【正文】 符合設(shè)計(jì)要求。圖515 4選1數(shù)據(jù)選擇器輸入輸出波形第六章 基于MATLAB的時(shí)序邏輯電路仿真 并行寄存器的電路設(shè)計(jì)與仿真 并行寄存器的電路設(shè)計(jì)如圖61所示。圖61 兩位并行寄存器電路圖 并行寄存器的電路參數(shù)設(shè)置與仿真第一步:添加模塊在這個(gè)電路中用到了5個(gè)模塊，它們分別是：RS觸發(fā)器（RS Flip Flop）；時(shí)鐘源（Clock）；離散脈沖源（Pulse Generator）；邏輯運(yùn)算模塊（Logic Operator）；示波器（Scope）；將它們?nèi)客先胄陆Ｐ椭小５诙剑涸O(shè)置模塊參數(shù)RS觸發(fā)器的初始狀態(tài)設(shè)為0；時(shí)鐘源周期設(shè)為2；脈沖源參數(shù)設(shè)置如下表：D0D1幅度11周期33脈寬11延遲相位00抽樣時(shí)間1表61 并行寄存器脈沖源參數(shù)設(shè)置最后將示波器的輸入端口改為5個(gè)，就完成了參數(shù)設(shè)置。第三步：連線及仿真按仿真電路圖圖1擺放好各模塊并連線。仿真時(shí)間采用默認(rèn)的10秒，單擊工具欄上的“運(yùn)行”圖標(biāo)，開(kāi)始仿真。最后雙擊示波器觀察輸出波形，如圖2所示。圖62 并行寄存器輸出波形從電路圖61中可以分析出，在時(shí)鐘源處于高電平時(shí)，兩個(gè)輸入信號(hào)可以通過(guò)觸發(fā)器達(dá)到Q端，這時(shí)觸發(fā)器相當(dāng)于一個(gè)傳輸門(mén)；當(dāng)時(shí)鐘源處于低電平時(shí)，觸發(fā)器的兩個(gè)輸入端都被置零，觸發(fā)器進(jìn)入保持狀態(tài)。從波形圖62看出，在時(shí)鐘源位于低電平時(shí)，觸發(fā)器輸出維持它在時(shí)鐘下跳前的值，對(duì)于D1D0輸入的變化沒(méi)有反應(yīng)；而當(dāng)時(shí)鐘源位于高電平時(shí)，輸入的信號(hào)全部送到了輸出端。同時(shí)可以發(fā)現(xiàn)，這兩個(gè)觸發(fā)器是完全獨(dú)立工作的，互不影響，這就是并行寄存器的特點(diǎn)，如果想設(shè)計(jì)多位的并行寄存器，只要添加相應(yīng)個(gè)數(shù)的觸發(fā)器即可。 移位寄存器的電路設(shè)計(jì)與仿真 移位寄存器的電路設(shè)計(jì)如圖63所示。圖63 4位移位寄存器仿真電路圖 移位寄存器的電路參數(shù)設(shè)置與仿真第一步：添加模塊 這個(gè)電路用到了6種模塊，它們分別是:D觸發(fā)器(D Flop Flops)。時(shí)鐘源（Clock）；單位延時(shí)單元（Unit Delay）；常數(shù)源(Constant)。離散脈沖源（Discrete Pulse Generator）；示波器（Scope）。第二步：設(shè)置模塊參數(shù) ；脈沖源的參數(shù)設(shè)置如下：幅度為1，周期為3，脈寬為1，相位延遲為0。然后將這個(gè)脈沖源命名為INPUT。常數(shù)源的值設(shè)置為1。最后將示波器的輸入端設(shè)置為6個(gè)。第三步：連線及仿真將各模塊擺放整齊，按圖4連線。將仿真時(shí)間設(shè)為20秒，單擊工具欄上的“運(yùn)行”圖標(biāo)，開(kāi)始仿真。然后雙擊示波器觀察輸出波形如圖64所示：圖64 移位寄存器輸出波形由以上輸出波形可看出，只有在時(shí)鐘信號(hào)的上升沿到來(lái)時(shí)，各個(gè)觸發(fā)器的輸出端才會(huì)發(fā)生變化。而且四個(gè)觸發(fā)器的輸出依次延時(shí)一個(gè)周期，這和前面的分析是吻合的。 雙向移位寄存器的電路設(shè)計(jì)與仿真 雙向移位寄存器的設(shè)計(jì)第一步:Dmreg電路設(shè)計(jì)前面將這個(gè)模型的基本單元——下降沿觸發(fā)的RS觸發(fā)器做好了。下面用它來(lái)構(gòu)造四位雙向移位寄存器（Dmreg）子系統(tǒng)。最后實(shí)現(xiàn)的Dmreg的內(nèi)部電路如圖65所示。圖65 Dmreg內(nèi)部電路從圖65中可以看出，在控制邏輯部分使用了大量的邏輯運(yùn)算模塊，實(shí)際上這4個(gè)觸發(fā)器使用的邏輯電路是一模一樣的。下面就以第一個(gè)RSFF0為例來(lái)分析。觸發(fā)器正下方有一個(gè)4輸入的或門(mén)，這個(gè)或門(mén)提供了觸發(fā)器的置位信號(hào)，送到了S端。然后將這個(gè)或門(mén)的輸出經(jīng)過(guò)非門(mén)反向后送到了R端，這是為了保證R、S不能同時(shí)為1，滿足RS觸發(fā)器的工作條件。然后這個(gè)或門(mén)有四個(gè)輸入端，分別來(lái)自4個(gè)3輸入的與門(mén)。其實(shí)在同一時(shí)刻僅有一個(gè)信號(hào)能夠送到或門(mén)，這是由于控制端S0、S1組成了一個(gè)數(shù)據(jù)選擇器，每次只讓一個(gè)與門(mén)導(dǎo)通。這四個(gè)與門(mén)從左到右分別代表了右移信號(hào)、并行傳送信號(hào)、保持信號(hào)以及左移信號(hào)，它們的導(dǎo)通取決于控制端SS0的信號(hào)。觸發(fā)器的輸出端首先通過(guò)一個(gè)延時(shí)器，然后分別送往三個(gè)地方，第一個(gè)地方是自己下方的4與門(mén)陣列的第三個(gè)，形成保持信號(hào)；第二個(gè)地方是右邊的4與門(mén)陣列的第一個(gè)，用來(lái)提供右移信號(hào)；第三個(gè)地方是左邊4與門(mén)陣列的第四個(gè)，用來(lái)提供左移信號(hào)。在完成連線后，把整個(gè)電路圈起來(lái)，單擊“Edit”菜單下的“Creat Subsystem”命令，生成一個(gè)子系統(tǒng)，并命名為Dmreg。第二步：封裝子系統(tǒng)要封裝上面剛剛建立好的Dmreg模塊，先選中子系統(tǒng)，然后在編輯菜單下選擇封裝子系統(tǒng)（Mask Subsystem）命令，這時(shí)將會(huì)出現(xiàn)一個(gè)對(duì)話框:Mask Editor,將對(duì)話框中的參數(shù)設(shè)置好模塊就封裝好了。 雙向移位寄存器電路設(shè)置與仿真在完成了Dmreg模塊的封裝后，再來(lái)設(shè)置一下外圍電路。首先要4個(gè)并行輸入以及兩個(gè)串行輸入提供6個(gè)脈沖源（Pulse Generator），參數(shù)設(shè)置如表4所示。然后要為時(shí)鐘觸發(fā)端CLK提供一個(gè)時(shí)鐘源（Clock）。接著還需要一個(gè)5輸入的示波器（Scope），顯示4個(gè)輸出信號(hào)和時(shí)鐘波形。表64 Dmreg的脈沖源參數(shù)設(shè)置D0D1D2D3LeftINRightIN幅度111111周期345253脈寬131131相位延遲000000抽樣時(shí)間最后為3個(gè)控制端設(shè)置輸入。由于SS0的四種輸入確定了Dmreg的功能，所以這里引入“手動(dòng)開(kāi)關(guān)”模塊（Mannual Switch）。從圖中可看到手動(dòng)開(kāi)關(guān)模塊有兩個(gè)輸入，一個(gè)輸出，每次雙擊這個(gè)模塊，就會(huì)在兩個(gè)輸入之間切換，將不同的信號(hào)送到輸出端。這樣就可以通過(guò)雙擊開(kāi)關(guān)來(lái)方便地控制信號(hào)SS0的值，從而改變Dmreg的工作狀態(tài)。至此已經(jīng)完成所有的設(shè)置，將仿真時(shí)間修改為0到20秒，接著通過(guò)雙擊開(kāi)關(guān)將SS0置成11，然后點(diǎn)擊工具欄上的“運(yùn)行”圖標(biāo)，開(kāi)始仿真?？梢钥吹讲⑿休敵龅牟ㄐ稳鐖D66所示。然后通過(guò)雙擊開(kāi)關(guān)SS0置成01，觀察數(shù)據(jù)右移的波形，如圖67所示。然后通過(guò)雙擊開(kāi)關(guān)SS0置成10，觀察數(shù)據(jù)左移的波形，如圖68所示。從這些波形圖中可以看到，Dmreg的各種功能都得到了實(shí)現(xiàn)。圖66 Dmreg并行輸出波形圖67 Dmreg串行右移輸出波形圖68 Dmreg串行左移輸出波形 扭環(huán)計(jì)數(shù)器的電路設(shè)計(jì)與仿真 扭環(huán)計(jì)數(shù)器內(nèi)部電路和封裝的設(shè)計(jì)如圖69所示：圖69 扭環(huán)計(jì)數(shù)器內(nèi)部電路 頂層仿真電路的設(shè)計(jì)如圖610所示：圖610 扭環(huán)計(jì)數(shù)器仿真電路 扭環(huán)計(jì)數(shù)器的參數(shù)設(shè)置與仿真第一步 添加模塊按照?qǐng)D12在頂層圖中只需要加入2個(gè)模塊：時(shí)鐘源和示波器。這樣所有的模塊就添加齊全了。第二步 模塊參數(shù)設(shè)置時(shí)鐘源的周期默認(rèn)為2，單擊Simulink菜單下的“Parameters”命令，將仿真時(shí)間修改為0到30秒。第三步：連線及仿真按下面仿真電路圖連線，完成后得到仿真波形圖圖611 扭環(huán)計(jì)數(shù)器的輸出波形計(jì)數(shù)器的初始狀態(tài)Q0Q1Q2Q3為1010，不是計(jì)數(shù)器的狀態(tài)，計(jì)數(shù)器不會(huì)立刻進(jìn)入循環(huán)計(jì)數(shù)的階段，這個(gè)循環(huán)周期是8。其狀態(tài)圖如下圖612所示。1000 1101 0001 0111 1100 1111 1010 0000 0011 1110 Q0Q1Q2Q3圖612 扭環(huán)計(jì)數(shù)器狀態(tài)圖第七章 圖形用戶界面（GUI）的實(shí)現(xiàn) GUI界面設(shè)計(jì)概述 GUI設(shè)計(jì)面板是GUI設(shè)計(jì)工具應(yīng)用的平面，面板上部提供了菜單和常用工具按鈕，左邊提供了多種如命令按鈕、單選按鈕、可編輯文本框、靜態(tài)文本框、彈出式菜單等。進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí), 首先單擊面板左邊所需的控件, 然后在右邊的圖形界面編輯區(qū)中再次單擊某一恰當(dāng)位置, 這時(shí)將在該位上為圖形界面添加相應(yīng)的控件。一個(gè)圖形界面的完成, 除了設(shè)計(jì)其外觀外, 還有相當(dāng)?shù)囊徊糠质峭ㄟ^(guò)屬性的設(shè)來(lái)完成的。因此在設(shè)置這些屬性時(shí), 要注意下面幾個(gè)常用又很重要的屬性設(shè)置：控件風(fēng)格和外觀（1）BackgroundColor：設(shè)置控件背景顏色，使用[R G B]或顏色定義。（2）CData：在控件上顯示的真彩色圖像，使用矩陣表示。（3）ForegroundColor：文本顏色。（4）String屬性：控件上的文本，以及列表框和彈出菜單的選項(xiàng)。（5）Visible：控件是否可見(jiàn)。對(duì)象的常規(guī)信息（1）Enable屬性： 表示此控件的使能狀態(tài)，設(shè)置為on”，表示可選，為“off”時(shí)則表示不可選。（2）Style：控件對(duì)象類型。（3）Tag：控件表示（用戶定義）。（4）TooltipString屬性：提示信息顯示。當(dāng)鼠標(biāo)指針位于此控件上時(shí)，顯示提示信息。（5）UserData：用戶指定數(shù)據(jù)。（6）Position：控件對(duì)象的尺寸和位置。（7）Units：設(shè)置控件的位置及大小的單位（8）有關(guān)字體的屬性，如 FontAngle， FontName等?？丶卣{(diào)函數(shù)的執(zhí)行（1）BusyAction：處理回調(diào)函數(shù)的中斷。有兩種選項(xiàng)：即Cancel：取消中斷事件，queue：排隊(duì)（默認(rèn)設(shè)置）。（2）ButtonDownF屬性：按鈕按下時(shí)的處理函數(shù)。（3）CallBack屬性：是連接程序界面整個(gè)程序系統(tǒng)的實(shí)質(zhì)性功能的紐帶。該屬性值應(yīng)該為一個(gè)可以直接求值的字符串，在該對(duì)象被選中和改變時(shí)，系統(tǒng)將自動(dòng)地對(duì)字符串進(jìn)行求值。（4）CreateF：在對(duì)象產(chǎn)生過(guò)程中執(zhí)行的回調(diào)函數(shù)。（5）DeleteF：刪除對(duì)象過(guò)程中執(zhí)行的回調(diào)函數(shù)。（6）Interruptible屬性：指定當(dāng)前的回調(diào)函數(shù)在執(zhí)行時(shí)是否允許中斷，去執(zhí)行其他的函數(shù)?？丶?dāng)前狀態(tài)信息（1）ListboxTop：在列表框中顯示的最頂層的字符串的索引。（2）Max：最大值。（3）Min：最小值。（4）Value：控件的當(dāng)前值。應(yīng)用MATLAB制作這樣一個(gè)過(guò)程是非常方便的, 我們可以通過(guò)GUI操作來(lái)看到。該環(huán)境下要設(shè)計(jì)一個(gè)友好的仿真界面，一般應(yīng)完成以下兩個(gè)步驟：（1）GUI界面設(shè)計(jì)。主要是通過(guò)不同的文本框、按鈕等許多工具的使用，設(shè)計(jì)出一個(gè)圖形用戶界面。要清楚這個(gè)圖形界面的功能是什么，即在圖形界面上的操作會(huì)引發(fā)什么樣的結(jié)果。（2）回調(diào)函數(shù)的設(shè)計(jì)。用戶應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)好的圖形界面的功能，針對(duì)各個(gè)不同的圖形對(duì)象來(lái)編寫(xiě)出能夠?qū)崿F(xiàn)該功能的函數(shù)代碼，確保這個(gè)圖形界面能夠完成所預(yù)定的功能。 GUI總界面運(yùn)行后界面總結(jié)與心得體會(huì) 通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，我認(rèn)識(shí)到了MATLAB功能非常的強(qiáng)大，使得我們?cè)谑褂玫臅r(shí)候用戶直接調(diào)用這些庫(kù)函數(shù)并賦予實(shí)際參數(shù)就能解決實(shí)際問(wèn)題，具有極高的變成效率。我也熟悉了MATLAB的工作環(huán)境，可以很熟練的對(duì)MATLAB進(jìn)行常規(guī)的操作，快速進(jìn)行程序編輯和仿真。學(xué)會(huì)了使用simulink實(shí)現(xiàn)邏輯電路的仿真。不僅了解了MATLAB的強(qiáng)大的仿真功能，而且復(fù)習(xí)鞏固了之前學(xué)的數(shù)字電子電路技術(shù)的知識(shí)。 本文次課設(shè)通過(guò)一個(gè)設(shè)計(jì)實(shí)例，利用MATLAB實(shí)現(xiàn)邏輯電路的設(shè)計(jì)與仿真，從仿真結(jié)果可以看出它們均可以達(dá)到技術(shù)指標(biāo)要求，而且方法簡(jiǎn)單、快捷，大大減輕了工作量。 我對(duì)本次設(shè)計(jì)的結(jié)果還比較滿意，經(jīng)過(guò)一周的設(shè)計(jì)、分析，終于圓滿的完成此次課程設(shè)計(jì)。雖然在這個(gè)過(guò)程中也遇到一些困難，但通過(guò)與同學(xué)的交流和自己查資料，我對(duì)MATLAB有了更深的體會(huì)。通過(guò)本次設(shè)計(jì)我感覺(jué)到自己對(duì)MATLAB的Simulink仿真不是很熟悉，在用到所需元件時(shí)都要進(jìn)行查閱，在今后要進(jìn)一步增加自己的MATLAB學(xué)習(xí)，提高自己MATLAB匯編技能。 在本次設(shè)計(jì)中主要是應(yīng)用各種基本邏輯器件的真值表化簡(jiǎn)出對(duì)應(yīng)的邏輯表達(dá)式，然后根據(jù)這些邏輯表達(dá)式在Simulink環(huán)境下畫(huà)出對(duì)應(yīng)的原理圖，設(shè)定了初始信號(hào)之后就可以得到相應(yīng)的輸出波形。在完成所有的設(shè)計(jì)后，由于本設(shè)計(jì)所需的邏輯單元種類單一，因此感覺(jué)本次設(shè)計(jì)并沒(méi)有想象中的那么難，但是對(duì)于Simulink中的其他函數(shù)并不是十分了解，在以后的學(xué)習(xí)中需要加強(qiáng)其他方面的學(xué)習(xí)和應(yīng)用。 此次設(shè)計(jì)的系統(tǒng)都是數(shù)字系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用的幾種典型邏輯功能電路，各種組合電路一起，可以構(gòu)成邏輯功能及其復(fù)雜的數(shù)字系統(tǒng)。在時(shí)序邏輯電路仿真的過(guò)程中，需要將某一時(shí)刻電路的狀態(tài)進(jìn)行儲(chǔ)存，所以觸發(fā)器是必不可少的，頻繁地使用到了Simulink中的觸發(fā)器模塊，位于模塊庫(kù)的Simulink Extra子模塊庫(kù)的flip flop組里面。通過(guò)時(shí)序邏輯電路的仿真，現(xiàn)在已經(jīng)能夠熟練地運(yùn)用一些常用模塊，如各種信號(hào)源、示波器、各種觸發(fā)器、邏輯門(mén)、延時(shí)器。數(shù)字電路在MATLAB中仿真沒(méi)有特別的技巧，只需要在模塊庫(kù)中找到所需要的器件，然后連電路觀察仿真波形即可。其中有些需要注意的問(wèn)題，例如，在simulink中仿真時(shí)，由于這些模塊都是理想的，所以信號(hào)通過(guò)任何一個(gè)模塊都是沒(méi)有所謂的“延時(shí)”的。而設(shè)計(jì)移位寄存器的關(guān)鍵就是利用了觸發(fā)器的延時(shí)特性，所以在這里不能按照邏輯電路直接設(shè)計(jì)這個(gè)寄存器。必須在兩級(jí)觸發(fā)器之間插入一個(gè)延時(shí)單元，人為地實(shí)現(xiàn)觸發(fā)器的延時(shí)功能。 直接用庫(kù)里的模塊可以實(shí)現(xiàn)一些比較基本的數(shù)字電路，如果還需要構(gòu)建比較大的數(shù)字系統(tǒng)可以通過(guò)封裝子系統(tǒng)來(lái)一步步實(shí)現(xiàn)，就像前面設(shè)計(jì)的扭環(huán)計(jì)數(shù)器。 本次設(shè)計(jì)需要我們熟悉MATLAB的一些函數(shù)的基本功能以及它們的基本語(yǔ)句。當(dāng)然，經(jīng)過(guò)了課程設(shè)計(jì)，我也發(fā)現(xiàn)了自己的很多不足。但是通過(guò)自己的動(dòng)手動(dòng)腦，既增加了知識(shí)，又給了我專業(yè)知識(shí)以及專業(yè)技能上的提升。致謝在這次課設(shè)中，我首先要感謝學(xué)校給我們提供的機(jī)會(huì)，其次我要感謝我的老師蔡忠見(jiàn)老師，在課程設(shè)計(jì)上給予我的指導(dǎo)、提供給我的支持和幫助，這是我能順利完成這次報(bào)告的主要原因，更重要的是老師幫我解決了許多技術(shù)上的難題，讓我能把系統(tǒng)做得更加完善。由于大四下學(xué)期以來(lái)，一直在廣聯(lián)達(dá)軟件股份有限公司北京分公司實(shí)習(xí)，主要是做工程造價(jià)方面的工作，很少有時(shí)間好好學(xué)習(xí)Matlab的專業(yè)性知識(shí)，只有在周末時(shí)間和國(guó)家法定節(jié)假日期間才有時(shí)間做實(shí)習(xí)報(bào)告。在做畢業(yè)設(shè)計(jì)期間遇到很多技術(shù)上的問(wèn)題，自己