文章编号:1009-3907(2005)02-0018-03

MAT LAB 环境下的数字电路仿真

张　猛,王晓峰,赵　雷

(长春大学电子信息工程学院,吉林长春　130022)

摘　要:通过M AT LAB 仿真工具SI M U LI NK 提供的基本数字模块和自定义数字模块,实现数字电路基本的算术运算和逻辑运算以及对基本时序逻辑单元D 触发器,R 2S 触发器,J 2K 触发器的仿真。方便快捷地验证数字电路的正确性,直观地实现数字电路的调试、优化。关键词:数字模块;算术运算;逻辑运算;触发器;仿真中图分类号:T N702 文献标识码:B

收稿日期:2004211215

作者简介:张　猛(1972-

),男,吉林省长春市人,长春大学电子信息工程学院讲师,硕士,主要从事电子信息技术及数字信号处理等方面研究。

0　引　言

在数字电路的学习和教学中,我们通常的做法是:用面板搭接电路,或者将元器件焊接到预先设计好的印制板电路上进行测试、修改、完善。前一种方法往往由于连线多易造成连线错误,因接触不良而造成功能失常;后一种方法则往往由于设计、焊接、调试,改线的多次反复而花费大量的时间、精力。可见,要完成这样的工作既费时又费力,而且还需要花费大量的资金去添置各种工具和仪器,若能采用M AT LAB 仿真工具SI M U LI NK 进行数字电路的调试、仿真、验证

[1]

,则可以避免上述两种方

法的缺点,不仅省时、省力,而且还可以节约大量的成本。同时可以使教师的讲解更生动,更容易被学生理解,可以使学生能形象直观地看到电路运行时的波形变化,可以大大地提高学习效率。由于M AT LAB 中还没有提供数字电路仿真的专用工具

箱,在仿真时也存在一定的缺陷,如SI M U LI NK 提供的触发器,在存在外部反馈时会形成代数环,这是需要加以改造才能完成仿真。

1　基本数字电路模块

SI M U LI NK 提供的用于数字电路的常用模块包

括信号源,输出设备,触发器和寄存器

[2]

。信号源

(Signal S ources )包括时钟(Clock ),阶跃信号

(Step ),脉冲发生器(Pulse G enerator ),信号发生

器(Signal G enerator )等。输出设备(Sinks )包括:

示波器(Scope ),XY 坐标图(XY G RAPH ),输出到文件(T o File ),和输出到工作空间(T o W ork 2space )等。其中用得最多的输出设备是示波器,可

以游离示波器来观察信号,可一个示波器观察多路信号,也可随时观察任意线路的波形情况。触发器(Flip 2Flops ):在数字电路仿真中,常用的时序电路模块在SI M U LI NK Extras 模块库的Flip 2Flops 模块组中,这些模块为D 触发器,R 2S 触发器,J 2K 触发器等。基本的数字逻辑运算模块和算术运算模块包括与(AND ),或(OR ),非(NOT ),与非(NAND ),或非(NOR ),异或(X OR ),加(AND ),减(Subtract ),乘(Multiply ),除(divide )

等。基本的数字逻辑运算模块保存在Fixed 2P oint 模块库中的Logic &C om paris on 模块组中,基本的算术运算模块保存在Fixed 2P oint 模块库中的Math 模块组中。利用基本的数字逻辑运算模块和算术运算模块可以进行逻辑电路的设计,如果将基本的数字逻辑运算模块和算术模块域时序逻辑电路模块结合,则可以进行时序逻辑电路的设计。

2　自定义数字电路模块

自定义功能模块有多种方法,其中一种是将现有的多个功能模块组合起来,形成新的模块,这样

第15卷　第2期

2005年4月

长春大学学报JOURNA L OF CH ANG CH UN UNI VERSITY

V ol 115　N o 12Apr.2005