基于matlab的時(shí)序邏輯電路設(shè)計(jì)與仿真(編輯修改稿)
2024-09-01 04:56 本頁面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 到圖形編輯器、然后用線連接模塊來建立模塊之間的數(shù)學(xué)關(guān)系，從而完成模型的建立，同時(shí)可以通過使用圖形編輯功能來對(duì)模型布局，如拷貝、粘貼、撤銷、對(duì)齊、分布和改變尺寸等.Simulink user interface使得在屏幕上的所見所用都可以得到全面控制。用戶可以添加指令和子菜單到編輯器和文件菜單中，也可以對(duì)菜單、菜單項(xiàng)和對(duì)話框進(jìn)行禁用和隱藏等控制.Simulink中的配置子系統(tǒng)可以在一個(gè)模型中將子系統(tǒng)與設(shè)計(jì)變量相關(guān)聯(lián)，該功能通過共享部件設(shè)計(jì)方式簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)過程和管理，因?yàn)橐粋€(gè)模型可以代表一類設(shè)計(jì).條件執(zhí)行子系統(tǒng)可以通過控制邏輯信號(hào)的使能或非使能來改變系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)行為。在Simulink中用戶可以根據(jù)特定的時(shí)間或事件來創(chuàng)建控制信號(hào)，Simulink中提供了邏輯模塊，可用于對(duì)簡(jiǎn)單的控制指令來建模，從而控制使能或觸發(fā)子系統(tǒng)。2 時(shí)序邏輯電路設(shè)計(jì)時(shí)序邏輯電路在任一時(shí)刻的輸出信號(hào)不僅與當(dāng)時(shí)的輸入信號(hào)有關(guān)，并且與原來狀態(tài)有關(guān)。也就是說，時(shí)序電路中具有邏輯運(yùn)算功能的組合電路外，還必須有能夠記憶電路狀態(tài)的存儲(chǔ)單元或延遲單元，這些存儲(chǔ)或延遲邏輯單元主要由鎖存器或觸發(fā)器來實(shí)現(xiàn)。時(shí)序電路是狀態(tài)以來的，成為狀態(tài)機(jī)，時(shí)序邏輯電路具有以下特征：時(shí)序邏輯電路由組合電路和存儲(chǔ)電路組成；時(shí)序邏輯電路的狀態(tài)與時(shí)間因素相關(guān)，即時(shí)序電路在任一時(shí)刻的狀態(tài)變量不僅是當(dāng)前的輸入信號(hào)的函數(shù)，而且還是電路以前狀態(tài)的函數(shù)，時(shí)序電路的輸出信號(hào)由輸入信號(hào)和電路的狀態(tài)共同決定。 鎖存器和觸發(fā)器 雙穩(wěn)態(tài)雙穩(wěn)態(tài)電路一般有一個(gè)輸出端和兩個(gè)輸入端（“＋”、“－”端各一個(gè)），當(dāng)輸入端的“＋”端有觸發(fā)信號(hào)時(shí)，輸出端不管原來是什么狀態(tài)，都會(huì)立即變?yōu)楦唠娖?，且一直穩(wěn)定地輸出高電平。如果當(dāng)輸入端的“－”端有觸發(fā)信號(hào)時(shí)，輸出端不管原來是什么狀態(tài)，都會(huì)立即變?yōu)榈碗娖?，且一直穩(wěn)定地輸出低電平。 鎖存器鎖存器是一種對(duì)脈沖電平敏感的存儲(chǔ)單元電路，它們可以在特定輸入脈沖電平作用下改變狀態(tài)。輸出端的狀態(tài)不會(huì)隨輸入端的狀態(tài)變化而變化，只有在有鎖存信號(hào)時(shí)輸入的狀態(tài)被保存到輸出，直到下一個(gè)鎖存信號(hào)。通常只有0和1兩個(gè)值。 SR基本鎖存器真值表SR狀態(tài)00維持01Q=010Q=111Q=!Q=0 基本SR鎖存器 觸發(fā)器觸發(fā)器（Flip Flop）是一種可以存儲(chǔ)電路狀態(tài)的電子元件。最簡(jiǎn)單的是由兩個(gè)或非門，兩個(gè)輸入端和兩個(gè)輸出端組成的RS觸發(fā)器（見圖）。復(fù)雜一些的有帶時(shí)鐘（CLK）段和D（Data）端，在CLK端為高電平時(shí)跟隨D端狀態(tài)，而在CLK端變?yōu)榈碗娖降乃查g鎖存信號(hào)的D觸發(fā)器。更常用的是兩個(gè)簡(jiǎn)單D觸發(fā)器級(jí)聯(lián)而成的在時(shí)鐘下跳沿所存信號(hào)的邊緣D觸發(fā)器，廣泛應(yīng)用于計(jì)數(shù)器、運(yùn)算器、存儲(chǔ)器等電子部件。常見的還有JK觸發(fā)器和T觸發(fā)器。1. SR觸發(fā)器SR觸發(fā)器基本表示及狀態(tài)圖和真值表見下。 SR觸發(fā)器邏輯符號(hào) SR觸發(fā)器狀態(tài)圖 SR觸發(fā)器真值表SRCPQnQn+100↑0000↑1101↑0001↑1010↑0110↑11，這是SR觸發(fā)器滿足的基本條件。2. D觸發(fā)器D觸發(fā)器基本表示及狀態(tài)圖和真值表見下。其中。 D觸發(fā)器邏輯符號(hào) D觸發(fā)器狀態(tài)圖 D觸發(fā)器真值表DQnQn+10000101011113. JK觸發(fā)器JK觸發(fā)器基本表示及狀態(tài)圖和真值表見下。 JK觸發(fā)器邏輯符號(hào) JK觸發(fā)器狀態(tài)圖 JK觸發(fā)器真值表JKCPQnQn+100↑0000↑1101↑0001↑1010↑0110↑1111↑0111↑10 時(shí)序邏輯電路設(shè)計(jì) 移位寄存器移位寄存器：不但可以寄存數(shù)碼，在移位脈沖作用下，寄存器中的數(shù)碼還可根據(jù)需要向左或向右移動(dòng)。1．基本（單向）移位寄存器（1）右移寄存器（D觸發(fā)器組成的4位右移寄存器）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：左邊觸發(fā)器的輸出端接右鄰觸發(fā)器的輸入端。 右移寄存器邏輯圖 右移寄存器狀態(tài)圖2. 雙向移位寄存器將右移寄存器和左移寄存器組合起來，并引入一控制端S便構(gòu)成既可左移又可右移的雙向移位寄存器。 雙向移位寄存器邏輯圖 扭環(huán)計(jì)數(shù)器扭環(huán)計(jì)數(shù)器可以進(jìn)一步提高電路狀態(tài)的利用率，有效循環(huán)中的狀態(tài)數(shù)提高至8個(gè)，但電路仍無法自啟動(dòng)。 基本扭環(huán)計(jì)數(shù)器，電路工作原理如下。 改進(jìn)型扭環(huán)計(jì)數(shù)器（1）寫方程式。驅(qū)動(dòng)方程：將驅(qū)動(dòng)方程代入D觸發(fā)器的特性方程，得到扭環(huán)計(jì)數(shù)器的狀態(tài)方程。狀態(tài)方程：（2）列狀態(tài)轉(zhuǎn)換真值表，畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。設(shè)扭環(huán)計(jì)數(shù)器現(xiàn)態(tài)=0000，代入狀態(tài)方程進(jìn)行推導(dǎo)。 環(huán)形計(jì)數(shù)器狀態(tài)轉(zhuǎn)換真值表計(jì)數(shù)脈沖 序號(hào)現(xiàn)態(tài)次態(tài)1000000012000100113001101114011111115111111106111011007110010008100000009001000011001001001110101101112011011011310010010141010000015101101101611011010根據(jù)狀態(tài)轉(zhuǎn)換真值表，畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。 改進(jìn)型扭環(huán)計(jì)數(shù)器狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖（3）檢查電路自啟動(dòng)能力。經(jīng)檢查，該電路能夠自啟動(dòng)。
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