维普资讯 http://www.cqvip.com 第２４卷第３期 《师范大学学报》（自然科学版） Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｘｉｎｊｉａｎｇ Ｎｏｒｍａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ （Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ Ｅｄｉｔｉｏｎ） Ｖ０１．２４．Ｎｏ．３ Ｓｅｐ．２００５ ２００５年９月 ＭＡＴＬＡＢ在数字电路教学中的应用 皇甫海燕 （西北师范大学教育技术与传播学院，甘肃兰州７３００７０）） 摘 要：文章通过实例介绍了ＭＡＴＬＡＢ在数字电路教学中的应用。 关键词：数字电路；教学；ＭＡＴＬＡＢ；仿真 中图分类号：ＴＰ３１２ 文献标识码： Ａ 文章编号： １００８—９６５９一（２００５）一０３—００７１—０３ １ 引言 数字电路是电子类、计算机类等专业电子技术方面入门性质的基础课程，其任务是使学生获得数字电子技术方面的基础 理论、基本知识和基本技能，培养学生分析问题和解决问题的能力。一般地，数字电路课程的教学是由理论教学、课程实验等 教学环节构成的。 利用计算机和仿真软件对数字电路进行模拟、仿真，在理论课的教学过程中，教师可以将教学中的重点和难点问题，制作 成计算机辅助教学课件，在课堂上演示，以收到更好的教学效果。 ２ ＭＡＴＬＡＢ Ｓｉｍｕｌｉｎｋ简介 ＭＡＴＬＡＢ（ＭａｔＨｚ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ）是美国Ｍａｔｈ Ｗｏｒｋｓ公司出版发行的著名软件，原意是“矩阵实验室 ，现在已经成为一个 集概念设计、算法开发、建模仿真、实时实现于一体的集成环境。Ｓｉｍｕｌｉｎｋ是ＭＡＴＬＡＢ的一个重要的分支产品，它是一个结合 了框图界面和交互仿真能力的系统级设计和仿真工具。Ｓｉｍｕｌｉｎｋ模型采用方框图绘制来代替程序的编写，使系统编写具有可 视化的功能，同时可以借助模拟示波器等虚拟设备直观显示仿真动态结果。Ｓｉｍｕｌｉｎｋ已成为动态系统建模、仿真方面应用最 广泛的软件包之一。 ３仿真实例 数值比较器是数字系统中比较两个数字大小的器件，多位数值比较器可由一位数值比较器搭建构成，这里以８位数值比 较器为例进行仿真。首先进行４位数值比较器的仿真： ３．１模型分析 ４位数值比较器的逻辑表达式为： Ｙ（＾＜ ）一 ３Ｂ３＋（ ３ｏＢ３） ２Ｂ２＋（Ａ３ｏＢ３）（４２ｏＢ２） ｌＢｌ＋（ ３ｏＢ３）（ ２ｏＢ２）（ ｌｏＢ１） ０Ｂ０ ＋（ ３ｏＢ３）（ ２ｏＢ２）（ ｌｏＢ１）（ ｏｏＢ０） （＾＜ ） Ｙ（＾ ６）＝（Ａ３ｏＢ３）（Ａ２ｏＢ２）（ ｌｏＢ１）（Ａ００Ｂ０） （＾： ） Ｙ（＾＞ ）＝Ｙ（＾＜ ）＋ｙ（＾： ） ３．２ 模型搭建 新建一个名为ｄｃ２的Ｓｉｍｕｌｉｎｋ模型文件，根据逻辑表达式，选用如下模块：Ｃｏｎｓｔａｎｔ模块、Ｌｏｇｉｃａｌ Ｏｐｅｒａｔｏｒ模块、Ｍｕｘ模 收稿日期：２ＯＯ４一ｌ２一ｌ６ 作者简介：皇甫海燕（１９６３一），女，汉族，讲师，主要从事电子科学与技术及其应用的教学与研究工作。 维普资讯 http://www.cqvip.com ・７２・ 师范大学学报（自然科学版） 块、Ｄｉｓｐｌａｙ模块以及自建的１位数值比较器模块 模块参数设置完毕后，用信号线将各个模块连接，即可得到仿真模型，其内部结构如图１所示。保存并运行该模型，即可得 到Ｄｉｓｐｌａｙ模块显示的Ａ与Ｂ比较的结果，如图２所示。 ！Ｉ１・ Ｉｔ ・ ・ｔｌ ０ｔ ｒ …Ｉ Ｉｏｏｌｚ ・ Ｄ ｑ毋品 岛 ＝ —— ， Ｉｑ，嚆ｔ草 ｔ●●ｈ Ｉ∞ｔ ● 童 ！ 垂 里苎 Ｉ！竺 ！：！ Ｉ 乏薨 磊一篁坚 Ｉ 苎苎 ：竺 ．Ｉ・。量 ＿ － ∞：５５ 图１ 图２ 然后利用已有的４位数值比较器进行８位数值比较器的仿真 （１）４位数值比较器子系统的建立 维普资讯 http://www.cqvip.com 第３期 皇甫海燕等 ＭＡＴＬＡＢ在数字电路教学中的应用 ・７３・ 用鼠标选定４位数值比较器模型，在菜单栏中执行“Ｅｄｉｔ”／“Ｇｒｅａｔｅ Ｓｕｂｓｙｓｔｅｍ”命令，即可创建一个Ｓｉｍｕｌｉｎｋ子系统，其外 观如图３所示。 （２）封装４位数值比较器 在创建４位数值比较器子系统的文件中，将创建的４位数值比较器子系统选中后，在菜单栏中执行 “Ｅｄｉｔ”／“Ｍａｓｋ Ｓｕｂｓｙｓｔｅｍ”命令，封装此子系统。 （３）自建用户模块库 在Ｓｉｍｕｌｉｎｋ模型编辑窗口中，在菜单栏中执行“Ｆｉｌｅ”／“Ｎｅｗ”／“Ｌｉｂｒａｒｙ”命令，这样将新建一个模块 库窗口，将先前封装好的４位数值比较器子系统拷贝到该库文件中，然后执行“Ｆｉｌｅ”／“Ｓａｖｅ ａｓ…”，将该 库文件命名为Ｍｙｄｃ２．ｍｄｌ，保存在ＭＡＴＬＡＢ默认的工作路径下。 （４）８位数值比较器的搭建 新建一个名为ｄｃ３的文件，在ＭＡＴＬＡＢ的启动界面的ＣｏｍｍａｎｄＷｉｎｄｏｗ窗口中键人命令Ｍｙｄｃ２，打 开刚建立的含有４位数值比较器模块的库文件，复制２个到新建的ｄｃ３文件中，再增加Ｃｏｎｓｔａｎｔ模块、Ｍｕｘ 模块和Ｄｉｓｐｌａｙ模块．设定模块参数，用信号线连接相应的模块，得到如图４所示的仿真模型，保存该模型 后，可运行观测结果。 图３ 改变Ｃｏｎｓｔａｎｔ模块中Ａ与Ｂ各位的值，会得到不同的比较结果。 【ｌ１．１ ｔ 坩￣ｉａｎｌａｔＩ札，Ｆ－・ｔ Ｚｏｏｈ Ｈ・１＇ Ｄ苗口罾ｘ 矗 － —■ 出 …■嚼，￥ １●－打 ｌＯｏＩ ｏｄＱ４Ｓ 舅堕纠西 －－Ｉ 垒！ Ｉ垒！竺型！ ：：ｌ呈 ：！ 竺！！苎 Ｉ曼丝 图４ Ｉ——一’ｏ宙 ■ ｏ∞ ４ 结束语 将ＭＡＴＬＡＢ软件运用到数字电路教学中，教学与实验验证同步进行，打破了以往单一的教学模式，使枯燥、抽象的理论 教学变得生动、形象；学生还可以结合学习内容，及时地进行仿真电路的测试和分析，加深对理论的理解，这样的教学充分体 现了现代化教学手段的优势。 （下转第９１页） 维普资讯 http://www.cqvip.com 第３期 张立丰等 嗜盐嗜碱菌的研究进展 ・９１・ ｍｏｒｅ，Ｗｉｌｌｉａｍｓ ａｎｄ Ｗｉｌｋｉｍｓｌ ９７４ Ｅ４３ Ｔｉｎｄａｌｌ Ｂ Ｊ．Ｒｏｓｓ Ｈ Ｎ Ｍ．Ｇｒａｎｔ Ｗ Ｄ．Ｓｙｓｔｅｍ Ａｐｐｌ ＭｉｅｒｏｂｉｏｌＶｏ１．５，ｐ４１—５７。１９８４ Ｅ５３ Ｒｏｓｓ Ｈ Ｎ Ｍ，Ｔｈｅ ｅｘｔｒｅｍｅｌｙ ｈａｌｏｐｈｉｌｉｅ ａｅｅｈａｅｂａｅｔｅｒｉａ．Ｔｈｅｓｉｓ。Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｉｆ Ｌｅｉｃｅｓｔｅｒ．１９８３ ［６］田新玉，周培瑾，王文珍，嗜盐碱性淀粉酶产生条件和性质的初步研究［Ｊ］．微生物学报，１９９４，３４（５）：３５５—３５９． ［７３刘铁汉，周培瑾．极端嗜盐硫解酶基因的克隆和氨基酸组成分析［Ｊ］．微生物学报，２００２，４２（４）：４０６—４１０． ［８３田新玉，徐毅，刘洪灿，等．嗜盐嗜碱杆菌属的一个新种［Ｊ］．微生物学报３７（１）：１ ６，１９９７ Ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｉｎ ｔｈｅ ｓｔｕｄｉｅｓ ｏｆ ＨａｌＯａｌｋａｌｉｐｈｉｌｉｃ Ａｒｃｈａｅａ ＺＨＡＮＧ Ｌｉｆｅｎｇ，ＸｌＡＯ Ｙａｎｑｉｎｇ， ＬＩＵ Ｈｕｉｑｉａｎｇ・Ｄｉｌｉｂａｒ・ｔｈ （Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｌｉｆｅ ａｎｄ Ｅｎｕｉｒｏｎｍｅｎｔ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｘｉｎｊｉａｎｇ Ｎｏｒｍａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｕｒｕｍｑｉ Ｘｉｎｊｉａｎｇ ８３００５４） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｈａｌｏａｌｋａｌｉｐｈｎｉｃ Ａｒｅｈａｅａ ｉｓ ａ ｄｉｓｔｉｎｃｔ ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃａｌ ｇｒｏｕｐ ｏｆ ｔｈｅ ｈａｌｏｐｈｉｌｉｅ ａｒｅｈａｅａ．Ｉｔ ｃａｎ ｐｒｏｖｉｄｅ ｎｅｗ ｔｉｔｌｅ ｆｏｒ ｍｉｃｒｏｂｉａｌ ｔａｘｏｎｏｍｙ，ｇｅｎｅｔｉｃｓ，ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｎｅｗ ｍａｔｅｒｉａｌ ｆｏｒ ｏｒｉｇｉｎ ｏｆ ｌｉｆｅ，ｂｉｏｌｏｇｉ— ｅａｌ ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｉｔ ｈａｓ ｂｅｅｎ ａｔｔａｃｈｅｄ ａ ｇｒｅａｔ ａｔｔｅｎｔｉｏｎ．Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｔｈｅ ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｏｆ ｓｔｕｄｉｅｓ ｉｎ ｈａｌｏａｌｋａｌｉｐｈｎｉｃ ｔａｘｏｎｏｍｙ ａｎｄ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｉｓ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｈａｌｏｐｈｉｌｅ；Ｈａｌｏａｌｋａｌｉｐｈｉｌｅ；ｔａｘｏｎｏｍｙ；ｍｅｃｈａｎｉｓｍ （Ｉ－接第７３页） 参考文献： ［１３阎石．数字电子技术基础（第四版）［Ｍ］．北京：高等教育出版社，１９９８ ［２３钟辟，王峰．ＭＡＴＬＡＢ仿真技术与应用教程［Ｍ］．北京：国防工业出版社，２００４ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ＭＡＴＬＡＢ ｉｎ ｔｈｅ Ｔｅａｃｈｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｉｒｃｕｉｔ ＨＵＡＮＧＦＵ Ｈａｉｙａｎ （１．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｎｏ，Ｎｏｒｔｈｗｅｓｔ Ｎｏｒｍａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， ｌａｎｚｈｏｕ Ｇａｎｓｕ ７３００７０） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ＭＡＴＬＡＢ ｉｎ ｔｈｅ ｔｅａｃｈｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ｄｉｇｉｔａｌ ｃｉｒｃｕｉｔ ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｓａｍｐｌｅ ａｎａｌｙｓｉｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｄｉｇｉｔａｌ ｃｉｒｃｕｉｔ；ｔｅａｃｈｉｎｇ；ＭＡＴＬＡＢ；ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ
