设计题目的理论分析
译码器的认识:
将二进制代码转换成对应的高低电平,以代表文字、符号或数码表示特定对象的过程称为译码,译码是前述编码的相反过程。
实现译码操作的逻辑电路就是译码器。按照被编码信号的不同特点和要求,有二进制译码器、二-十进制译码器、显示译码器之分。译码器的输出,可以是对应编码的一位高低电平信号,也可以仍然是一个二进制码,结合显示器、译码器的输出二进制码将被利用来直接或间接地驱动显示器,显示被编码相应的文子、符号等。
2线-4线译码器:
常用的2线-4线译码器的集成芯片有74XX139、4555等型号芯片,74XX139型号芯片为输出低有效,4555芯片为输出高有效。
图2为2线-4线译码器的逻辑符号,图2中A1、A0为地址输入端,A1为高位端。逻辑符号中输出、输入端的小圆圈表示低电平有效。
Y3 Y2 Y1 Y0 A1 A0 E
图1 74XX193 2线-4线译码器逻辑符号
图2 Altium designer 原理图
Y3、Y2、Y1和Y0为译码器输出端。E为使能端(或称选通信号控制端),低电平有效。当E=0时,允许译码器工作,Y3、Y2、Y1、Y0中仅有一个为低电平输出;当E=1时,禁止译码器工作,所有输出Y3、Y2、Y1、Y0均为高电平。一般使能端有两个用途:一是可以引入选通信号脉冲,以抑制冒险脉冲的发生;二是可以用来扩展输入变量数(功能扩展)。
表一是2线-4线译码器74XX139的逻辑功能表,表中的1表示高电平,0表示低电平。
表1 2线-4线译码器74XX139功能表 译码输入变量 E 1 0 0 0 0
A1 X 0 0 1 1 A2 X 0 1 0 1 Y3 1 1 1 1 0 译码输出变量 Y2 1 1 1 0 1 Y1 1 1 0 1 1 Y0 1 0 1 1 1 从表1中还可以看出,当E=0时,2线-4线译码器的输出函数分别是
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Y3= EA1A0
(1)
可见,译码器的每一个输入函数对应输入变量的一组取值,当使能端有效(E=0)时,它正好是输入变量最小项的非。因此变量译码器也称为最小项发生器。
Y1=EA1A0 Y0=EA1A0 Y2= EA1A0
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2. Simulink仿真
根据上一节中对设计题目的理论分析,在simulink进行电路仿真。由于其中已经存在一些数字模块了,故直接调用就可以了。
2.1 添加模块
通过理论上的分析,我们会发现这个模块中有4个模块,它们分别是:逻辑运算模块(Simulink-Math-Logical Operator);离散脉冲源(Simulink-Sources-Disrcrete Pulse Generator);常数源(Simulink-Source-Constant);示波器(Simulink-Sinks-Scope).将这四种模块各拖一个到新建的模型中。
图3 放置元件
2.2 修改模块参数
离散脉冲的参数:为了能得到00-11的脉冲序列,双击这两个模块来修改参数。将周期(period)设为2,脉宽(Pulse Width)设为1,采样时间(Sample Time)分别为2、1,其余的采用默认值,并将它们命名为A1、A0。这样设置后,A1,A0构成的两位二进制数将以4为周期,从00变化到11—即第一秒为00.....第四秒为11,然后第五秒又为00,如此循环下去。
示波器的参数:将示波器改为四输入的示波器即可,将示波器1改为两输入的示波器。
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图4 修改元件后仿真图
图5 2线-4线译码器
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3.实验结果及分析
3.1 检测A1A2的输出
将各模块摆放整齐,按照图连线。最后,单击模型窗口中“ ”图标开始仿真。双击
打开示波器Scope1,可以看到离散脉冲源的输出结果。
图6 离散脉冲源的输出
在输入的波形图中我们可以看到,两位二进制A1,A0的确是从00变到11,离散脉冲源输出的波形是满足的。
3.2 E=1时的电路输出
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图7 使能端为1时输出结果 E=1时,输出的结果都是1.实验结果满足。
3.3 正常译码时的输出的结果 ’
图8 正常译码时的输出结果
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实验里所得的结果完全正确,充分验证了译码器实验电路设计的正确性。从实验过程中可以了解到Simulink强大的仿真功能。主要是Simulink为用户提供了用方框图进行建模的图形接口,采用这种方法设计,就像用笔和纸来画图一样容易。比传统的仿真软件更直观、方便、灵活。
2线-4线译码器是编码器工作的逆过程,可以将地址转换为输出的高低电平。由于Simulink中仿真软件模块已经存在了。故直接调用即可。再一次得体会到了Simulink的强大。
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4 心得体会
通过本次基础强化训练,我基本了解了Simulink在电路仿真方面的功能,并且也学会了如何利用Simulink搭建简单的数字电路并得到仿真的实际结果。
在这次的译码器电路的设计中,我充分体会到了仿真对于实际操作的重要性。最开始的时候,由于我对译码电路的了解还不是很深入,出现了许许多多的失误,比如;A0、A1的位置弄颠倒了;题目没有看清楚而用到了除与非门之外的门电路。。。这些都是不满足要求的。如果没有进行仿真电路的设计,可能出现的就是次品,毫无实际的用处。会浪费我们许多的时间、精力,金钱,最终还是得不偿失。仿真正是为我们解决这些问题,减少我们不必要的失误。
相比较传统的一些仿真软件软件,Simulink已经成为动态系统建模和仿真方面应用最广泛的软件包之一。它的魅力在于强大的功能和简便的操作。作为MATLAB的重要组成部分,Simulink具有相对独力的功能和使用方法。确切地说,它是对动态系统进行建模、仿真和分析的一个软件包。它支持线性和非线性系统图、连续时间系统。离散时间系统等,而且系统图可以是多进程的。在本次的实验中,我也充分体会到了这一点。学习的初期,A0、A1的输出是用常熟源,每一次的输出状态都必须双击修改器件的电平值才能进行修改的,过程进行的非常不方便。在了解了它的动态仿真系统的优势之后,我学会了用数字电路中的离散脉冲源,它可以使A0、A1连续输出00到11,而实验的结果可以用示波器检测到。使实验的操作简单多了。
这一次的电路仿真也让我体会到了模块化程序设计的重要性,刚拿到题目时。我的心中是一片茫然。不知道如何下手。在对译码器电路和Simulink软件有了一些初步的了解后,我知道了译码器的制作可以从一些小的门电路模块开始。其实在现实的生活中,一些重大任务或重要的工程,在我们的面前就像不可完成一样。但是将任务分块之后,每次完成一小步后。有一天,我们回过头来发现自己居然已经完成了。
这一次的基础强化训练让我收获颇深,加深了我学软件的兴趣。明白了在任务中学习
是最重要的,也是让我们学的最快的方法。今后我也会继续努力,争取将这个强大的软件学深,学透。
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参考文献 不少于3篇
[1] 伍时和 主编. 数子电子技术基础. 清华大学出版社
[2] 刘敏 魏玲 主编. MATLAB通信仿真与应用. 国防工业出版社 [3]周建兴 主编 MATLAB从入门到精通 人民邮电出版社 [4]丁敏峰 编著 MATLAB混合编程 电子工业出版社
[5]高海宾 辛文 胡仁喜 编著 Altium Designer 10 从入门到精通机械工业出版社
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