matlab数字电路全加器的仿真报告.doc

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1、武汉理工大学基础技能强化训练课程设计说明书1 设计题目的理论分析 使用逻辑门电路设计全加器。使用Simulink进行简单的仿真。这个题目比较简单，是通过简单逻辑门来设计全加器。根据数电知识，可以进一步分析，得到结果。全加器是算术运算电路中的基本单元，也是完成1位二进制数相加的一种组合逻辑电路。1位全加器有3个输入，分别是加数A、被加数B和来自低位的进位数C；有两个输出，分别是和数SUM以及高位进位数D。根据全加运算的功能，可列出一位全加器的真值表，如表1所示。表1 一位全加器的真值表输入输出A B CSUMD0 0 0000 0 1100 1 0100 1 1011 0 0101 0 1011

2、 1 0011 1 111 为了求出SUM和D的逻辑表达式，首先分别画出SUM和D的卡诺图，如图1所示。SUMBDB01010010A1010A0111(a) （b）图1 全加器的SUM和D卡诺图（a）SUM的卡诺图 （b）D的卡诺图由图1卡诺图得出下列表达式： （1）由（1）式可知，仅用一个三输入异或门就可以实现SUM的运算。基于逻辑表达式得到如下逻辑电路图，如图2所示。 图2 全加器的逻辑电路图2 Simulink仿真2.1 添加模块 首先从MATLAB命令窗口运行Simulink，然后新建一个电路模型。由（1）的逻辑表达式中可知，这个电路只需要逻辑运算模块（Simulink-Math-L

3、ogical Operator）；序列脉冲源（Simulink-Sources-Repeating Sequence Stair）；示波器（Simulink-Sinks-Scope）；根据目录，将模块拖到模型窗中。如图3所示。 图3 添加模块图2.2 修改模块参数首先完成逻辑部分的电路。根据需要将逻辑运算模块复制到五个，其中三个修改属性设置为与门（AND），另一个设置为3输入或门（OR），最后一个设置为3输入异或门（XOR）。连线如图4所示。图4 修改参数与连线然后用鼠标将这一部分逻辑电路图圈起来，选择“EDIT”菜单下的“Creat Subsystem”命令，将自动生成一个子系统。可以看到，

4、系统已经自动识别出这个子系统有3个输入端，2个输出端。然后双击这个子系统，将会看到全加器子系统的电路图。将各个输入输出端口命名为A,B,C,SUM和D，如图5所示。然后在顶层图图中，将这个子系统模块命名为ADD。图5 全加器子系统然后完成仿真部分的电路。将脉冲源复制到3个，用来产生两个加数和一个进位信号，分别命名为A，B，C。参数设置如表2所示。表2 输入源参数设置项目1s2s3s4s5s6s7s8sA00001111B00110011C01010101最后将示波器复制到2个，其中一个改为3输入，显示Y坐标幅值为2，用于输入信号。另一个设置为2输入，显示Y坐标幅值为2，用于监视输出波形。这样就

5、完成了所有参数的设置。2.3 连线及仿真根据电路原理图连线。单击“Simulink”菜单下的“Parameters”命令，将仿真时间设为0到10秒，其余采用默认值。然后保存模型到Matlab的Work目录下，命名为ADD。如图6所示。最后，单击模型窗口中的“Simulation”下的“Start”开始仿真。双击示波器Scope，观察波形。图6 连线与仿真3 实验结果及分析打开示波器Scope。设定输入A，B，C的初值均为1，然后将这个模型保存到MATLAB的work目录下。开始仿真后，双击示波器，显示波形，波形从下至下依次为A，B，C。其输入波形如图7所示。图7 输入波形从这个波形图中读出数值

6、并计算理论结果如表3所示：表3 理论结果时间ABCSUMD1s000002s001103s010104s011015s100106s101017s110018s111119s0000010s00110双击示波器Scope1打开输出波形，它监视SUM和D的波形，其中上侧波形为D，下侧波形为SUM。如下图8所示。图8 输出波形将加法器的实际输出结果与上表中的理论输出结果比较，可发现，实际输出结果与理论结果是一致的，该结果证实了全加器电路的正确性。小结与体会 本次强化训练，是我人生中的一次接触Matlab软件，它具有强大的数值计算，符号运算功能和数据分析和可视化的功能，也可以运用MATLAB中的Si

7、mulink进行电路分析。在逐步熟悉和掌握MATLAB的同时培养了我的独立思考能力，钻研精神，解决问题的能力和动手能力。虽然在此之前，没碰过这个软件，但听说过它对数学建模有用，没想到还能仿真电路，在这之中，我通过查阅资料，对MATLAB电路分析应用有一定的了解。同时，我也认识到，MATLAB的功能不只是对电路进行仿真，它有着多个方面的应用。如绘制函数，处理音频，图像数据，创建用户界面等功能，功能很厉害。因为对simulink界面的不熟悉，主要是全英文的，不懂一些按键的意思，也不知道这个仿真的流程，通过对照教程和向学长请教，渐渐的这个软件的思路也越发清晰。其实，Simulink是一个模块组装软件

8、，把我们需要的东西组合起来，修改模块属性，就可以达到预期的题目要求。这种模块化的思想，除了电路，还可以根据它里面其他的模块，来仿真别的，比如信号与系统。我这次的题目只需要用到Simulink我目前也只掌握了这个，在图书馆查阅资料的时候，发现，它还能仿真电机，觉得学好它还是任重而道远的。希望在接下来的暑假中能够深入了解掌握它。学习计算机软件看书，听课其实还不如亲自练习，遇到问题马上问，在学习的同时要举一反三，和同学、老师多作交流。同时我也认识到自己在学习上的不足，以及知识掌握不够扎实，明确了以后学习的方向。总之，经过这次课程设计让我认识到自身的不足，同时也学习到很多知识以及技巧。 参考文献1 张天笑.MATLAB7.X 基础教程.西安电子科技大学出版社，2008.4.2 吴友宇数字电子技术基础清华大学出版社，20063 曹汉房脉冲与数字电路武汉：华中理工大学出版社，1999.4 于润伟. MATLAB基础与应用. 机械工业出版社，2011.5 刘敏. MATLAB通信仿真与应用. 国防工业出版社，2001.9