使用的編程語言，為用戶提 供了二次開發(fā)的工具，下面主要介紹 MATLAB 控制語句和程序設計的基本方法。 用 MATLAB 語言編寫的程序，稱為 M 文件。 M 文件有兩類：命令文件和函數(shù)文件。兩者區(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)，也可以返回輸出參數(shù)。命令文件對 MATLAB 工作空間的變量進行操作，而且函數(shù)文件中定義的變量為局部變量，當函數(shù)文件執(zhí)行完畢時，這些變量被清除。 M 文件可以