數(shù)字電路24譯碼器設(shè)計(jì)

1、目錄1 緒論 11.1 設(shè)計(jì)背景 12 電路分析 22.1 2-4 功能分析 22.2 2-4 譯碼器邏輯圖 33 系統(tǒng)建模與仿真 43.1 建模 43.2 仿真波形 54 仿真結(jié)果分析 75 小結(jié)與體會(huì) 8參考文獻(xiàn) 9武漢理工大學(xué)基礎(chǔ)技能強(qiáng)化訓(xùn)練課程設(shè)計(jì)說明書1緒論1.1設(shè)計(jì)背景在數(shù)字系統(tǒng)中，經(jīng)常需要將一中代碼轉(zhuǎn)換為另一種代碼，以滿足特定的需求，完成這 種功能的電路稱為碼轉(zhuǎn)化電路。 譯碼器就屬于其中一種。而譯碼就是編碼的逆過程，它的 功能是將具有特定含義的二進(jìn)制碼轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的有效輸出信號(hào)，具有譯碼功能的的邏輯電路稱為譯碼器。而2-4譯碼器是唯一地址譯碼器，是將一系列的代碼轉(zhuǎn)換成與之一一對(duì)應(yīng)

2、有效的信號(hào)。常用于計(jì)算機(jī)中對(duì)存儲(chǔ)單元地址的譯碼，因此，設(shè)計(jì)2-4譯碼器具有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。1.2 matlab 簡(jiǎn)介matlab!由美國mathworks公司發(fā)布的主要面對(duì)科學(xué)計(jì)算、可視化以及交互式程序 設(shè)計(jì)的高科技計(jì)算環(huán)境。它將數(shù)值分析、矩陣計(jì)算、科學(xué)數(shù)據(jù)可視化以及非線性動(dòng)態(tài)系統(tǒng) 的建模和仿真等諸多強(qiáng)大功能集成在一個(gè)易于使用的視窗環(huán)境中，為科學(xué)研究、工程設(shè)計(jì)以及必須進(jìn)行有效數(shù)值計(jì)算的眾多科學(xué)領(lǐng)域提供了一種全面的解決方案，并在很大程度上擺脫了傳統(tǒng)非交互式程序設(shè)計(jì)語言（如c、fortran ）的編輯模式，代表了當(dāng)今國際科學(xué)計(jì)算軟件的先進(jìn)水平。它主要由matlab和 simulin k兩大部分組

3、成。本設(shè)計(jì)主要采用simulink 進(jìn)行設(shè)計(jì)與仿真。simulink 是matlab最重要的組件之一，它提供一個(gè)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和綜合分析的集成 環(huán)境。在該環(huán)境中，無需大量書寫程 序，而只需要通過 簡(jiǎn)單直觀的鼠標(biāo)操 作，就可構(gòu)造出復(fù)雜的系統(tǒng) 。simulink具有適應(yīng)面廣、結(jié)構(gòu)和流程清晰及仿真精細(xì)、 貼近實(shí)際、效率高、靈活等優(yōu)點(diǎn)，并基于以上優(yōu)點(diǎn)simulink已被廣泛應(yīng)用于控制理論和數(shù)字信號(hào)處理的復(fù)雜仿真和設(shè)計(jì)。同時(shí)有大量的第三方軟件和硬件可應(yīng)用于或 被要求應(yīng)用 于simulink。掌握這個(gè)軟 件的應(yīng)用具有十分重要的意義。2電路分析2.1 2-4譯碼器功能分析2-4譯碼器有2個(gè)輸入端，4個(gè)輸

4、出端和一個(gè)使能端。在使能端為有效電平時(shí)，對(duì)應(yīng) 每一組輸入代碼，只有其中一個(gè)輸出端為有效電平， 其余輸出端則為相反電平。輸出信號(hào) 可以是高電平有效，也可以是低電平有效。具體來說，2輸入變量，a1，a0共有4種不同狀態(tài)組合，因而譯碼器有4個(gè)輸出信號(hào)？?并且輸出為低電平有效，其真值表如表 1所示表1 2-4譯碼器真值表輸入輸出?a0a1y0y1y2y31xx11110000111001101101011010111111另外設(shè)置了使能控制器？當(dāng)其為1時(shí)，無論al，ao為何種狀態(tài)輸出全為1，譯碼器 處于非工作狀態(tài)。而當(dāng)？?為0時(shí)，對(duì)應(yīng)的a1,ao的某種狀態(tài)組合，其中只有一個(gè)輸出為0, 其余各輸出量均為

5、1.例如，aao=oo,輸出?為0, ?均為1.由此可見，2-4譯碼器是 通過輸出端的邏輯電平以識(shí)別不同的代碼。而根據(jù)此，可寫出其各輸出端的邏輯表達(dá)式?=? (1)?1=?ao(2)?=?a? ( 3)?=?1ao (4)3武漢理工大學(xué)基礎(chǔ)技能強(qiáng)化訓(xùn)練課程設(shè)計(jì)說明書4武漢理工大學(xué)基礎(chǔ)技能強(qiáng)化訓(xùn)練課程設(shè)計(jì)說明書2.22-4譯碼器邏輯圖由上面的分析可得2-4譯碼器的邏輯圖圖2 2-4譯碼器邏輯圖5武漢理工大學(xué)基礎(chǔ)技能強(qiáng)化訓(xùn)練課程設(shè)計(jì)說明書3系統(tǒng)建模與仿真3.1建模在了解2-4譯碼器邏輯圖與表達(dá)式后，可在 simulink中建立模型并仿真。首先對(duì)應(yīng) 電路的原理框圖，利用框圖在 simulink的md

6、l文件里畫出原理圖，調(diào)整原理圖里的每個(gè) 模型的參數(shù)，使之符合所需的要求。再進(jìn)行連線，開始仿真，在scope和fft scope 里面看波形是否符合預(yù)想標(biāo)準(zhǔn)。2-4譯碼器的仿真模型如圖3所示。圖3 2-4譯碼器仿真模型如圖3所示，constant表示？勺值，為了使譯碼器能正常工作，將constant值設(shè)為1。pulse generator 1與2是2輸入端，表示ai, ao的電平顯示，通過它們可以顯示連續(xù) 的脈沖，觀察輸出的波形。通過設(shè)定00,01,10,11這四種情況，觀察模型是否能正常工作。 再連線3個(gè)2輸入與非門與4個(gè)三輸入與非門。最后的輸出接 scope，觀察顯示的波形。3.2仿真波形當(dāng)

7、使能端？為1時(shí)，仿真波形如圖4所示圖4使能端？為高電平波形圖對(duì)應(yīng)的輸出波形如圖5所示圖5對(duì)應(yīng)使能端為高電平時(shí)輸出波形而當(dāng)設(shè)定使能端為低電平，設(shè)定其 2輸入端的輸入波形如下，含有11,01 ,10,00四種情況，如圖6所示圖6輸入端的輸入波形由y0，丫1, 丫2, y3觀察到的波形如圖7所示圖7輸出端的輸出波形4仿真結(jié)果分析通過建立的模型，通過輸入的波形可以檢查模型是否符合預(yù)訂設(shè)計(jì)要求，可以通過 改變pulse generator的周期來實(shí)現(xiàn)不同的波形輸入。當(dāng)使能端？色1時(shí)，如圖4所示，由邏輯表達(dá)式分析可知，無論輸入如何，對(duì)應(yīng)的各 輸出yo, yi，y2, 丫3均為1。對(duì)應(yīng)的輸出波形如圖5所示，

8、可以看出，對(duì)應(yīng)的4個(gè)輸出均 為1,符合預(yù)期的要求。當(dāng)使能端？色0時(shí)，通過改變2個(gè)pulse generator 的周期來控制ai，ao不同情況下 的輸入，如圖6所示，周期性的輸入為00,01,10，11,從而觀察對(duì)應(yīng)的輸出波形。由2-4 譯碼器的邏輯表達(dá)式可求的在上述y0，y1，怡yj輸出情況下的輸出順序應(yīng)為1110,1101,1011,0111，并作周期性變化。與對(duì)應(yīng)的輸出波形圖7相比較，完全符合上述要求，與預(yù)期結(jié)果相符的，模型完全正確，達(dá)到預(yù)期效果。5小結(jié)與體會(huì)matla軟件功能強(qiáng)大，本設(shè)計(jì)是運(yùn)用matlab設(shè)計(jì)2-4譯碼器電路，這只是它的一 個(gè)簡(jiǎn)單的應(yīng)用，matlab還在多方面有應(yīng)用，如

9、數(shù)學(xué)和計(jì)算算術(shù)發(fā)展模型；模擬仿真和原型；數(shù)據(jù)分析，開發(fā)和可視化；科學(xué)和工程圖形；應(yīng)用發(fā)展包括圖形用戶界面設(shè)計(jì)等方面。由于時(shí)間問題，不能一一舉例，只有自己在以后的學(xué)習(xí)中慢慢學(xué)習(xí)， 自己探索，更好的掌 握這款軟件。matlab語言是一種簡(jiǎn)單，高效，功能極強(qiáng)的高級(jí)語言，且具有強(qiáng)大的矩陣運(yùn)算能力和極 高的編程效率，這一方面使得 matlab?序可以被高度向量化，另一方面使得程序易讀易 寫。matla已變得非常普及。通過這幾天對(duì)matlab勺學(xué)習(xí)，對(duì)其有了一個(gè)大致的認(rèn)識(shí)并能簡(jiǎn)單的應(yīng)用，解決一些簡(jiǎn)單的線性代數(shù)及電路問題，當(dāng)然在今后的學(xué)習(xí)中，還會(huì)加強(qiáng)自己對(duì)這款軟件的學(xué)習(xí)，應(yīng) 為這款軟件應(yīng)用太廣，且自己對(duì)c語

10、言會(huì)，而且有線性代數(shù)的基礎(chǔ)，個(gè)人認(rèn)為掌握matlab 這款軟件不是問題。通過對(duì)matla這款軟件在以后的專業(yè)課學(xué)習(xí)中的應(yīng)用很廣泛，掌握好matlab為以后的專業(yè)課學(xué)習(xí)將有很大的幫助。通過基本設(shè)計(jì)電路介紹了如何應(yīng)用 matla語言編程的方法來對(duì)電路進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)與仿 真。該方法不僅可以節(jié)約計(jì)算時(shí)間、方便地調(diào)試電路參數(shù)，而且還可以非常直觀地觀察和測(cè)量電路中的電壓、電流和功率等物理量。結(jié)論表明，matlab提供了高效簡(jiǎn)潔的編程方法，其強(qiáng)大而簡(jiǎn)易的繪圖功能、矩陣和數(shù)組運(yùn)算能力以及很強(qiáng)的擴(kuò)充性，能充分滿足基本電路分析、計(jì)算的需要，從而可以大大地提高計(jì)算精度和工作效率， 在電路理論學(xué)科研究 與工程實(shí)踐中具有很好的應(yīng)用價(jià)值。參考文獻(xiàn)1 張志勇，精通matlab6.5版。北京北京航空航天大學(xué)出版社，20032 蒲俊，matlab6瞰學(xué)手冊(cè)。上海：浦東電子出版社，20023 劉志儉，matlab用程序接口用戶指南。北京：科學(xué)出版社，20004 飛思科技產(chǎn)品研發(fā)中心。matlab輔助控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真。北京：電子工業(yè)出版社，2005 李國勇。智能控制及其 matla實(shí)現(xiàn)。北京：電子工業(yè)出版社