数字电路 全加器.docx

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数字电路全加器

目录

摘要2

Abstract3

数字电路-全加器4

1一位全加器的设计4

1.1一位全加器的原理4

1.2一位全加器的逻辑电路图4

1.3用Simulink创建全加器电路模块5

1.4一位全加器的子系统图5

2.四位全加器的设计6

2.1四位全加器电路图6

2.2仿真波形及与理论值的比较7

小结与体会10

参考文献11

摘要

Simulink是从底层开发的一个完整的仿真环境和图形界面，它把MATLAB的许多功能都设计成一个个直观的功能模块，把需要的功能模块连接起来就可以实现所需要的仿真功能。

Simulink仿真应用于数字电路、数字信号处理、通信仿真、电力系统仿真、宇航仿真等领域。

由于数字系统中高低电平分别用0和1表示，因此数字电路问题往往可以转化为一个数字上的逻辑问题。

MATLAB提供了逻辑运算模块和各种触发器模块，可以方便的进行数字电路的设计和仿真。

借助于组合电路仿真常用模块LogicandBitOperations子库中的LocalOperator模块，将其拖到所建的untitled窗口中，然后鼠标左键双击该模块弹出的BlockParameters/LogicalOperator对话框，按Operator栏后的黑三角来选择所需要的门电路标识符，如：

AND、OR、NAND、NOR、XOR、NOT中的一个，并依次设置所需的输入、输出端子个数，之后按OK键确定。

利用这些基本门电路组成全加器逻辑电路。

关键词：

MATLABSimulink仿真全加器

Abstract

FromthebottomofthedevelopmentofSimulinkacompletesimulationenvironmentandgraphicinterface,itputmanyofthefunctionsaredesignMATLABasanintuitivefunctionmodule,theneedtoconnectthefunctionmodulecanbeachievedneedsimulationfunction.Simulinkusedinthedigitalcircuit,digitalsignalprocessing,communicationsimulation,electricpowersystemsimulation,thespacesimulation,etc.Asdigitalsysteminhighandlowlevelrespectivelywith0and1said,sothedigitalcircuitproblemsareoftencanbeconvertedintoanumberofproblemsonlogic.MATLABprovideslogicoperationmoduleandvarioustriggermodule,easytodigitalcircuitdesignandsimulation.CombinedwiththesimulationmodulecircuitcommonlyusedLogicandBitOperationssoninthelibraryLocalOperatormodule,willdragthebuildinguntitledwindow,andthenthemouseleftclickonthemoduleofthepop-upBlockParameters/LogicalOperatordialogbox,presstheblacktriangleOperatorbartoselectthedesiredagateidentifier,suchas:

and,OR,NAND,NOR,XOR,NOTofa,andweresettothedesiredinputandoutputterminalsnumber,thenpressOKsure.Usingthesebasicofgateadderlogiccircuit.

Keywords:

MATLABSimulinkQuanJiadevice

数字电路-全加器

1一位全加器的设计

1.1一位全加器的原理

所谓全加器，就是带进位输入和进位输出的加法器。

1位全加器有3个输入，分别是加数A、B和来自低位的进位C；还有两个输出，分别是和数SUM以及向高位进位D。

根据全加运算的逻辑关系，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

ABC

SUM

D

000

0

0

001

1

0

010

1

0

011

0

1

100

1

0

101

0

1

110

0

1

111

1

1

列出SUM和D的最小与或表达式：

SUM=

D=AC+BC+CA

1.2一位全加器的逻辑电路图

对SUM进行一次变换的SUM=A⊕B⊕D这样仅用一个三输入异或门就实现了SUM的电路。

基于逻辑表达式得到如下逻辑图（图1）。

A

B

CD

SUM

图1一位全加器的逻辑电路图

1.3用Simulink创建全加器电路模块

图2一位全加器的组合模块

1.4一位全加器的子系统图

用鼠标选中这部分逻辑电路，选中右击，在弹出的快捷菜单中选择CreateSubsystem命令，自动生成一个子系统，一位全加器的子系统图如下图所示。

图3一位全加器的子系统图

2.四位全加器的设计

2.1四位全加器电路图

图4四位全加器的电路图

要将4个1位全加器级联起来，前一个的高位端D送入后一个的低位进位端C就可以实现4位全加器。

电路如上图所示。

注：

全加器脉冲源参数设置如表2.

表2

输入

A0

A1

A2

A3

B0

B1

B2

B3

幅度

1

1

1

1

1

1

1

1

周期

2

4

8

16

2

4

8

16

脉宽

1

2

4

8

1

2

4

8

相位延迟

0

1

3

7

0

1

3

7

采样时间

5

5

5

5

5

5

5

5

2.2仿真波形及与理论值的比较

将打开示波器Scope1，Scope2。

它们分别监视的两个加数的波形。

设定输入A2A1A0以及B2B1B0的初值均为1，选择Simulation的ConfigurationParameters命令，将仿真时间设置为0-20s，，然后将这个模型保存到MATLAB的work目录下。

其输入波形如图5，所示。

图5A3A2A1A0的输入波形图

图5A3A2A1A0的输入波形图

图6B3B2B1B0的输入波形图

从两个波形图中读出数值并计算理论结果如表3所示：

表3

时间

A3

A2

A1

A0

B3

B2

B1

B0

D

S3

S2

S1

S0

0~5s

0

0

0

1

0

0

0

1

0

0

0

1

0

5~10s

0

0

1

0

0

0

1

0

0

0

1

0

0

10~15s

0

0

1

1

0

0

1

1

0

0

1

1

0

15~20s

0

1

0

0

0

1

0

0

0

1

0

0

0

20~25s

0

1

0

1

0

1

0

1

0

1

0

1

0

25~30s

0

1

1

0

0

1

1

0

0

1

1

0

0

30~35s

0

1

1

1

0

1

1

1

0

1

1

1

0

35~40s

1

0

0

0

1

0

0

0

1

0

0

0

0

40~45s

1

0

0

1

1

0

0

1

1

0

0

1

0

45~50s

1

0

1

0

1

0

1

0

1

0

1

0

0

50~55s

1

0

1

1

1

0

1

1

1

0

1

1

0

55~60s

1

1

0

0

1

1

0

0

1

1

0

0

0

65~70s

1

1

0

1

1

1

0

1

1

1

0

1

0

70~75s

1

1

1

0

1

1

1

0

1

1

1

0

0

75~80s

1

1

1

1

1

1

1

1

0

0

0

0

0

双击示波器Scope打开输出波形，它监视D，S3，S2，S1，S0的波形，如下图7所示。

图7加法器的输出结果

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，该结果证实了四位全加器电路的正确性。

小结与体会

本次强化训练让我更熟练的掌握MATLAB的软件的功能，加强了对MATLAB软件强大的图形处理能力，符号运算功能和数值计算功能，运用MATLAB进行电路分析。

在熟悉和掌握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，没有很多的接触MATLAB这个软件，对软件的功能不是很了解。

但是在自学MATLAB这个软件的过程中，我了解了基本的应用。

特别是MATLAB在仿真电路上的应用。

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，实在是一个功能强大的软件。

因为对simulink界面的不熟悉，构造电路，寻找元件也花了很长的时间，后在进行仿真的过程中，由于一开始脉冲电源的参数没有设置好，所以很长时间内都得不到相应的波形，于是，我试着将电源单独拿出来，不断改变它的参数，观察相应的输出波形，最终得到了正确的输出结果。

经过这次的基础强化训练，我学会了不断的，耐心的去尝试，才能能深刻了解各个元件的功能。

学习软件也是这样的，只有不断地试着去应用，才能掌握它的功能。

同时，经过这次课程设计我知道了学习任何东西都市有困难的，但只要自己能坚持，遇到不懂的东西自己尝试各种途径去解决，而不是一味的想老师同学请求帮助，才能真正的自己掌握知识，并且能够更好的把它应用在实践中。

同时，通过自己的不断的探索，自己的自学能力提高了很多，这是我们在大学必须学会的一门功课。

学习计算机语言要多练习，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，2006．

[3]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]张志涌.