毕业论文-基于数字电路（数值比较器）的宏模型设计.doc

基于数字电路（数值比较器）的宏模型设计摘要在当今世界电子技术进步日异月，新产品更新换代的周期逐渐缩短，大规模集成电路和电子计算机有了进一步的发展，电子设记自动化技术以其新颖的设记方法一改以往传统的设记方法，在新型的集成电路与系统设记中占据的主导地位，不再以电路实验定量估计和定量估计为设记的基础，一举成为现如今电子系统设记中不可或缺的重要技术。在数字电路中，总是会出现对两个一样位数的二进制数做大小的比较，从而来判断这两个数的大小或是不是相等，来实现这个功能的逻辑电路就称谓数值比较器。数值比较器顾名思义就是要对两个数进行比较，从而来判断大小的逻辑电路。比较结果很显然有三种情况。本文概术了一种数字门电路建立宏模型的方法，利用该方法建立的门电路宏模型以对门电路以及由门电路构成的数字电路进行逻辑仿真，再通过Pspice软件进行电子电路的仿真，从而达到对电路进行分析的目的。关键词：数字电路；数值比较器；Pspice；宏模型Based on the digitalcircuitdesign(numeric comparator)macro modelABSTRACTIn todays world different months, the new product replacement cycle date electronic technology advances gradually shortened, LSI and computer With further development, electronic design automation technology in mind its innovative approach has changed the mind set of traditional design Hutchison method, the new integrated circuits and system design in mind to occupy a dominant position, is no longer an experimental quantitative and quantitative estimation circuit is estimated to be set on the basis of mind, has become the electronic system design is now an indispensable technology in mind.In digital circuits,oftenneed to comparetwoa number of the samebinary number,to determinetheir relativesize orare equal,the logic circuitused to achieve thisfunction becomesnumeric comparator.Numeric comparatoris the comparisonof twoA,B,logic circuitto determine itssize.The comparison resultswithA B,AB andA =Bthree cases.This paper describes the method for establishing a digital gate circuit macro model, logic simulation to the circuit and the digital circuit formed by the gate circuit using the gate circuit macro models of this method, and then through the Pspice software simulation of electronic circuits. The circuit analysis.Key Words: Digital circuit; Numeric comparator; Pspice; Macro model目录第一章引言11.1 宏模型简单介绍11.2 宏模型在当今国内外的发展状况11.3 本课题的主要内容2第二章 数值比较器32.1 数值比较器的简单介绍32.2 数值比较器的功能及原理42.3 集成数值比较器的功能及原理62.4 本章总结10第三章数字电路宏模型设计113.1 数字电路宏模型建模113.2 本章总结14第四章 Pspice程序软件的介绍及其应用154.1 Pspice程序软件简介154.2 Pspice的使用步骤164.3 Pspice程序的仿真结果16参考文献18附录A19附录B20致谢21天津理工大学中环信息学院2014届本科毕业设计说明书第一章引言1.1 宏模型简单介绍宏模型是电子系统或其子系统、子网络的简化等效表示。可以是一个等效电路，也可以是一组数学的方程，一组多维的数表，或是表达更加复杂的电路的某种附号的表示形式。特点是在一定的精度范围内，模拟原电路端口特姓。但降低计算时间，节省内存要求。主要用在模拟电路高层次的仿真和大型电路的分析设记之中。在当今世界电子技术进步日异月，新产品更新换代的周期逐渐缩短，大规模集成电路和电子计算机有了进一步的发展，电子设记自动化技术以其新颖的设记方法一改以往传统的设记方法，在新型的集成电路与系统设记中占据的主导地位，不再以电路实验定量估计和定量估计为设记的基础，一举成为现如今电子系统设记中不可或缺的重要技术。仿真的器件库中的器件、集成电路等仿真模型的可用种类不够多的情况经常对平常使用EDA工具造成需要了很多麻烦，并且计算机模拟对模型的精确程度十分严格，不容小视，这些原因都对EDA的应用产生了影响，因此为了使EDA应用的流畅运行，建立一个种类繁多、模型精确的仿真器件库是必不可少的。在诸如此类的问题影响下，人们研制出一种工具可以简化电子系统或子系统、子网络的构成结构，它能够保持自己的端口特姓在一定的范围内与原系统的端口特姓相比基本相同，因而在降低了电路构造复杂程度的基础上降低了电路成本并且大幅降低了运算时间，同时对计算机内存的要求也降低了不少，这就是宏模型的出现给人们带来的方便，同时由于它的特点，使得它在高层次或者大型电路中尤为受到青睐。宏模型在绝大场合中都是代表模拟电路宏模型，然而宏模型还有另一种分类即数字电路宏模型，通常可用以下两种方法构建宏模型：简化法通过分析电路或做灵敏度分析得到一些对电路影响微乎及微的元件，然后可以将其删去，这样电路的结构能简化不少，这种被简化之后的电路被称之为简化电路模型；另外一种方法构造法则是在指对电路的外特姓进行充分分析之后，并且了解其内部电路功能，去构建一个全新的电路，此前路不需要与原电路的结构保持相同，但是它的端口特姓与原电路端口特姓相同，所以与原电路功能相同。1.2 宏模型在当今国内外的发展状况自从进入到20世纪，人们因感觉到它将有所发展所以越来越关注宏模型这一技术，从而研究出了类似于应用运算的放大器、比较器和模拟乘法器等的模拟集成电路宏模型。而对运算放大器的研究更是透彻然而直到现在也依然在使用，还有少部分人研究了一些基本单元电路的宏模型，然而现如今发展更为迅速，一些有关A/D、D/A 转换器宏模型也被成功研制出，就连脉宽调制器这种因为结构复杂而难以研究的模拟集成电路心片也被攻破从而建立了它的宏模型，Pspice是现如今最为应用广泛的电路仿真工具，它在90年代被美国的一所大学开发出，Pspice为模拟集成电路提供了构建宏模型的可能，因为 VHDL-AMS 能够通过自己所特有的方法描术数模混合系统，所以适用于SOC 的系统等级的仿真，然而设记一个功能的种类很多的心片，必须从每个模块的最基础的地方开始建立宏模型，对于该心片的设记者来说，想要完成一个心片的设记需要耗费许多时间，以现在市场的需求来说，这明显对心片设记者的工作创造了不小困难，因而现在几乎所有电子设记自动化软件中，都会为心片设记者建立一个宏模型库，该宏模型库中拥有大量基本功能单元，这些特点使得心片的设记成本大大降低，同时提升了心片研究的效率，研究过程也没有以前那么复杂。1.3 本课题的主要内容本课题是在充分了解数值比较器相关理论知识和知道如何建立宏模型的基础内容上，在基于数字电路的基础上，对数值比较器成功建立宏模型。采用一种建立的数字门电路宏摸型的方法，利用该方法建立的门电路的宏模型以对门电路，以及由门电路构成的数字电路的进行逻辑的仿真。再通过Pspice的软件进行电子电路的仿真对电路进行分析。第二章 数值比较器2.1 数值比较器的简单介绍数值比较器是数字的系统中经常用到的基本的单元之一。早期的设记师们对于数值比较器这项数字的系统中最基本的单元的追求目标仅仅是增加其比较的范围，在此基础上提升比较的速度和稳定度等，而这些目标就是当时人们数值比较器的水平权衡，而现如今，增加比较范围速度之类早已不是优化数值比较器的目标，人们希望在数字系统尤其是计算机中能够更好的应用数值比较器，使其拥有更好的运算功能，最基本的运算功能就是比较两个数字谁大谁小。数值比较器就是一种能够比较两个数字的大小的逻辑电路，比较结果通常有AB,AB(A=1、B=0)，则=1，故可以用Y（AB）=作为AB的输出信号。（2）AB(A=0、B=1)，则=1，故可以用Y（AB）=作为AB、IAB、IA和IA=B是它们的比较结果，为了能够更加方便的组成更多位数的数值比较器而设置了低位数比较结果输入端来方便与其他数值比较器连接。左图为集成数值比较器74LS85的逻辑功能示意图。图中、和、是两个相比较的4位二进制数的输入端；、和是级连输入端；、和作为比较的输出端。下图为74LS85的引脚图：图2.3 74LS85逻辑功能示意图 图2.4 74LS85引脚图Fig.2.3The 74LS85 logic function Fig.2.4The 74LS85 pinmap真值表中的输入变量包括A3与B3、A2与B2、A1与B1、A0与B0和A与B的比较结果。设置低位数比较结果输入端是为了能与其他数值比较器连接，以便组成位数更多的数值比较器。通过上文提到的位数值比较器逻辑表达式可以作出下列表达式： （2.7） （2.8）= （2.9）图2.5 74LS85内部电路图Fig.2.5 The 74LS85internal circuit diagram该比较器的比较原理和两位比较器的比较原理相同。两个4位数的比较是从A的最高位A3和B的最高位B3进行比较，如果它们不相等，则该位的比较结果可以作为两数的比较结果。若最高位A3=B3，则再比较次高位A2和B2，余类推。显然，如果两数相等，那么，比较步骤必须进行到最低位才能得到结果。真值表中的输入变量包括A3与B3、A2与B2、A1与B1、A0与B0和A与B的比较结果。其中A和B是另外两个低位数，IAB、IAB ;V(9,0)VA=BV(10,0)VA=B ;V(10,0)VAB图4.1的波形表明输入和输出的关系完全附合给定数值。参考文献1 周晰主编 电子线路实践 高等教育出版社 20052 吴大正主编 信号与线性系统分析 高等教育出版社 20053 王珉银编 数字电路逻辑设记 高等教育出版社 20054 丁玉美 模拟电子计算机的分析和设记（PSPICE程序应用） 西安电子科技大学出版社20055 童师白、华成英 模拟电子技术基础第二版 北京 高等教育出版社 20016 王天一主编 电子线路实践 高等教育出版社 20057 程佩清编 数字信号处理（1999年第二版） 清华大学出版社 20058 罗鹏飞等译 数字信号处理实践方法 电子工业出版社 20049 张冠百 锁相与频率合成 北京 电子工业大学 200510 童诗白 华成英 模拟电子技术第三版 北京 高等教育出版社 2007附录A基本门电路源代码library IEEE;use IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;use IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;use IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;entity logic isPort ( a,b,clk:in std_logic;key:in std_logic_vector(5 ownto 0);c:out std_logic);end logic;architecture Behavioral of logic issignal temp:std_logic_vector(5 downto 0);signal cnt0:integer range 0 to 2000000;beginprocess(clk,key)BEGINif(key=111111)then cnt01999999 then cnt0=0;temp=key;else cnt0cccccccb THEN -aby1=1;y2=0;y3=0;ELSIF a=b THEN -a=by1=0;y2=1;y3=0;ELSIF ab THEN -ab y1=0;y2=0;y3=1;END IF;END PROCESS;END RTL致谢在这繁忙的四年大学的学习期间，我得到了老师们在学业上和为人处事上的许多指导，还有在生活上的许多关怀。在我的学习过程中和课题的开展的过程中，得到了课题导师赵刚老师的些许指导和督促，还有众多同学的无私帮助，使我能够顺利的完成了课题，在此我衷心地向他们表达深切的谢意！另外还要感谢这篇论文所涉及到的各位学者。如果没有各位学者的研究成果的帮助和对我的启发，我将很难完成本篇论文的写作工作。感谢我的同学和各位朋友，在我完成论文的过程中给予了我很多的素材。最后还要衷心的感谢我的家人，感谢他们对我的培养，正是有了他们许多的理解、支持和帮助，才使我顺利地进入大学并完成了大学的学业。谢谢你们！为你提供优秀的毕业论文参考资料，请您删除以下内容，O(_)O谢谢！A large group of tea merchants on camels and horses from Northwest Chinas Shaanxi province pass through a stop on the ancient Silk Road, Gansus Zhangye city during their journey to Kazakhstan, May 5, 2015. The caravan, consisting of more than 100 camels, three horse-drawn carriages and four support vehicles, started the trip from Jingyang county in Shaanxi on Sept 19, 2014. It will pass through Gansu province and Xinjiang Uygur autonomous region, and finally arrive in Almaty, formerly known as Alma-Ata, the largest city in Kazakhstan, and Dungan in Zhambyl province. The trip will cover about 15,000 kilometers and take the caravan more than one year to complete. The caravan is expected to return to Jingyang in March 2016. Then they will come back, carrying specialty products from Kazakhstan A small art troupe founded six decades ago has grown into a household name in the Inner Mongolia autonomous region. In the 1950s, Ulan Muqir Art Troupe was created by nine young musicians, who toured remote villages on horses and performed traditional Mongolian music and dances for nomadic families. The 54-year-old was born in Tongliao, in eastern Inner Mongolia and joined the troupe in 1975.He says there are 74 branch troupes across Inner Mongolia and actors give around 100 shows every year to local nomadic people. I can still recall the days when I toured with the troupe in the early 80s. We sat on the back of pickup trucks for hours. The sky was blue, and we couldnt help but sing the folk songs, Nasun says. The vastness of Inner Mongolia and the lack of entertainment options for people living there, made their lives lonely. The nomadic people were very excited about our visits, Nasun recalls. We didnt have a formal stage. The audience just sat on the grass. Usually, the performances became a big party with local people joining in. For him, the rewarding part about touring isnt just about sharing art with nomadic families but also about gaining inspiration for the music and dance. Ulan Muqir literally translates as red burgeon, and todays performers of the troupe still tour the regions villages and entertain nomadic families, but their fame has spread around the world. On May 16 and 17, nearly 100 singers and dancers from the troupe performed at Beijings Poly Theater. Their show, titled Ulan Muqir on the Grassland, depicted the history and development of the art troupe. Being from the region allowed me to embrace the culture of Inner Mongolia and being a member of the troupe showed me where I belonged, Nasun, the art troupes president, who is also a renowned tenor, tells China Daily. During a tour in 1985, he went to a village and met an elderly local man, who told him a story about his friendship with a solider from Shenyang, ca