【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 M 文件可以使用任何編輯程序建立和編輯，而一般常用的是使用 MATLAB 提供的 M 文件窗口。 首先從 MATLAB 命令窗口的 File 菜單中選擇 New 菜 單項(xiàng)，在選擇 Mfile 命令，將得到的 M 文件窗口。在 M 文件窗口輸入 M 文件的內(nèi)容，輸入完畢后，選擇此窗口 File 菜單的 save as 命令，將會(huì)得到 save as 對(duì)話框。在對(duì)話框的 File 框中輸入文件名，再選擇 OK 按鈕即完成新的 M 文件的建立。 然后在從 MATLAB 命令窗口的 File 菜單中選擇 Open 對(duì)話框，則屏幕出現(xiàn)Open 對(duì)話框，在 Open 對(duì)話框中的 File Name 框中輸入文件名，或從右邊的directories 框中打開這個(gè) M 文件。在 M 文件所在的目錄，再?gòu)?File Name 下面的列表框中選中這個(gè) 文件，然后按 OK 按鈕即打開這個(gè) M 文件。在 M 文件窗口可以對(duì)打開的 M 文件進(jìn)行編輯修改。在編輯完成后，選擇 File 菜單中的 Save 命令可以把這個(gè)編輯過(guò)的 M 文件報(bào)存下來(lái)。 當(dāng)用戶要運(yùn)行的命令較多或需要反復(fù)運(yùn)行多條命令時(shí)，直接從鍵盤逐漸輸入命令顯得比較麻煩，而命令文件則可以較好地解決這一問(wèn)題。我們可以將需要運(yùn)行的命令編輯到一個(gè)命令文件中，然后再 MATLAB 命令窗口輸入該命令文件的名字，就會(huì)順序執(zhí)行命令文件中的命令。 Simulink仿真 Simulink 是基于 MATLAB 的框圖設(shè)計(jì)環(huán)境，可以用來(lái)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(lái)描述的系統(tǒng)進(jìn)行建模，例如航空航天動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)、衛(wèi)星控制制導(dǎo)系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)、船舶及汽車動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)等等，其中包括連續(xù)、離散，條件執(zhí)行，事件驅(qū)動(dòng)，單速率、多速率和混雜系統(tǒng)等等。 Simulink 提供了利用鼠標(biāo)拖放的方法建立系統(tǒng)框圖模型的圖基于 Matlab 的邏輯電路設(shè)計(jì)與仿真 9 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(gè)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的建模工作。 Simulink 是 MATLAB 軟件的擴(kuò)展，它是實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建 模和仿真的一個(gè)軟件包，它與 MATLAB 語(yǔ)言的主要區(qū)別在于，其與用戶交互接口是基于 Windows 的模型化圖形輸入，其結(jié)果是使得用戶可以把更多的精力投入到系統(tǒng)模型的構(gòu)建，而非語(yǔ)言的編程上。 Simulink 啟動(dòng) Simulink 有四種啟動(dòng)方法： （ 1） 在 MATLAB 命令窗口中輸入 simulink， 結(jié)果是在桌面上出現(xiàn)一個(gè)稱為Simulink Library Browser 的窗口，在這個(gè)窗口中列出了按功能分類的各種模塊的名稱； （ 2） 在 MATLAB 命令窗口中輸入 Simulink3， 結(jié)果是在桌面上 出現(xiàn)一個(gè)用圖標(biāo)形式顯示的 Library :simulink3 的 Simulink 模塊庫(kù)窗口； （ 3） 可以通過(guò)單擊 MATLAB 主窗口工具條上的 Simulink 圖標(biāo)打開； （ 4）可以通過(guò)單擊 MATLAB 主窗口菜單選擇 File?New?Model，彈出一個(gè)Untitled 的 Simulink 模型窗口，再選擇 View ?Show Library Browser，彈出Simulink Library Brower 模塊庫(kù)窗口。 Simulink 模塊庫(kù)及模塊操作 Simulink 模塊庫(kù)按照功能分類可以分為：連續(xù) 模塊、離散模塊、查表模塊和用戶定義函數(shù)模塊、數(shù)學(xué)模塊、 非線性模塊、信號(hào)通路模塊、接收器模塊、輸入源模塊、特別模塊、其他常用方塊組及工具箱。在模型窗口中，選中模塊，則其 4 個(gè)角會(huì)出現(xiàn)黑色標(biāo)記，此時(shí)可以對(duì)模塊進(jìn)行以下的基本操作： （ 1）移動(dòng)：選中模塊，按住鼠標(biāo)左鍵將其拖曳到所需的位置即可。若要脫離線而移動(dòng)，可按住 shift 鍵，再進(jìn)行拖曳。 （ 2）復(fù)制：選中模塊，然后按住鼠標(biāo)右鍵進(jìn)行拖曳即可復(fù)制同樣的一個(gè)功能模塊。 （ 3）刪除：選中模塊，按 Delete 鍵即可。若要?jiǎng)h除多個(gè)模塊，可以同時(shí)按住Shift 鍵，再用鼠標(biāo)選中 多個(gè)模塊，按 Delete 鍵即可。也可以用鼠標(biāo)選取某區(qū)域，再按 Delete 鍵就可以把該區(qū)域中的所有模塊和線等全部刪除。 （ 4）模塊的翻轉(zhuǎn)：為了能夠順序連接功能模塊的輸入和輸出端，功能模塊有時(shí)需要轉(zhuǎn)向。 基于 Matlab 的邏輯電路設(shè)計(jì)與仿真 10 可以使用鼠標(biāo)右鍵單擊模塊，在快捷菜單中選擇“ Format” ?“ Flip Block”將模塊旋轉(zhuǎn) 180 度；選擇“ Format” ?“ Rotate Block”順時(shí)針旋轉(zhuǎn) 90 度；也可以選擇模型窗口菜單“ Format” ?“ Flip Block”或者選擇“ Rotate Block”。 如果一次旋轉(zhuǎn)不 能達(dá)到要求，可以多次旋轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)。 （ 5）改變大?。哼x中模塊，對(duì)鼠標(biāo)移到角上出現(xiàn) ?，進(jìn)行拖曳即可。 （ 6）修改模塊名：先用鼠標(biāo)在需要更改的名稱上單擊一下，然后直接更改即可。 名稱在功能模塊上的位置也可以變換 180 度，可以用鼠標(biāo)右鍵單擊模塊，在快捷菜單中選擇“ Format” ?“ Flip Name”，或者選擇模型窗口的菜單“ Format”?“ Flip Name”來(lái)實(shí)現(xiàn)，也可以直接通過(guò)鼠標(biāo)進(jìn)行拖曳。 （ 7）模塊名的顯示和隱藏：使用鼠標(biāo)右鍵單擊模塊，在快捷菜單中選擇“ format” ?“ Hide/Show Name”可以隱藏或顯示模塊名稱，也可以選擇模型窗口的菜單“ format” ?“ Hide/Show Name”來(lái)實(shí)現(xiàn)。 （ 7）顏色設(shè)定： Format ? Foreground Color 改變模塊的前景顏色，Background Color 改變模塊的背景顏色；而模型窗口的顏色可以通過(guò) Screen Color 來(lái)改變。 （ 8）參數(shù)設(shè)定：用鼠標(biāo)雙擊模塊，就可以進(jìn)入模塊的參數(shù)設(shè)定窗口，從而對(duì)模塊進(jìn)行參數(shù)設(shè)定。或點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵，選擇 Block parameters 參數(shù)設(shè)定窗口包含了該模塊的基本功能幫助。通過(guò)對(duì)模塊的參數(shù)設(shè) 定，就可以獲得需要的功能模塊。 仿真參數(shù)設(shè)置 構(gòu)建好一個(gè)系統(tǒng)的模型之后，接下來(lái)的事情就是運(yùn)行模型，得出仿真結(jié)果。 運(yùn)行一個(gè)仿真的完整過(guò)程分成三個(gè)步驟：設(shè)置仿真參數(shù)，啟動(dòng)仿真和仿真結(jié)果分析。 在模型窗口選擇菜單“ Simulation” ?“ Configuration Parameters..”或直接按快捷鍵“ Ctrl+E” 命令，就會(huì)彈出一個(gè)打開參數(shù)設(shè)置的對(duì)話框，包括仿真器參數(shù)（ Solver）、工作空間數(shù)據(jù)輸入 /輸出（ Data Import/Outport）、優(yōu)化設(shè)置（ Optimization) 、診斷參數(shù)（ Diagnostics)\ 硬件實(shí)現(xiàn)（ Hardware Implementation)、模型引用（ Model Referencing）和實(shí)時(shí)工作間（ RealTime Workshop）等設(shè)置。 （ Solver） 基于 Matlab 的邏輯電路設(shè)計(jì)與仿真 11 1）仿真時(shí)間（ Simulation time） 仿真的起始時(shí)間（ Start time）：默認(rèn)為 0，單位為 s。 仿真的結(jié)束時(shí)間（ Stop time）：默認(rèn)為 10，單位為 s。注意，仿真時(shí)間是計(jì)算機(jī)的定時(shí)時(shí)間而不是實(shí)際時(shí)間。 2） 仿真步長(zhǎng)模式（ Solver options）仿真 的過(guò)程一般是求解微分方程組，“ Solve options”的內(nèi)容是針對(duì)解微分方程組的設(shè)置。 3） Solver diagnosttic controls 根據(jù)需要設(shè)置仿真診斷參數(shù)，可以達(dá)到不同的輸出結(jié)果。 （ Data Import/Outport） 1）從工作空間裝載數(shù)據(jù)（ Load from workspace） “ Input”欄是從工作空間輸入變量到模型的輸入端口。 “ Initial state”欄是將工作空間中的 xInitial 變量作為模型所有內(nèi)狀態(tài)變量的初始 值。 2）保存數(shù)據(jù)到工作空間（ Save to workspace） “ Time”欄的默認(rèn)變量 tout “ States”欄的默認(rèn)變量 xout “ Output”欄的默認(rèn)變量 yout “ Final state”欄的默認(rèn)變量是 xFinal。 3）變量保存設(shè)置（ Save options） 此設(shè)置必須與保存數(shù)據(jù)到工作空間配合使用。 圖形用戶界面（ GUI） MATLAB 提供的圖形用戶界面開發(fā)環(huán)境 (GUIDE)來(lái)完成界面設(shè)計(jì)。 GUIDE 主要是一個(gè)界面設(shè)計(jì)工具集， MATLAB 將所有 GUI 支持的用戶控件都集成 在這個(gè)環(huán)境中并提供界面外觀、屬性和行為響應(yīng)方式的設(shè)置方法。 GUI 將用戶保存設(shè)計(jì)好的GUI界面保存在一個(gè) FIG 資源文件中，同時(shí)自動(dòng)生成包含 GUI 初始化和組件界面布局控制代碼的 M文件，為實(shí)現(xiàn)回調(diào)函數(shù)提供了一個(gè)參考框架。這種提供圖形用戶界面的應(yīng)用程序能夠使用戶的學(xué)習(xí)和使用更為方便、直觀和實(shí)用。 第四章 邏輯電路及其設(shè)計(jì) 邏輯電路 是一種離散信號(hào)的傳遞和處理，以二進(jìn)制為原理、實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)邏輯運(yùn)算和操作的電路。 根據(jù)邏輯功能的不同 ,數(shù)字電路分為兩大類 :一類是組合邏輯電路 ,另一類是時(shí)序邏輯電路。 基于 Matlab 的邏輯電路設(shè)計(jì)與仿真 12 組合邏輯電路 由最基 本的“與門”電路、“或門電路”和“非門”電路組成，其輸出值僅依賴于其輸入變量的當(dāng)前值，與輸入變量的過(guò)去值無(wú)關(guān) — 即不具記憶和存儲(chǔ)功能 。常見的組合邏輯電路有數(shù)據(jù)選擇器、編碼器、譯碼器、數(shù)據(jù)分配器、數(shù)據(jù)比較器等典型的中規(guī)模組合邏輯器件。組合邏輯電路的結(jié)構(gòu)具有以下特點(diǎn)：輸出輸入之間沒(méi)有反饋延遲通路；電路中不含有記憶功能的元件。 時(shí)序邏輯電路也由上述基本邏輯門電路組成，但存在反饋回路 — 它的輸出值不僅依賴于輸入變量的當(dāng)前值，也依賴于輸入變量的過(guò)去值 。常見的時(shí)序電路有觸發(fā)器、鎖存器等中規(guī)模時(shí)序器件。 由于只分高、低 電平，抗干擾力強(qiáng)，精度和保密性佳。廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、數(shù)字控制、通信、自動(dòng)化和儀表等方面。最基本的有與電路、或電路和非電路。 組合邏輯電路 8 線 3 線編碼器 編碼和譯碼在數(shù)字技術(shù)中是一種常用的方法。編碼器可分為普通編碼器和優(yōu)先編碼器。普通編碼器在應(yīng)用的過(guò)程中有一定的局限性，即不能有兩個(gè)以上的編碼信號(hào)同時(shí)輸入到編碼器上。為了克服這種局限性，就需要設(shè)計(jì)另外一種編碼器，這就是優(yōu)先編碼器。優(yōu)先編碼器的最大優(yōu)點(diǎn)是允許有多個(gè)編碼信號(hào)同時(shí)加到編碼器的輸入端．但電路只對(duì)編碼信號(hào)中的優(yōu)先級(jí)別進(jìn)行編碼，對(duì)于 比它低級(jí)別的信號(hào)不予理睬。 所謂優(yōu)先編碼器。就是按優(yōu)先級(jí)別的高低進(jìn)行編碼的電路。至于級(jí)別的高低，完全由設(shè)計(jì)人員根據(jù)各個(gè)輸入信號(hào)的要求決定。 以 8線 3線優(yōu)先編碼器為例，其邏輯功能真值表如表 41所示，從功能表中可以看出，該編碼器有 8 個(gè)信號(hào)輸入端， 3個(gè)二進(jìn)制輸出端，輸入和輸出均以高電平作為有效電平，而且輸入優(yōu)先級(jí)別的次序依次 A7,A6,A5,A4,A3,A2,A1,A0。此外為方便多個(gè)芯片連接起來(lái)擴(kuò)展電路的功能，還設(shè)置了高電平有效地輸入使能端 EI。 當(dāng) EI=1 時(shí)，編碼器工作；而當(dāng) EI=0 時(shí)，禁止編碼器 工作，此時(shí)不論 8 個(gè)輸入端為何種狀態(tài)， 3個(gè)輸入端均為低電平。功能表中 1和 0分別表示高、低電平，畫出 8線 3線編碼器的卡諾圖并推導(dǎo)出各輸出端的邏輯表達(dá)式： B2=EIamp。(~((~A7)amp。(~A6)amp。(~A5)amp。(~A4)))。 B1=EIamp。(~((~A7)amp。(~A6)amp。(A5+A4+(~A3))amp。(A5+A4+(~A2))))。 B0=EIamp。(~((~A7)amp。(A6+(~A5))amp。(A6+A4+(~A3))amp。(A6+A4+A2+(~A1))))。 基于 Matlab 的邏輯電路設(shè)計(jì)與仿真 13 表 41 8 線 3線優(yōu)先編碼器真值表 輸入 輸出 EI A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 B2 B1 B0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 0 0 0 1 1 0 0 1 0 0 0 0 1 0 1 1 1 0 0 0 0 0 1 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 3 線 8 線譯碼器 譯碼器是 組合邏輯電路 的一個(gè)重要的器件，其可以分為：變量譯碼和顯示譯碼兩類。變量譯碼一般是一種較少輸入變?yōu)檩^多輸出的器件，一般分為 2n 譯碼和 8421BCD 碼譯碼兩類。顯示譯碼主要解決二進(jìn)制數(shù)顯示成對(duì)應(yīng)的十、或十六進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換功能，一般其可分為驅(qū)動(dòng) LED 和驅(qū)動(dòng) LCD 兩類。 譯碼器的種類很多，但它們的工作原理和分析設(shè)計(jì)方法大同小異，其中二進(jìn)制譯碼 器、二 十進(jìn)制譯碼器和顯示譯碼器是三種最典型，使用十分廣泛的譯碼電路。譯碼器是典型的組合 數(shù)字電路 ，譯碼器是將一種編碼轉(zhuǎn)換為另一種編碼的邏輯電路，學(xué)習(xí)譯碼器必須與各種編碼打