使用Matlab实现组合逻辑电路的设计与仿真

　　本文主要介绍利用Matlab 强大的图形处理功能、符号运算功能以及数值计算功能，及Matlab 仿真工具Simulink 实现组合逻辑电路的调试、仿真。主要包括：用Matlab 编写常用组合逻辑电路逻辑表达式的M文件，并在给定输入信号的情况下完成并验证各基本组合逻辑电路的功能（ 8 线3 线编码器、3 线8 线译码器、4 线16 线译码器、数据选择器、七段数码管）；并通过Simulink 仿真软件使用常见的与、或、非等基本逻辑单元，时钟信号等信号源和示波器完成以上各种逻辑电路的设计和仿真，通过程序设计和波形输入输出仿真两种方法来共同完成各种基本的组合逻辑电路的设计。

　　Matlab 和Mathematica、Maple 并称为三大数学软件。它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。Matlab 可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等，主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。

　　1.1 Matlab 程序设计

　　Matlab 有两种工作方式： 一种是交互式的命令行工作方式； 另一种是M 文件的程序工作方式。在前一种工作方式下， Matlab 被当做一种高级数学演算纸和图形表现器来使用，Matlab 提供了一套完整的而易于使用的编程语言，为用户提供了二次开发的工具，下面主要介绍Matlab 控制语句和程序设计的基本方法。

　　用Matlab 语言编写的程序，称为M 文件。M 文件有两类：命令文件和函数文件。两者区别在于：命令文件没有输入参数，也不返回输出参数；而函数文件可以输入参数，也可以返回输出参数。命令文件对Matlab 工作空间的变量进行操作， 而且函数文件中定义的变量为局部变量，当函数文件执行完毕时，这些变量被清除。M 文件可以使用任何编辑程序建立和编辑，而一般常用的是使用Matlab 提供的M 文件窗口。

　　首先从Matlab 命令窗口的File 菜单中选择New 菜单项，在选择M-file 命令，将得到的M 文件窗口。在M 文件窗口输入M 文件的内容，输入完毕后，选择此窗口File 菜单的save as命令，将会得到save as 对话框。在对话框的File 框中输入文件名，再选择OK 按钮即完成新的M 文件的建立。

　　然后在从Matlab 命令窗口的File 菜单中选择Open 对话框，则屏幕出现Open对话框，在Open 对话框中的File Name 框中输入文件名，或从右边的directories 框中打开这个M文件。在M 文件所在的目录，再从File Name 下面的列表框中选中这个文件，然后按OK按钮即打开这个M 文件。在M 文件窗口可以对打开的M 文件进行编辑修改。在编辑完成后，选择File 菜单中的Save命令可以把这个编辑过的M 文件报存下来。

　　当用户要运行的命令较多或需要反复运行多条命令时，直接从键盘逐渐输入命令显得比较麻烦，而命令文件则可以较好地解决这一问题。我们可以将需要运行的命令编辑到一个命令文件中， 然后再Matlab 命令窗口输入该命令文件的名字， 就会顺序执行命令文件中的命令。

　　1.2 Simulink 工具

　　Simulink 是MATLAB 软件的扩展， 它是实现动态系统建模和仿真的一个软件包， 它与MATLAB 语言的主要区别在于，其与用户交互接口是基于Windows 的模型化图形输入，其结果是使得用户可以把更多的精力投入到系统模型的构建，而非语言的编程上。

　　1.2.1 Simulink 的启动

　　Simulink 有四种启动方法：

　　（1）在MATLAB 命令窗口中输入simulink ，结果是在桌面上出现一个称为SimulinkLibrary Browser 的窗口，在这个窗口中列出了按功能分类的各种模块的名称；

　　（2）在MATLAB 命令窗口中输入Simulink3 ，结果是在桌面上出现一个用图标形式显示的Library ：simulink3 的Simulink 模块库窗口；

　　（3）可以通过单击MATLAB 主窗口工具条上的Simulink 图标打开；

　　（4）可以通过单击MATLAB 主窗口菜单选择File New Model，弹出一个Untitled的Simulink 模型窗口， 再选择View Show Library Browser，弹出Simulink Library Brower模块库窗口。