基于matlab的组合逻辑电路设计和仿真

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1、基于MATLAB的组合逻辑电路设计和仿真摘要MATLAB是一款功能强大的数学软件，在很多的领域都得到了广泛的应用。本文在介绍了组合逻辑电路原理的基础上，结合了MATLAB中的SIMULINK进行仿真。由于组合逻辑电路的输出信号只取决于当时的输入信号，本文用SINULINK的各个逻辑模块完成了电路图的搭建，并通过输入信号，观察输出信号时否符合该逻辑功能，进一步验证电路的正确性。仿真结果表明，利用Matlab进行组合电路的设计、调试，结果直观、省时省力。它不仅能用来仿真本论文中提到的电路，而且能广泛地应用于其它逻辑电路的仿真，是逻辑电路设计、调

2、试的有效工具。关键字：MATLAB；SIMULINK；逻辑电路1、概述1.1关于MATLAB和SIMULINKMATLAB是由MathWork公司开发的商业数学软件,用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括Matlab和Simulink两大部分。MATLAB可以完成复杂的数学运算，精度较高，能完成高等数学中所有的计算，包括导数、极限、定积分、不定积分、微分方程，甚至人工不可能完成的运算，MATLAB也可以完成。当然MATLAB最初是用在矩阵的运算。MATLAB对数据有很友好的可视性，最主要的表现

3、在于它的作图功能，能够在某段区间的任何函数，而且能够做出三维空间函数。并且能够对数据进行拟合、差值。所以，MATLAB经常被用在数据理论分析中。SIMULINK是MATLAB中的组成部分，完成交互式仿真。SIMULINK使用较为简单，能够完成概念模型的搭建，并通过仿真来验证模型的正确性。SIMULINK应用十分广泛，如电力电子、DSP、运动控制、自动控制原理、电机拖动等课程中。通过SIMULINK中的REAL-TIMEWorkshop可以生成在实物板上可以直接运行的代码，大大简化了设计工程师的工作量，弊端是生成的代码效率比较低，这点对于半导

4、体技术的飞速发展已经不是难题了。SIMULINK另一个优势就是完全使用图形，不需要要编写任何代码，容易初学者使用，使用也十分方便，结果显示直观。模型搭建和理论框图十分接近，没人隔阂。1.2关于组合逻辑电路组合逻辑逻辑电路一个很大的特点就是输出信号完全取决于这一状态下的输入信号，和前时刻没有任何关系，这也是区别数学电路的主要区别。数字信号由于输出有反馈到输入端，所以输出信号还取决于上一时刻的输出信号和这一个时刻的输入信号。组合逻辑电路在实际中得到的大量的应用，其中较为人知的组合逻辑芯片有编码芯片74LS148、译码器芯片74LS138、数据选

5、择器74LS153等等。1、8线3线编码器及MATLAB实现2.18线3线编码器74LS148是具有优先级的编码器，在有效的情况下，某一时刻只有最高位数据被编码。其真值表如表2-1所示。表2-174LS148真值表输入输出EII0I1I2I3I4I5I6I7A2A1A0GSEO1××××××××11111011111111111100×××××××0000010××××××01001010×××××011010010××××0111011010×××01111100010××011111101010×01111111100100111111

6、111101对于上表中的0表示逻辑低电平，而1表示逻辑高电平，正逻辑。对于74LS148，典型的逻辑高电平电压为3.5V，而逻辑低电平电压为0.5V。当然实际电路中逻辑电平会随环境发生微小的改变。74LS148逻辑电路原理图如图2-1所示。图2-174LS148原理图具体数据请自行参考该芯片数据手册（74LS148.pdf）。2.28线3线编码器MATLAB实现Simulink是MATLAB中重要的组成部分，能够快速的完成模型的设计和仿真。基于74LS148的真值表和内部原理图。在Simulink中搭建模型如图2-2所示。图2-274LS1

7、48编码器模型设置合适的仿真时间和仿真算法，然后开始仿真，观察输入和输出波形，若仿真要等待很久，一般是算法选择不正确，选择其他算法就可以了，10s的仿真时间一般在一瞬间就可以完成。仿真完成之后双击Scope就可以查看波形，关于波形图的保存，由于Scope中波形窗口的菜单默认的被隐藏掉了，并不建议用截图工具去截波形图，因为截图在WORD中显示会倾斜，所以需要在MATLAB命令窗口中输入相关命令才可以显示菜单栏，具体命令如下：>> set(0,'ShowHiddenHandles','on');  >> set(gcf,'menubar','f

8、igure'); 输入输出波形如图2-3所示。图2-3（a）输入波形图2-3（b）输出波形图2-3输入输出波形由于图2-3中时间轴不一样，为了便于观察，所以在输出波形中只显示0-