利用simulink实现8线3线编码器的设计仿真

利用simulink实现8线3线编码器的设计仿真

1 问题描述（8线3线编码的设计的数学建模）

在数字电路中，编码器、译码器的应用极为广泛。所谓编码，就是在选定的一系列二值代码中赋予每个代码以固定的含义，执行编码功能的电路统称为编码器。

实现8线3线编码器，它的功能是对输入端的8个信号进行编码，输出三位二进制数。要求输入信号每次只有一个事0，其余7个是1。其中0值是待编码信号。我们将用MATLAB 的simulink软件包实现这种常用的数字组合逻辑电路，并进行仿真。

2. 系统模型及建模分析

根据前面介绍的8线3线编码器的功能，可列出下面得真值表：

有了真值表之后，就可以写出输入输出间的逻辑函数式如下：

在写出逻辑表达式之后，我们就可以用与非门来实现这个表达式。

3. 仿真实现；

在进行仿真时，将在8个输入端依次加一个低电平，然后用3个示波器观察3个输出波形。

用simulink实现这个数学电路系统一共分三个步骤：

第一步：添加模块，在MATLAB中运行simulink，打开模块浏览器，然后新建一个模型。接下来把本次仿真需要的模块添加到模型中。这里共需要三种模块：与非门4个，离散信号脉

冲源8个，示波器3个。与非门位于simulink模块库中的logocal operater,离散信号源脉冲位于simulink—sources—pulse generator，示波器位于simulink—sinks—scope。将这三种模块到拖到一个模型中。

点击与非门模块的名称，即写着Logical Operator 的区域，将名称改为Y0，接着点击选中与非门模块不要松开鼠标，按住Ctrl 键拖动这个模块到另一个位置，就会复制一个新的Y1模块。用同样的方法得到Y2，类似地将离散信号脉冲源模块名字改为J0，同样得到J0，J1…J7。最后将示波器复制三个。这样一来就将所有模块添加到模型中了。

第二步：修改模块参数

首先双击Y0，打开属性对话框，将操作（Operator）修改为“NAND”，输入节点数改为4，然后点击OK确定。Y1，Y2也做同样修改。

然后，通过双击示波器模块Scope，得到一个图形界面，在其工具栏上单击打印图标右边的Parameters图标，打开示波器属性设置对话框，将坐标轴改为3，同样地，将示波器Scope1,Scope2的坐标轴数改为4。

最后修改脉冲源的属性。双击离散脉冲源J0，将看到关于它的属性对话框，可以从对话框中看到5个参数设置，分别为：

Amolititude：方波信号的幅度；

Period：方波信号的周期；

Pulse width: 脉冲宽度；

Sample Time：采样时间长度，以秒为单位。

针对这个例子中的要求，我们需要J0到J7依次为低电平，所以将J0到J7的周期调整为8，脉冲宽度设为7，相位延迟为-7到0，幅度和采样时间用默认值。这样在零时刻，J0为低电平，其余输入为高电平；过一个采样时间，J1变为低电平。这样下去，到第七个采样时间，J7变为低电平。从而实现了设计要求。

第三步：联系及仿真

现在将各模块之间的连线上。根据输入输出的逻辑表达式，将J1、J3、J5、J7接到Y0的输入，将J2、J3、J6、J7接到Y1的输入，将J4、J5、J6、J7接到Y2 的输入。然后用示波器Scope监测Y2、Y1、Y0的输出，Scope1 用来监视J0到J3这4个波形，Scope2 用来监视J4到J7这4个波形。这样我们就完成了连线、

在最后进行仿真之前，先保存结果到自己的工作目录里。

仿真结束后，可以从示波器Scope1，Scope2 上看到编码器的8个输入端的波形，在示

波器Scope中看到编码器输出波形。

4. 实验过程中遇到的问题；

在初建立simulink模型时，我找不到simulink模块浏览器与题相匹配的仿真模块，开始以为是机房MATLAB版本太低，准备要放弃这个课题。后来通过对相似模块的研究发现，原题中需要的Discrete Pulse Generator 可以通过Pulse Generator 改变time 为Sample **就可以实现。在设置离散脉冲源信号的时候，没有依次将Phase dalay(相位延迟)设置为-7—0，只是随便设定了一个数字，后来波形出现混乱，无法出现预期效果。通过对8线3线编码器的研究和其逻辑功能的实现，我明白了其中的不妥，从而做出了改正。由于对Simulink开始的不熟悉，造成了在连线过程中出现很多阻挠，比如，改变输入输出端口数目的操作，改变输入输出端口方向的操作，设定示波器时间的操作，这样使我开始在连线时，将整个仿真图连得很乱，没有清晰地方向，不能一目了然，通过同学的帮助，和对相关书籍的学习，我基本掌握了Simulink中的基本操作。

在建模过程中，开始也是毫无头绪，虽然有了课题，但是还是无从下手，但是通过研究，结果并没有我想象中那么复杂，只是利用最基本的仿真模块就可以达到预期效果，这让我对Simulink这门技术产生了好感。

5. 仿真结果分析

8线3线编码器仿真后，当输入J0到J7依次以1为单位的相移变化时，示波器的波形跟着变化，如果J0为低电平，则的输出波形为低电平，表示0的二进制数，J4为低电平时，则Y0为低电平，Y1，Y2为高电平，表示4的二进制数，从而实现了编码的功能。

6. 总结

通过对具体模型的建立和利用Simulink的仿真实现，我体会到了实践的重要性，通常一个

模型的建立在开始的时候都是看似很难的，其实，在仔细研究过后，才发现只要认真分析其中的每个细节都能个个攻破，最后达到预想结果，当然，我的这个模型只是具体实际应用中的一个小环节，没有用到太多高功能的技术，但是，我想只要对实际问题认真分析，就能建立一个有利于各种现实问题的解决。通过对Simulink的学习，我对这门技术产生了兴趣，它能帮助我们更好的解决更多在现实中不可实现的仿真。