实验五 Simulink仿真（一）

一、实验目的

1、熟悉Simulink仿真环境

2、了解Simulink基本操作

3、了解Simulink系统建模基本方法

3、熟悉Simulink仿真系统参数设置和子系统封装的基本方法

二、实验内容

1、在matlab命令窗口中输入simulink,观察其模块库的构成；

2、了解模块库中常用模块的使用方法；

3、已知单位负反馈系统的开环传递函数为

建立系统的模型，输入信号为单位阶跃信号，用示波器观察输出。

4、建立一个包含Gain、Transfer Fcn、Sum、 Step 、Sine Wave 、Zero-Pole、Integrator 、Derivative等模块构成的自定义模块库Library1；

5、建立如图7-12所示的双闭环调速系统的Simulink的动态结构图，再把电流负反馈内环封装为子系统，建立动态结构图。

三、实验结果及分析：

图5-1

图5-2

图5-3

图5-4双闭环调速系统的Simulink的动态结构图

图5-5把电流负反馈内环封装为子系统的动态结构图

双击Subsystem模块，编辑反馈电流环Subsystem子系统，如图5-6所示：

图5-6

分析：Simulink是Mathworks开发的MATLAB中的工具之一，主要功能是实现动态系统建模、仿真与分析。可以在实际系统制作出来之前，预先对系统进行仿真与分析，并可对系统做适当的适时修正或按照仿真的最佳效果来调试及整定控制系统的参数，达到提高系统性能。减少涉及系统过程中的反复修改的时间、实现高效率地开发系统的目标。Simulink提供了建模、分析和仿真各种动态系统的交互环境，包括连续系统、离散系统和混杂系统，还提供了采用鼠标拖放的方法建立系统框图模型的图形交互界面。

第二篇：simulink仿真实验报告

Simulink对数字电路与或门的仿真

陈忱

（ 华东交通大学软件学院 09软件+电气4半 20092110080417）

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。本文采用MATLAB附带的图形仿真工具Simulink实现了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，仿真，Simulink

Simulink Simulation of Digital Logic Circuit

　　Abstract：The logic verification of digital logic circuit is a complex work that usually takes a long time and a lot of trouble.This article introduces a simple and low cost approach to implement the simulation of digital logic circuit using Simulink——a graphic simulation tool attached in the MATLAB.It will provide a new method for logic verification of digital logic circuit,as well as for experiment teaching.
　　Key words：digital logic circuit,simulation,Simulink,logic verification 

引言：

如何验证数字逻辑电路的设计是否正确？在一般情况下，工程师们采用面包板搭接电路，也有的设计成印刷电路板焊接完成后进行测试。前者往往由于接触不良而造成功能失常；后者则往往由于设计-焊接-调试的多次反复而花费大量的时间。随着大量可编程逻辑器件的使用，如何在最短的时间内、用最低的成本对数字逻辑电路进行最全面的功能验证已经成为了一个相当突出的问题。
　　MATLAB是1980年美国学者Cleve Moler等人推出的交互式仿真语言，已经受到控制界的广泛重视和大力欢迎，在控制领域得到了广泛应用^［1］。本文采用MATLAB附带的图形仿真工具Simulink进行数字逻辑电路的仿真，确保了电路的功能正确，大大缩短了设计周期，降低了成本。
　　MATLAB提供的图形界面仿真工具Simulink类似于集成电路实验箱，由一系列模块库组成。用户只要从模块库中拖放合适的模块,组合在一起即可实现系统的仿真，简单易学。Simulink提供的模块库有信号源库、输出模块库、线性模块库、非线性模块库、离散模块库、连接模块库以及其他模块库。用户可以根据需要混合使用各库中的模块来组合系统；也可以封装自己的模块，自定义模块库，从而实现全图形化仿真。

1.基本单元
　　在数字逻辑电路的设计中，最常用的输入信号是时钟信号Clock，最简单的输出设备是示波器，用以观察系统的输出。在Simulink的模块库中，前者在Extras库的Flip-Flops组中，可以改变时钟的周期，后者是Sinks库中的示波器Graph，可以改变信号幅度和时间的标尺。为了将多路信号输入一个示波器，可以使用Connections库中的多路开关Mux将多路信号集中后送到Graph中，这样，Graph就以不同的颜色显示各信号，这三种模块示于图1(a)中。为了避免多路信号重叠在一起，需要给每一路信号设置偏移，可以按图2封装成多路信号显示器N-line Graph。

             

2.仿真对象

运用与或门实现一个组合逻辑电路:有三个裁判，主裁判A,副裁判B,C只有当主裁判A与至少一个副裁判B，C判断通过时候,结果才成立即输出为1。否则输出为0。

3.列真值表：

假设裁判输出1为通过,0为否定.最终输出结果为F列下列真值表：

4.运用卡诺图化简得到逻辑表达式

化简得到逻辑表达式：F = AB+AC

5.用simulink开始仿真

步骤如下：

1）：打开matlab，输入命令simulink；

2）：在simulink中新建文件并保存；

3）：从simulink菜单中选出需要的器件：3个Pulse, 1个Mux, 1个Combinatorial Logic, 1个Scope

4）：设置参数：

       3个Pulse代表A,B，C是用来输出信号的根据上面真值表可知A的脉冲周期为8,高电平时间为4，高电平起始点设置为5，所以设置如图所示：

同理BC设置分别为：

然后设置Combinatorial Logic参数如图所示其中为F输出的真值表：

最后设置示波器让其接收多个参数：

1、双击scope图标

2、在弹出的窗口中，单击菜单栏第二个图标Parameters（在打印图标的左边）

3、在弹出的窗口中，修改General选项卡中的Number of axes，例如，将1修改为4，则确认后出现四路输入信号

5）关键的一步：将仿真参数中的Implement logic signals as boolen data 勾掉避免数据不匹配

4）按照下图连接电路：

6.运行电路观察示波器的结果

如下图所示,信号从1开始输出.得到和真值表一样的结果

7.总结
　　采用MATLAB附带的图形仿真工具Simulink实现了数字逻辑电路的仿真,对matlab有了进一步的了解，也验证了这学期数字电路期末考试的中一道逻辑组合电路设计题的正确性。

参考文献

　[1]高海生.数字电子技术基础，江西科学技术出版社。
　[2]徐惠民等.数字电路与逻辑设计.北京:人民邮电出版社,1990.10