数字电路 全加器

武汉理工大学《基础强化训练》课程设计说明书目录TOC\o"1-2"\h\z\u摘要 2Abstract 3数字电路-全加器 41一位全加器的设计 41.1一位全加器的原理 41.2一位全加器的逻辑电路图 41.3用Simulink创建全加器电路模块 51.4一位全加器的子系统图 52.四位全加器的设计 62.1四位全加器电路图 62.2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

AbstractFromthebottomofthedevelopmentofSimulinkacompletesimulationenvironmentandgraphicinterface,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ABCSUMD0000000110010100110110010101011100111111列出SUM和D的最小与或表达式：SUM=D=AC+BC+CA1.2一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）。 >=1=1&&&A>=1=1&&&BCDSUM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A0A1A2A3B0B1B2B3幅度11111111周期2481624816脉宽12481248相位延迟01370137采样时间555555552.2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A3A2A1A0B3B2B1B0DS3S2S1S00~5s00010001000105~10s001000100010010~15s001100110011015~20s010001000100020~25s010101010101025~30s011001100110030~35s011101110111035~40s100010001000040~45s100110011001045~50s101010101010050~55s101110111011055~60s110011001100065~70s110111011101070~75s111011101110075~80s1111111100000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