數(shù)字電路譯碼器設(shè)計

1、1緒論設(shè)計背景而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 常用于計算機中對存儲單元地址的譯碼，因此，設(shè)計2-4譯碼器在數(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制碼轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的有效輸出信號，具有譯碼功能的的 邏輯電路稱為譯碼器。 對應(yīng)有效的信號。 具有很強的現(xiàn)實意義。matlab 簡介mathworks公司發(fā)布的主要面對科學(xué)計算、可視化以及交互式程序MATLA是由美國設(shè)計的高科技計算環(huán)境。它將數(shù)值分析、矩陣計算、科學(xué)數(shù)據(jù)可視化以及非線性動態(tài)系

2、 統(tǒng)的建模和仿真等諸多強大功能集成在一個易于使用的視窗環(huán)境中，為科學(xué)研究、工程 設(shè)計以及必須進行有效數(shù)值計算的眾多科學(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)計語言（如C Fortran ）的編輯模式，代表了當(dāng)今國 際科學(xué)計算軟件的先進水平。它主要由MATLAB和Simulink兩大部分組成。本設(shè)計主要采用simulink 進行設(shè)計與仿真。Simulink是MATLAB最重要的組件之一，它提供一個動態(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，而只需要通過簡單直觀的鼠標(biāo)操 作，就可構(gòu)造出復(fù)雜的系統(tǒng)。Simuli nk具有適應(yīng)面廣、結(jié)構(gòu)和流程

3、清晰及仿真精細(xì)、貼近實際、效率高、靈活等優(yōu)點，并基于以上優(yōu)點Simuli nk已被廣泛應(yīng)用于控制理論和數(shù)字信號處理的復(fù)雜仿真和設(shè)計。同時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。掌握這個軟件的應(yīng)用具有十分重要的意義。2電路分析2-4譯碼器功能分析2-4譯碼器有2個輸入端，4個輸出端和一個使能端。在使能端為有效電平時，對應(yīng) 每一組輸入代碼，只有其中一個輸出端為有效電平，其余輸出端則為相反電平。輸出信 號可以是高電平有效，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個輸出信號？?0録 并且輸出為低電平有效，其真值表如表1所示表1

4、2-4譯碼器真值表輸入輸出?1AA1丫0丫1丫2丫31XX11110000111001101101011010111111另外設(shè)置了使能控制器 棘，當(dāng)其為1時，無論A1，A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，對應(yīng)的Ai，A的某種狀態(tài)組合，其中只有一個輸出 為0，其余各輸出量均為1.例如，Ai Ao=OO,輸出?0為0，?0報3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?0=?1?0?2)3)4)?1=?1?A?0?2= ?A1?0?2-4 譯碼器邏輯圖由上面的分析可得?3=?A?1A?0?2-4 譯碼

5、器的邏輯圖圖 2 2-4 譯碼器邏輯圖3 系統(tǒng)建模與仿真建模在了解 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。 首先對應(yīng) 電路的原理框圖, 利用框圖在 simulink 的 mdl 文件里畫出原理圖, 調(diào)整原理圖里的每個 模型的參數(shù)，使之符合所需的要求。再進行連線，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?的值，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

6、Ai, A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2輸入與非門與4個三輸入與非門。最后的輸出接 scope,觀察顯 示的波形。仿真波形當(dāng)使能端?為1時，仿真波形如圖 4所示圖 4 使能端 ?為高電平波形圖對應(yīng)的輸出波形如圖 5 所示圖 5 對應(yīng)使能端為高電平時輸出波形 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, Yi, Y2,，Y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

7、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)計要求， 可以通過 改變 pulse generator 的周期來實現(xiàn)不同的波形輸入。當(dāng)使能端 ?=1 時，如圖 4所示，由邏輯表達(dá)式分析可知，無論輸入如何，對應(yīng)的 各輸出丫0，Y1，Y2, 丫3均為1。對應(yīng)的輸出波形如圖5所示，可以看出，對應(yīng)的4個輸出 均為 1，符合預(yù)期的要求。當(dāng)使能端?=0時，通過改變2個pulse generator 的周期來控制Ai，A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，Y2，Y3 輸出情況下的輸出

8、順序應(yīng)為 1110， 1101,1011,0111 ，并作周期性變化。與對應(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MATLA軟件功能強大，本設(shè)計是運用 MATLAB設(shè)計2-4譯碼器電路，這只是它的 一個簡單的應(yīng)用，MATLA還在多方面有應(yīng)用，如數(shù)學(xué)和計算算術(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)計等 方面。由于時間問題，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。MATLA語言是一種簡單，高效，功能極強的高級語言，且具有強大的矩陣運算能力和

9、極 高的編程效率，這一方面使得MATLA程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MATLAB勺學(xué)習(xí)，對其有了一個大致的認(rèn)識并能簡單的應(yīng)用，解決一些簡單的線性代數(shù)及電路問題，當(dāng)然在今后的學(xué)習(xí)中，還會加強自己對這款軟件的學(xué)習(xí)， 應(yīng)為這款軟件應(yīng)用太廣，且自己對C語言會，而且有線性代數(shù)的基礎(chǔ)，個人認(rèn)為掌握 MATLA這款軟件不是問題。通過對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)計電路介紹了如何應(yīng)用 MATLA語言編程的方法來對電路進行分析和設(shè)計與 仿真。該方法不僅可以節(jié)約計算

10、時間、 方便地調(diào)試電路參數(shù) , 而且還可以非常直觀地觀察 和測量電路中的電壓、電流和功率等物理量。結(jié)論表明，MATLA提供了高效簡潔的編程方法, 其強大而簡易的繪圖功能、矩陣和數(shù)組運算能力以及很強的擴充性，能充分滿足 基本電路分析、計算的需要，從而可以大大地提高計算精度和工作效率，在電路理論學(xué) 科研究與工程實踐中具有很好的應(yīng)用價值。參考文獻1 張志勇，精通版。北京北京航空航天大學(xué)出版社， 20032 蒲俊，教學(xué)手冊。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實現(xiàn)。北京：電子工業(yè)出版社，20056 陳洪亮，王藹