數(shù)字電路-2-4譯碼器設計

1、.1目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc2979172751 緒論 PAGEREF _Toc297917275 h 1HYPERLINK l _Toc2979172761.1設計背景 PAGEREF _Toc297917276 h 1HYPERLINK l _Toc2979172772 電路分析 PAGEREF _Toc297917277 h 2HYPERLINK l _Toc2979172782.1 2-4功能分析 PAGEREF _Toc297917278 h 2HYPERLINK l _Toc2979172792.2 2-4譯碼器邏輯圖 PAGEREF

2、_Toc297917279 h 2HYPERLINK l _Toc2979172803 系統(tǒng)建模與仿真 PAGEREF _Toc297917280 h 2HYPERLINK l _Toc2979172813.1 建模 PAGEREF _Toc297917281 h 2HYPERLINK l _Toc2979172823.2 仿真波形 PAGEREF _Toc297917282 h 2HYPERLINK l _Toc2979172834 仿真結(jié)果分析 PAGEREF _Toc297917283 h 2HYPERLINK l _Toc2979172845 小結(jié)與體會 PAGEREF _Toc297

3、917284 h 2HYPERLINK l _Toc297917285參考文獻 PAGEREF _Toc297917285 h 2.11 緒論1.1設計背景在數(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)換成對應的有效輸出信號，具有譯碼功能的的邏輯電路稱為譯碼器。而2-4譯碼器是唯一地址譯碼器，是將一系列的代碼轉(zhuǎn)換成與之一一對應有效的信號。常用于計算機中對存儲單元地址的譯碼，因此，設計2-4譯碼器具有很強的現(xiàn)實意義。1.2 matlab簡介MATLAB是由美國

4、mathworks公司發(fā)布的主要面對科學計算、可視化以及交互式程序設計的高科技計算環(huán)境。它將數(shù)值分析、矩陣計算、科學數(shù)據(jù)可視化以及非線性動態(tài)系統(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，為科學研究、工程設計以及必須進展有效數(shù)值計算的眾多科學領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)非交互式程序設計語言如C、Fortran的編輯模式，代表了當今國際科學計算軟件的先進水平。它主要由MATLAB和Simulink兩大局部組成。本設計主要采用simulink進展設計與仿真。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

5、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操作，就可構(gòu)造出復雜的系統(tǒng)。Simulink具有適應面廣、構(gòu)造和流程清晰及仿真精細、貼近實際、效率高、靈活等優(yōu)點，并基于以上優(yōu)點Simulink已被廣泛應用于控制理論和數(shù)字信號處理的復雜仿真和設計。同時有大量的第三方軟件和硬件可應用于或被要求應用于Simulink。掌握這個軟件的應用具有十分重要的意義。2 電路分析2.1 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

6、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 QUOTE 03并且輸出為低電平有效，其真值表如表1所示表1 2-4譯碼器真值表輸入輸出A0 A1Y0Y1Y2Y310000*0011* 010110111110111110111111另外設置了使能控制器 QUOTE ，當其為1時，無論A1，A0為何種狀態(tài)輸出全為1，譯碼器處于非工作狀態(tài)。而當 QUOTE 為0時，對應的A1，A0的*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，A1A0=00，輸出 QUOTE 0為0， QUOTE 03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

7、根據(jù)此，可寫出其各輸出端的邏輯表達式 QUOTE 0= QUOTE 1 QUOTE 1= QUOTE 2 QUOTE 2= QUOTE 3 QUOTE 3= QUOTE 42.22-4譯碼器邏輯圖由上面的分析可得2-4譯碼器的邏輯圖圖2 2-4譯碼器邏輯圖3 系統(tǒng)建模與仿真3.1建模在了解2-4譯碼器邏輯圖與表達式后，可在simulink中建立模型并仿真。首先對應電路的原理框圖，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。再進展連線，開場仿真，在scope和fft scope里面看波形是否符合預想標準。2-4譯碼器的仿真模型如圖3所示。

8、圖3 2-4譯碼器仿真模型如圖3所示，constant表示 QUOTE 的值，為了使譯碼器能正常工作，將constant值設為1。Pulse generator 1與2是2輸入端，表示A1，A0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。3.2 仿真波形當使能端 QUOTE 為1時，仿真波形如圖4所示圖4 使能端 QUOTE 為高電平波形圖對應的輸出波形如圖5所示圖5對應使能端為高電平時輸出波形而當設定使能端為低電平，設定其2輸入端的輸

9、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，Y1，Y2，Y3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)果分析通過建立的模型，通過輸入的波形可以檢查模型是否符合預訂設計要求，可以通過改變pulse generator的周期來實現(xiàn)不同的波形輸入。當使能端 QUOTE =1時，如圖4所示，由邏輯表達式分析可知，無論輸入如何，對應的各輸出Y0，Y1，Y2，Y3均為1。對應的輸出波形如圖5所示，可以看出，對應的4個輸出均為1，符合預期的要求。當使能端 QUOTE =0時，通過改變2個pulse generator的周期來控制A1，A0不同情況下的輸入，

10、如圖6所示，周期性的輸入為00,01,10，11，從而觀察對應的輸出波形。由2-4譯碼器的邏輯表達式可求的在上述Y0，Y1，Y2，Y3輸出情況下的輸出順序應為1110，1101,1011,0111，并作周期性變化。與對應的輸出波形圖7相比較，完全符合上述要求，與預期結(jié)果相符的，模型完全正確，到達預期效果。5 小結(jié)與體會MATLAB軟件功能強大，本設計是運用MATLAB來設計2-4譯碼器電路，這只是它的一個簡單的應用，MATLAB還在多方面有應用，如數(shù)學和計算算術開展模型；模擬仿真和原型；數(shù)據(jù)分析，開發(fā)和可視化；科學和工程圖形；應用開展包括圖形用戶界面設計等方面。由于時間問題，不能一一舉例，只有

11、自己在以后的學習中慢慢學習，自己探索，更好的掌握這款軟件。MATLAB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極高的編程效率，這一方面使得MATLAB程序可以被高度向量化，另一方面使得程序易讀易寫。MATLAB已變得非常普及。通過這幾天對MATLAB的學習，對其有了一個大致的認識并能簡單的應用，解決一些簡單的線性代數(shù)及電路問題，當然在今后的學習中，還會加強自己對這款軟件的學習，應為這款軟件應用太廣，且自己對語言會，而且有線性代數(shù)的根底，個人認為掌握MATLAB這款軟件不是問題。通過對MATLAB這款軟件在以后的專業(yè)課學習中的應用很廣泛，掌握好MATLAB，為以后的專

12、業(yè)課學習將有很大的幫助。通過根本設計電路介紹了如何應用MATLAB語言編程的方法來對電路進展分析和設計與仿真。該方法不僅可以節(jié)約計算時間、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)論說明，MATLAB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大性，能充分滿足根本電路分析、計算的需要，從而可以大提高計算精度和工作效率，在電路理論學科研究與工程實踐中具有很好的應用價值。參考文獻1志勇，精通MATLAB6.5版。航空航天大學，20032蒲俊，MATLAB6.0教學手冊。：浦東電子，20023志儉，MATLAB應用程序接口用戶指南。：科學，20004飛思科技產(chǎn)品研發(fā)中心。MATLAB7輔助控制系統(tǒng)設計與仿