matlab第六讲

① J0 J1 编 码 器 真 值 表
0 1 1 1 1 0 1 1
J6 1 1 1 1
J7 1 1 1 1
输出信号 Y2 Y1 Y0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1
8-3
1 1 1 1
1 1 1 1
1 1 1 1
1 1 1 1
0 1 1 1
1 0 1 1
1 1 0 1
1 1 1 0
6.3 逻辑电路设计和仿真
以数字电路仿真为例，学习建立simulink模型的方法。 以组合逻辑电路的8-3编码器为例。
组合逻辑电路：任意时刻输出信号仅取决于该时刻的输入 信号，与信号作用前电路的原来状态无关。
例如：编码器，译码器，表决器
1.电路仿真方法 (1)功能分析： 明确对象的逻辑功能要求（什么输入对应什么输出）。 8线3线编码器的功能：对输入端的8个信号进行编码， 输出3位二进制数。并且输入信号每次只能有一个有效。
第四步：进行系统仿真。
在模型窗口菜单栏选择“simulation”菜单下的“parameter” 求解器 仿真时间设置 解法 输出设置
Solver选项卡
1．设置起始时间和停止时间，以秒为单位给出仿真始末 时间，在本例中为0到10秒 2. 设置仿真步长和算法。 步长可以设置为Variable-step（不定步长）和 Fixed-step（定步长）
教材P293
SIMULINK是MATLAB软件的扩展，它是实现动态系统建 模和仿真的一个集成开发环境，提供建立系统模型、选择仿 真参数和数值算法、启动仿真程序对该系统进行仿真、设置 不同的输出方式来观察仿真结果等功能。 Simulink优点 ① 适应面广：包括线性、非线性系统；离散、连续以及混 合系统；单任务、多任务离散事件系统；
（6） Sources（输入模块库） Band-Limited White Noise 有限带宽白噪声 Chirp 模块功能说明： Signal：频率随时间变化的正弦信号 有限带宽白噪声 Clock ：时钟信号。 输出频率随时间线性变换的正弦信号 Constant ：常数信号。 输出当前仿真时间 常数输入 From Workspace ：来自MATLAB的工作空间。 以固定速率输出当前仿真时间 From File(.mat)：来自数据文件。 从 Matlab 工作空间中输入数据 Ground ：连接到没有连接到的输入端。 从 mat 文件中输入数据 接地信号 In1：输入端。 为子系统或其它模型提供输入端口 Pulse Generator ：脉冲发生器。 输入脉冲信号 Ramp：输入斜坡信号 输入斜坡信号 输入服从高斯分布的随机信号 Random Nmumber：输入随机信号 输入周期信号 Repeating Sequence：重复信号。 信号发生器 Signal正弦信号初始器 Generator：信号发生器，可以产生正 输入阶跃信号 弦、方波、锯齿波及随意波。 输入服从高斯分布的随机信号 Sine Wave：正弦波信号。 Step：阶跃波信号。
信号发生器 选用的是 Pulse Generator
与非门
逻辑与比特运 算模块库
Logical Operator
示波器
模块功能
以数值形 以
•位于Sink（信宿）模 块库 •添加后可以双击示波 器，改变显示出来的 输入变量个数。
悬浮信号
为子系统 为子
信号显示
当输入非
中断输出
将 将仿真数
将仿真Байду номын сангаас将仿真数
1 1 1 1
0 0 1 1
0 1 0 1
①写出真值表
②给出函数表达式
③添加模块
④设置参数
②根据真值表，给出函数表达式：
Y0 J1 J 3 J 5 J 7 Y1 J 2 J 3 J 6 J 7 Y J J J J 4 5 6 7 2
③添加模块： 信号发生器（8个） 与非门（3个） 示波器
② 交互式、图形化的建模环境：以方块图形式呈现，比较
直观，容易构造，运行速度较快；
③ 仿真精细、贴近实际。
我们可以使用Simulink建立什么模型？

SIMULINK 的应用领域 答：任何需要数学手段建立的系统。
控制系统 船舶系统 电机系统
通讯与卫星系统 航空航天系统
电子系统
汽车系统
金融系统
生物系统

算法的设置有很多选项，对于离散系统，一般选 discrete算法，对于连续系统，一般选择ode算法。 3. 设置输出选项。


仅在不定步长仿真时有效。
注意！ 对动态系统的仿真步长需要进行合适的设置，否则 会影响仿真的结果。
保存与仿真
在执行仿真之前，先将模型保存：单击模型窗口的“保存” 图标。单击模型窗口的“ ”图标，或者从“simulation” 菜单中选择“start”命令来运行仿真。 双击示波器，就可以看到仿真结果
• 信宿（ Sink）：可以是示波器、图形记录仪等。
2、启动Simulink，打开模型建立窗口
① 在MATLAB的命令窗口输入simulink ② 单击MATLAB主窗口工具栏上的Simulink命令按钮 ③ 选则File菜单New-Model选项
3、SIMULINK的简单仿真举例
用simulink实现两个正弦信号的乘积: x(t)=sin(t)*sin(10t) 第一步：运行simulink。 第二步：查找所需模块，将所需模块添加到模型中。
使 使用MA
①写出真值表
②给出函数表达式
③添加模块
④设置参数
④设置参数： （a）改变与非门参数 默认为AND（与运算），改为NAND（与非运算）。
（b）改变信号发生器Pulse Generator的参数： Pulse Generator（信号发生器）的类型选择Sample based（基于采样值的类型） 某一时刻只能有一个输入信号为0： 8个信号发生器的周期Period都设为8。脉冲宽度Pulse width都设为7。 相位延迟Phase delay分别设为 -7~0， Pulse Type脉冲类型 Amplitude幅值 Period周期 Pulse Width 脉宽 Sample time采 样时间
（5） Sinks（输出模块库） Display ：以数值形式显示 模块功能说明： 模块功能说明： Out1 ：输出端。 以数值形式显示输入信号 以数值形式显示输入信号 Scope：示波器。
悬浮信号显示器 悬浮信号显示器 为子系统或模型提供输出端口 为子系统或模型提供输出端口 Stop Simulation： 信号显示器 信号显示器 当输入非零时停止仿真 Terminator ：中断输出信号 当输入非零时停止仿真 当输入非零时停止仿真 To File(.mat) ： 中断输出信号 中断输出信号 将输出写入数据文件。 将仿真数据写入 mat 文件 将仿真数据写入. mat文件 To Workspace： 将仿真数据输出到 Matlab 工作空间 将仿真数据输出到 MATLAB 工作空间 将输出写入 MATLAB 的工作空间。 使用 Matlab 图形显示数据 使用MATLAB 图形显示数据 XY Graph ：显示二维图形。
4、 simulink模块操作方法
（1）添加模块
教材P303~306
使用鼠标左键，将模块库中的模块拖动或者拷贝到用户的系 统模型中。 （2）模块名 (1) 模块命名：使用鼠标左键单击模块名，进入编辑状态，然 后键入新的名称。 (2) 名称隐藏：选择Format菜单中的Hide Name隐藏系统模块 名称。
6.3 SIMULINK基本仿真模型
1、SIMULINK 模型通常包含三种 “组件” ： 输入 （信源） 系统 输出 （信宿）
教材P303
• 信源（ Sources）：可以是常数、时钟、白噪声、正弦波、 阶梯波、扫频信号、脉冲生成器、随机数产生器等信号源；
• 系统（ System）：即指被研究系统的 SIMULINK 方框图；
任何使用数学方式进行描述的动态系统都可以使用 Simulink进行建模、仿真与分析。
6.2 simulink模块库
（1） Continuous（连续系统模块库） Derivative：连续信号的数值微分 Integrator：输入信号的连续时间积分 State-Space：线性连续系统的状态空 间描述 Transfer-Fcn：线性连续系统的传递 函数描述 Transport Delay：对输入信号进行固 定时间延迟 Variable Transport Delay：对输入信 号进行可变时间延迟 Zero-Pole：线性连续系统的零极点模 型
（3） Functions & Tables（函数与表库） Fcn： 用自定义的函数（表达式）进行运算 MATLAB Fcn： 利用matlab的现有函数进行运算 S-Function： 调用自编的S函数的程序进行运算 Look-Up Table： 建立输入信号的查询表 Look-Up Table(2-D)： 建立两个输入信号的查询表
（4） Math（数学运算库）
MinMax：最值运算 Product：乘运算 Real-Imag to Complex：由实部 和虚部输入合成复数输出 Relational Operator：关系运算 Sign：符号函数 Sum：加减运算 Trigonometric Function：三角函 数，包括正弦、余弦、正切等
正弦源
相乘器
示波器
正弦源
相乘器
示波器
第三步：编辑模块，组成模型。
连接系统模块
教材P303~306
将光标指向起始块的输出端口，此时光标变成“ +” 。单击鼠 标左键并拖动到目标模块的输入端口，在接近到一定程度时 光标变成双十字。这时松开鼠标键，连接完成。完成后在连 接点处出现一个箭头，表示系统中信号的流向，
模块功能说明： 有限带宽白噪声 输出频率随时间线性变换的正弦信号 输出当前仿真时间 常数输入 以固定速率输出当前仿真时间 从MATLAB工作空间中输入数据 从.m at文件中输入数据 接地信号 为子系统或其它模型提供输入端口 输入脉冲信号 输入斜坡信号 输入服从高斯分布的随机信号 输入周期信号 信号发生器 正弦信号初始器 输入阶跃信号 输入服从高斯分布的随机信号
(2)电路设计：输入输出信号和器件的具体化。
使用真值表进行内部电路（确定内部器件和连线）设计。 (3)电路仿真: 添加模块，连线，构建基础逻辑图。 修改模块参数，满足输入输出和逻辑运算要求。
2. 仿真主要步骤 ①写出真值表 ②给出函数表达式 输入信号 J2 J3 J4 J5 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 ③添加模块 ④设置参数
（2） Discrete（离散系统模块库）
Discrete Transfer-Fcn： 离散系统传递函数描述 Discrete Zero-Pole： 离散系统的零极点模型描述 Discrete Filter： 离散系统的滤波器描述 Discrete State-Space： 离散系统的状态空间描述 Discrete-time Integrator： 离散时间积分器 First-Order Hold： 离散信号的一阶保持器 Unit Delay：单位延迟 Zero-Order Hold： 离散信号的零阶保持器
（4） Math（数学运算库）
Abs：取绝对值 Complex to Magnitude-Angle 由复数输入转为幅值和相角输出 Complex to Real-Imag： 由复数输入转为实部和虚部输出 Dot Product：点乘运算 Gain：比例运算 Logical Operator：逻辑运算 Magnitude-Angle to Complex 由幅值和相角输入合成复数输出 Math Function 包括指数函数、对数函数、求平 方、开根号等常用数学函数
（3）模块参数的设置 双击模块或者选择Edit菜单 下的“Block Parameters” 命令打开
（4）模块间的连线
(1)连接两个模块:
先移动鼠标到输出端,鼠标的箭头会变成十字形光标,这 时按住鼠标左键,移动鼠标到另一个模块的输入端, 放 开鼠标即完成了连接。
（2）连线分支
对信号连线进行分支的操作方式为：使用鼠标右键单击需 要分支的信号连线（光标变成“+”），然后拖动到目标模 块。
MATLAB仿真技术及应用
第六章 simulink基础
主要内容
6.1 simulink简介 6.2 simulink模块库 6.3 simulink仿真实例 逻辑电路设计------ 编码器的设计
教材P292
重点
能够绘制简单的 simulink仿真结构图。
6.1 simulink简介
6.1.1什么是simulink