武汉理工大学课程设计数字电路表决电路报告书.docx

1 设计题目的理论分析设计一个三人表决逻辑电路，要求: 三人A、B、C各控制一个按键，按下为“1”，不按为“0”。多数（2）按下为通过。通过时L＝1，不通过L＝0。用与非门实现。使用Simulink进行简单的仿真。这个题目是是对一个简单的数字电路的设计。可以用基本的逻辑门电路按照逻辑表达式进行搭建，完成需要的功能。组合逻辑电路的设计一般可按以下步骤进行：（1）逻辑抽象。将文字描述的逻辑命令转化成真值表的逻辑抽象。首先要分析逻辑命题，确定输入、输出变量；然后用二值逻辑的0、1两种状态分别对输入。输出变量进行逻辑赋值，即确定0、1的具体含义；最后根据输出与输入之间的逻辑关系列出真值表。（2）选择器件类型。根据命题的要求和器件的功能及其资源情况决定采用哪种器件。（3）根据真值表和选用的逻辑器件的类型，写出相应的逻辑函数表达式。当采用SSI集成门设计时，为了获得最简单的设计结果，应将逻辑函数表达式化简，并变换成为与门电路相对应的简单式。（4）根据逻辑函数表达式及选用的逻辑器件画出逻辑电路图。（5）使用仿真软件进行仿真检测，确认其逻辑功能的正确性。对于本课题来说，可以将每人表决的意见用0、1表示，不妨设该人同意某项议题为1，反对某项议题为0。同时，也可将最后的表决结果用0、1表示，不妨设该议题被表决通过为1，没通过为0。这样我们便可根据表决的规定（两人以上同意才能通过）来列出表决结果L与每个人表决意见A、B、C的真值表，如下图所示：表1 表决结果的真值表ABCL00000010010001111000101111011111根据所列真值表，画出卡诺图：BCA000111100001010111图1：表决结果的卡诺图根据卡诺图和设计要求（使用与非门）写出逻辑函数表达式： (1)得到表达式后，从表达式中看出，输入的表决信号经过三个两输入与非门和一个三输入与非门得到输出信号。根据表达式分析电路构成后，使用Altium Designer 软件绘制该表决电路的电路原理图，如下图所示：图2 表决电路原理图2 Simulink仿真2.1 Simulink 介绍Simulink是基于MATLAB的框图设计环境，可以用来对各种动态系统进行建模、分析和仿真，它的建模范围广泛，可以针对任何能够用数学来描述的系统进行建模。2.2 仿真操作（1）打开MATLAB操作软件，点击工具栏中的Simulink图标进入Simulink的操作环境。（2）弹出SimulinkLibraryBrowser的窗口后，点击标题栏下方的file按钮，选择新建model，弹出仿真绘图区，如下图所示。图3 仿真操作图（1）（3）在Simulink文件库窗口左边的文件库中选择Simulink—Logic and Bit Operations选项，然后在右边的元件选择区选择Logical Operator图标，将其拖动至仿真绘图区。本电路共需要4个门电路，所以重复上述操作3次，使仿真绘图区有4个门电路元件。图4 仿真操作图（2）（4）在Simulink文件库窗口左边的文件库中选择Simulink—Signal Routing选项，在右边的元件选择区选择Manual Switch图标，将其拖动至仿真绘图区。本电路共需要3个单刀双掷开关，所以重复上述操作2次，使仿真绘图区有3个单刀双掷开关。图5 仿真操作图（3）（5）在Simulink文件库窗口左边的文件库中选择Simulink—Sources选项，在右边的元件选择区分别选择constant和ground 两个图标，分别将其拖至仿真绘图区。图6 仿真操作图（4）（6）在Simulink文件库窗口左边的文件库中选择Simulink—Sinks选项，在右边的元件选择Display图标，将其拖动至仿真绘图区。本电路共需要4个逻辑电平显示器，所以重复上述操作3次，使仿真绘图区有4个逻辑电平显示器。图6 仿真操作图（5）（7）在仿真绘图区双击Logical Operator图标，在弹出的对话框中修改属性，本电路需要与非门，所以将Operator设置为NAND，然后将输入脚数改为2，再点apply和OK。重复两次上述操作，使电路有3个两输入与非门。最后一个Logical Operator的输入脚数改为3，使之成为一个三输入与非门。（8）按照原理图将上述元件完成连线。（9）点击仿真按钮，观察仿真结果。图7 仿真操作图（6）3 仿真结果及分析仿真时，分别改变单刀双掷开关的位置，观察逻辑电平显示，仿真结果如下图所示：图8 仿真结果记录图根据仿真记录的结果完成下面的记录表：表2 仿真结果记录ABCL00000010010001111000101111011111经过对比发现结果与逻辑抽象的真值表结果完全一样，说明该表决电路功能正确，设计原理正确。完成了设计的