利用simulink实现线线编码器的设计仿真.pdf

利用 simulink 实现线线编码器的设计仿真 公司内部档案编码：OPPTR-OPPT28-OPPTL98-OPPNN08 -3-利用 simulink 实现 8 线 3 线编码器的设计仿真 1 问题描述（8 线 3 线编码的设计的数学建模）在数字电路中，编码器、译码器的应用极为广泛。所谓编码，就是在选定的一系列二值代码中赋予每个代码以固定的含义，执行编码功能的电路统称为编码器。实现 8 线 3 线编码器，它的功能是对输入端的 8 个信号进行编码，输出三位二进制数。要求输入信号每次只有一个事 0，其余 7 个是 1。其中0 值是待编码信号。我们将用 MATLAB 的 simulink 软件包实现这种常用的数字组合逻辑电路，并进行仿真。2.系统模型及建模分析 根据前面介绍的 8 线 3 线编码器的功能，可列出下面得真值表：有了真值表之后，就可以写出输入输出间的逻辑函数式如下：在写出逻辑表达式之后，我们就可以用与非门来实现这个表达式。-3-3.仿真实现；在进行仿真时，将在 8 个输入端依次加一个低电平，然后用 3 个示波器观察 3 个输出波形。用 simulink 实现这个数学电路系统一共分三个步骤：第一步：添加模块，在 MATLAB 中运行 simulink，打开模块浏览器，然后新建一个模型。接下来把本次仿真需要的模块添加到模型中。这里共需要三种模块：与非门 4 个，离散信号脉冲源 8 个，示波器 3 个。与非门位于 simulink 模块库中的 logocal operater,离散信号源脉冲位于simulinksourcespulse generator，示波器位于 simulinksinksscope。将这三种模块到拖到一个模型中。点击与非门模块的名称，即写着 Logical Operator 的区域，将名称改为 Y0，接着点击选中与非门模块不要松开鼠标，按住 Ctrl 键拖动这个模块到另一个位置，就会复制一个新的 Y1 模块。用同样的方法得到Y2，类似地将离散信号脉冲源模块名字改为 J0，同样得到 J0，J1J7。最后将示波器复制三个。这样一来就将所有模块添加到模型中了。第二步：修改模块参数 首先双击 Y0，打开属性对话框，将操作（Operator）修改为“NAND”，输入节点数改为 4，然后点击 OK 确定。Y1，Y2 也做同样修改。然后，通过双击示波器模块 Scope，得到一个图形界面，在其工具栏上单击打印图标右边的 Parameters 图标，打开示波器属性设置对话框，将坐标轴改为 3，同样地，将示波器 Scope1,Scope2 的坐标轴数改为 4。-3-最后修改脉冲源的属性。双击离散脉冲源 J0，将看到关于它的属性对话框，可以从对话框中看到 5 个参数设置，分别为：Amolititude：方波信号的幅度；Period：方波信号的周期；Pulse width:脉冲宽度；Sample Time：采样时间长度，以秒为单位。针对这个例子中的要求，我们需要 J0 到 J7 依次为低电平，所以将 J0到 J7 的周期调整为 8，脉冲宽度设为 7，相位延迟为-7 到 0，幅度和采样时间用默认值。这样在零时刻，J0 为低电平，其余输入为高电平；过一个采样时间，J1 变为低电平。这样下去，到第七个采样时间，J7 变为低电平。从而实现了设计要求。第三步：联系及仿真 现在将各模块之间的连线上。根据输入输出的逻辑表达式，将 J1、J3、J5、J7 接到 Y0 的输入，将 J2、J3、J6、J7 接到 Y1 的输入，将J4、J5、J6、J7 接到 Y2 的输入。然后用示波器 Scope 监测 Y2、Y1、Y0的输出，Scope1 用来监视 J0 到 J3 这 4 个波形，Scope2 用来监视 J4 到J7 这 4 个波形。这样我们就完成了连线、在最后进行仿真之前，先保存结果到自己的工作目录里。仿真结束后，可以从示波器 Scope1，Scope2 上看到编码器的 8 个输入端的波形，在示波器 Scope 中看到编码器输出波形。-3-4.实验过程中遇到的问题；在初建立 simulink 模型时，我找不到 simulink 模块浏览器与题相匹配的仿真模块，开始以为是机房 MATLAB 版本太低，准备要放弃这个课题。后来通过对相似模块的研究发现，原题中需要的 Discrete Pulse Generator 可以通过 Pulse Generator 改变 time 为 Sample*就可以实现。在设置离散脉冲源信号的时候，没有依次将 Phase dalay(相位延迟)设置为-70，只是随便设定了一个数字，后来波形出现混乱，无法出现预期效果。通过对 8 线 3 线编码器的研究和其逻辑功能的实现，我明白了其中的不妥，从而做出了改正。由于对 Simulink 开始的不熟悉，造成了在连线过程中出现很多阻挠，比如，改变输入输出端口数目的操作，改变输入输出端口方向的操作，设定示波器时间的操作，这样使我开始在连线时，将整个仿真图连得很乱，没有清晰地方向，不能一目了然，通过同学的帮助，和对相关书籍的学习，我基本掌握了 Simulink 中的基本操作。在建模过程中，开始也是毫无头绪，虽然有了课题，但是还是无从下手，但是通过研究，结果并没有我想象中那么复杂，只是利用最基本-3-的仿真模块就可以达到预期效果，这让我对 Simulink 这门技术产生了好感。5.仿真结果分析 8 线 3 线编码器仿真后，当输入 J0 到 J7 依次以 1 为单位的相移变化时，示波器的波形跟着变化，如果 J0 为低电平，则的输出波形为低电平，表示 0 的二进制数，J4 为低电平时，则 Y0 为低电平，Y1，Y2 为高电平，表示 4 的二进制数，从而实现了编码的功能。6.总结 通过对具体模型的建立和利用 Simulink 的仿真实现，我体会到了实践的重要性，通常一个模型的建立在开始的时候都是看似很难的，其实，在仔细研究过后，才发现只要认真分析其中的每个细节都能个个攻破，最后达到预想结果，当然，我的这个模型只是具体实际应用中的一个小环节，没有用到太多高功能的技术，但是，我想只要对实际问题认真分析，就能建立一个有利于各种现实问题的解决。通过对 Simulink 的学习，我对这门技术产生了兴趣，它能帮助我们更好的解决更多在现实中不可实现的仿真。