MATLAB的数字逻辑电路Simulink仿真

MATLAB的数字逻辑电路Simulink仿真

摘 要：数字逻辑电路的逻辑验证是一件繁琐的工作，费时又费力，采用ＭＡＴＬＡＢ附带的图形仿真工具Ｓｉｍｕｌｉｎｋ数字逻辑电路的仿真，简单方便，成本低。为数字逻辑电路的逻辑验证和实验教学提供了一种新的方法。 关键词：数字逻辑电路; ＭＡＴＬＡＢ;Ｓｉｍｕｌｉｋ; 仿真

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Matlab是一种功能强大的数据分析和工程计算语言,Simulink是其中一个可视

化方框图系统建模和仿真平台,将强大的数值计算能力和丰富的数据可视化能力、友好的图形用户界面融合为一体,适合于科学计算、系统仿真,系统建模直观,更加贴近系统工程设计的思维模式。

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1、MATLAB/SIMULINK及其仿真简介

Matlab是矩阵实验室(Martix Laboratory)的简称,是美国MathWorks公司出品的商业数学软件,用于算法开发,数据可视化,数据分析以及数值计算的高级技术计算机语言和交互式环境,主要包括MATLAB和SIMULINK两大部分。

Matlab的应用范围非常广,包括信号和图像处理,通讯,控制系统设计,测试和测量,财务建模和分析以及计算机生物学等众多应用领域。附加的工具箱扩展了Matlab环境,以解决这些应用领域内特定类型问题。它以强大的科学计算与可视化功能,简单易用,开发式可扩展环境,特别是所附带的30多种面向不同领域的工具箱支持,使得它在许多科学领域中成为计算机辅助设计与分析,算法研究和应用开发的基本工具和首选平台。

SIMULINK是一个进行动态系统的建模、仿真和综合分析的集成软件包。它可以处理的系统包括：线性、非线性系统；离散、连续及混合系统；单任务、多任务离散事件系统。 在SIMULINK提供的图形用户界面GUI上，只要进行鼠标的简单拖拉操作就可以构造出复杂的仿真模型。它的外表以方框图形式呈现，且采用分层结构。从建模角度，SIMULINK既适用于自上而下的设计流程，又适用于自下而上的逆程设计。从分析研究角度，这种SIMULINK模型不仅让用户知道具体环节的动态细节，而且能够让用户清晰的了解各器件、各子系统、各系统间的信息交换，掌握各部分的交互影响。 SIMILINK模块库按功能进行分类，包括以下8类子库： Continuous（连续模块） Discrete（离散模块） Function&Tables（函数和平台模块） Math（数学模块） Nonlinear（非线性模块） Signals&Systems（信号和系统模块） Sinks（接收器模块） Sources（输入源模块）

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2、应用SIMULINK的基本操作

对于simulink来说其实没什么好说的，需要什么就把什么拖到Model里面，连线之后设定参数。不是很麻烦的。但是重要的是对于系统的设计与仿真思想才是最重要的。而且里面的S-Function也是比较好的一个设计，用S-Function可以自定义一些组件，使自己的仿真看上去更加清晰与精简。 Simulink的工作方式：

（1） 模块内的参数值首先会送到Matlab中进行计算，得到的参数值会用来当做以 后需要调用的参数。

（2） 模型系统中的各个层级将被平展开来，每一个子系统将被相应的模块所代替。 （3） 模块按被处理的顺序排列，此时代数回路结构也被检查出来，此种排列产生 一个列表，以确保具有代数回路的模块驱动输入的模块被更新后才更新。 （4） 检查块之间的链接，是否每一个块的输出端口与它所连接的模块输入端口有 相同的信号宽度。

准备执行仿真操作时，仿真时使用数值迭代求的的结果，每种数值积分模型提供的连续状态的微分能力。

3、用simulink产生信号

在MATLAB的命令视窗下输入simulink指令，则会打开untitled和library simulink两个视窗。library simulink有7个子库，其中source是信号源子库，sinks 是显示器子库。子库中的任何模块都可以拖动到untitled视窗,用鼠标把模块用连线按输入输出关系连接起来，就构成了仿真系统。在untitled视窗的菜单选simulation中的start，开始进行仿真，仿真执行完毕后，示波器上会显示出信号波形。

Simulink中的模型都是分级的，因此可以通过自上而下或者自下而上的方式建立模型。定义了一个模型以后，就可以通过Simulink的菜单或者在Matlab的Command中输入命令进行仿真。观察一个信号与积分之后的区别，目的是了解Scope的功能和用法。仿真结果，左边为原始信号，右边为积分后的信号。

4、利用输出模块分析

利用SIMULINK输出模块进行仿真结果分析输出有以下几种方法：

观察输出轨迹；以文件形式输出；直接显示数据输出；用表盘和量计显示输出；进行数字信号处理、分析输出。 4．1观察输出轨迹

信号输入到Scope模块或XY Graph(相轨迹示波器)模块观察输出轨迹。

4.2输出信号写入返回变量，并利用MATLAB命令绘图

在仿真结束后，在MATLAB工作空间自动生成两个变量tout和yout，分别返回时间矢量和各个输出端子的仿真结果。执行plot(tout,yout)得图示结果。

4.3用ToWorkspace模块把输出写入到MATLAB工作空间 通过MATLAB的绘图命令绘制输出轨迹。

4.4 以文件形式输出仿真结果

利用输出模块中的To file模块可以将仿真结果以Mat文件的格式

直接保存到数据文件中。 4.5 直接显示数据输出