数字逻辑电路课程设计报告表决器数字电路设计.doc

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1、题目 表决器电路设计摘要随着社会的飞速发展，科学技术的应用已经渗入到社会的各个领域。目前，各领域的激烈竞争迫使人们不得不对办事效率格外重视，同时，这也是方便、高效的社会发展趋势之必需。会议表决方面亦是如此。表决器所具有的功能使它成为这方面当之无愧的选择。本设计正是关于多数表决器的设计，用于各种场合的投票选举。设计目的：1、 进一步掌握组合逻辑电路和时序逻辑电路的分析设计方法，巩固课堂上学到的知识；2、 学习对原有电路进行改进的方法，使电路在设计上逻辑更合理，更人性化；3、 掌握一些常见的数字电路芯片的使用方法；4、 通过对电路进行改进的实践，培养创新意识。主要内容如下：1、用于十人以下会议表决

2、，半数人以上同意通过；2、考虑弃权情况，有四人以上弃权推迟会议再议；3、根据表决情况显示“否决、通过、再议”字样；4、显示方式自己设计。主要方法：将各种元器件通过逻辑门按电路图有效连接起来，投票信号由脉冲显示，通过线路输入到计数器中进行累加计算，将经过计算后的结果传送到数值比较器中，根据与比较器中事先设置的数值进行比较，最后输出投票结果。取得结果：同意人数大于4即过半，绿灯亮，会议通过；反对人数大于4即过半，红灯亮，会议被否决；弃权人数过半，黄灯亮，推迟再议。七段显示译码器分别将“同意”、“反对”、“弃权”的人数显示出来。目录1 概述 1.1 本人所做工作1.2 内容简述 1.3 原理框图 2

3、 系统总体方案及硬件设计 2.1 初步构思2.2最终设计2.3硬件设计2.4实际设计实施 单元电路的设计，元器件选择电路原理图3 使用说明 3.1 使用说明4 课程设计体会 4.1心得体会参考文献附1：系统原理图1 概述1.1 本人所做工作在刚开始的设计时，我有些松懈，因为刚看到题目，觉得特别简单，认真看了要求过后发现做起来有些困难，在组长的安排下一些组员分别去不同的地方查阅资料，同时留下一部分组员仔细阅读题目及要求，并仔细查找书本上最为相近的知识，联系所学内容，尽力做到全面出击，为下一步的设计铺平道路，使工作可以有效、高速地展开。最后我们整体讨论出三种实施方案，并把这三种方案告诉了程英老师，

4、最后在程英老师的指导下，我们最终确立了现在的方案，我被安排解决输出部分的电路，考虑到这个题目的实际情况，票数需要显示出来，我用了七段数码显示器来实现，最后代表“通过”“否决”“再议”的三种情况，我分别用了三个不同颜色的发光二极管来表示。我完成电路后，所有组员一起讨论后，最终也确定了我的方案。1.2 内容简述 表决器分三个部分：“表决数据的输入部分、数据控制处理部分、结果的输出部分” 。通过这三大部分构成了整个表决器，表决人员表决结果“同意、否决、弃权”三个不同的数据用三个按钮来分别输入，经过总线送入数据控制处理部分电路中，送入的数据经过计数器统计处理后，再通过数值比较器进行比较，将结果（通过、

5、否决、推迟再议）不同颜色的信号灯（红、黄、绿）输出。整个电路中还设计了总开关控制电路的开关，复位开关使得该电路可以在不断电情况下重复进行表决操作，同时还设计了一个七段显示译码器来显示投票结果。1.3 原理框图：T触发器计数器数值比较器结果显示七段显示译码器脉冲电路2 系统总体方案及硬件设计 2.1 初步构思拿到设计题目时，我们考虑了设计题目的任务及要求，并且考虑了与实际情况的结合，我们开始着手设计。怎么设计电路？我们决定先从整体入手。查阅资料过程中我们发现了“三人参加表决，同意或否决”的示例，人数方面由三人改为九人应该容易解决，但如何在输入中考虑到弃权的状态呢？刚开始我们想用二位二进制来表示，

6、但这样需要考虑的数据输出量极为庞大，而且如此方式设计的表决器无通用性可言，所以我们放弃了这种形式的输入。那么用“0、1、无效”这三种形式是否可以呢？同一个按钮同时显示这三种状态是否合适呢？再三考虑之后我们觉得这样还是不妥。究竟怎样才合适？一时无从着手。2.2 最终设计经过大量的资料查阅与长时间的集体讨论之后，我们决定以以下方式解决：首先，表决器分三个部分：“表决数据的输入部分、数据控制处理部分、结果的输出部分” 。通过这三大部分构成了整个表决器，表决人员表决结果“同意、否决、弃权”三个不同的数据用三个按钮来分别输入，经过总线送入数据控制处理部分电路中，送入的数据经过计数器统计处理后，再通过比较

7、器将结果输出。整个电路中还设计了总开关控制电路的开关，复位开关使得该电路可以在不断电情况下重复进行表决操作，同时还设计了一个七段显示译码器来显示投票结果。2.3 硬件设计单次脉冲开关、高低电平、发光二极管、电阻、74193芯片、信号灯、T触发器、七段显示译码器及各种逻辑门电路。2.4 实际设计实施 单元电路的设计，元器件选择电路原理图表决数据的输入部分：表决器主要分三大部分电路：“表决数据的输入部分、数据控制处理部分、结果的输出部分” ，其中，表决数据的输入部分由于设计要求为用于十人以下会议表决，所以，我们制作了9个相同的表决输入器，该输入器由：“单次脉冲开关、T触发器、高低电平、发光二极管、

8、电阻、信号灯及各种逻辑门电路”组成，其原理为当一个人要表决时，按下三个按钮中的一个，产生一个上升的CP脉冲信号，与之对应的信号灯亮，表示此次动作有效，脉冲通过传输门进入总线并输入到数据控制处理部分进行数据处理，传输门由上一级输入电路的输出脉冲控制，只有当上一级脉冲通过总线后这一级的传输门才能打开使脉冲通过，这样可以防止各脉冲信号的相互干扰。另外，还设置了一个复位开关，通过此开关可以将此次表决动作所处发打亮的灯熄灭并且使T触发器输出为低电平，此时所有灯熄灭回到初始状态。原理图如下： QD 同意 CP QD 反对CP弃权CP QD 数据控制处理部分：该部分电路我们用到了三个计数器、三个数值比较器。

9、其中计数器用来统计“弃权”“同意”“否定”的人数。当选举人员按动“同意”键时，对应产生CP脉冲信号，CP脉冲经电路传输送到第一个计数器上，计数器对“同意”键的动作次数即投票数进行计数，然后将计数输出代码传输给数值比较器。按动“否定”及“弃权”键时同样道理，由各对应计数器对投票数进行计数统计，然后将计数结果传送给数值比较器。特别注意的是，其中当计数器输出由1001变为1010时，其中与门输出为1，该信号接至清除端CLR，使计数器状态立即变为0000，当下一个计数脉冲到达时，再由0000变为0001，继续进行加1计数。这样既可以防止有人在选举过程中多次按键而使投票票数多于投票人数，造成选举结果的不

10、公平，又可以实现投票器的重复使用而不影响实际结果。其电路图如下： Q0 Q1 Q2 Q3 QA QB QC QDCPU 74193 CLRCPD A B C D LD& 1 0图1备注：74193芯片功能介绍：1功能表：输 入输 出CLRLDD C B ACPU CPDQA QB QC QD1000d100d d d dX1 X2 X3 X4d d d dd d d dd dd d 11 0 0 0 0X1 X2 X3 X4累加计数累减计数当CLR为高电平时，计数器被清除为“0”；当LD为低电平时，计数器被预置为A、B、C、D端输入的值；当计数脉冲由CPU端输入时，计数器进行累加计数；当计数脉

11、冲由CPD端输入时，计数器进行累减计数。根据74193的功能表，如图 所示逻辑电路实现模10加法器的功能。其中，LD接逻辑0，CPD接逻辑1，CPU接计数脉冲CP，74193工作在累加工作状态。该部分需要结果显示部分的信号反馈，当七段显示数码管显示的人数相加，如果人数等于参加表决的人数，说明此次表决有效；如果不等于参加表决人数，说明此次表决无效。如果表决有效，弃权人数再与四（0100）比较，如果弃权人数大于四（0100）则此次会议表决推迟再议，并输出一个信号控制输出端输出相应的信号。如果弃权人数小于等于四（0100），则说明此次表决有效，此时将弃权人数与否决人数通过全加器相加后与同意人数相比较

12、，当同意人数大于弃权人数与否决人数之和，则输出相应信号控制输出端发出相对应信号。当同意人数小于弃权人数与否决人数之和，则说明此次表决否决不能被通过，且输出相应信号控制输出端发出相对应信号。另外设计了一个复位开关，控制所有计数器使之清零复位，原理图如下： 集成数值比较器7485是4位数值比较器，其功能表如下：A3 B3A2 B2A1 B1A0 B0IABIABFAB3xxxxxx100A3B2xxxxx100A3=B3A2B1xxxx100A3=B3A2=B2A1B0xxx100A3=B3A2=B2A1=B1A0B0xxx010A3=B3A2=B2A1=B1A0=B0100100A3=B3A2=

13、B2A1=B1A0=B0010010A3=B3A2=B2A1=B1A0=B0xx1001A3=B3A2=B2A1=B1A0=B0110000A3=B3A2=B2A1=B1A0=B0000110其引脚图如下图所示。该比较器的比较原理和两位比较器的比较原理相同VCC A3 B2 A2 A1 B1 A0 B0CT74LS85B3 AB FAB FA=B FAB GND结果的输出部分：该部分由三个显示绎码器、三个七段显示译码器（7448）、三个不同颜色的发光二级管（红色、绿色、黄色）及相关电路组成，三个显示译码器和七段显示译码器用于显示“通过、否决、弃权”的人数，三个发光二级管分别表示为绿灯（通过）、

14、红灯（否决）、黄灯（推迟再议），原理图如下： 计数器七段显示译码器人数结果显示数值比较器发光二极管3使用说明3.1 使用说明：该表决器适合十人以下的会议表决，每个人的表决器上面有三个按钮，分别代表“同意”“反对”“弃权”三种选择，根据个人意愿选择按钮后，表决器上面的信号灯亮着表示投票成功，三个数码显示器会显示出三种情况的票数。红灯亮表示决议被否决，黄灯则表示再议，绿灯方为通过。4 心得体会4.1 心得体会表决器电路的工作过程可分为三步：从表决人员处采集得投票的脉冲信号对投票脉冲进行计数与数值比较器中已存信息比较。改进后的电路不再存在原来电路的缺点：代表可以重复投票，代表之间的投票相互影响。而且

15、改进后的电路还具有原来电路没有的优点：在投票时间结束前可以取消刚刚所投的票。这些都使电路逻辑更合理，设计更人性化。通过这次设计，我可以说是受益良多。这个电路从头到尾都是我们自己想出来的，在输入状态表示上我们花费了很大工夫。通过这个实验设计，我更加熟练地掌握了一些常见的数字芯片的使用，还学到了一些课本上没出现过的芯片，如数值比较器（74LS85）。我想，从这两个电路的对比以及改进中，也许可以学到一些创新的方法。课程设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程.随着科学技术发展的日新日异，数字电路技术已经成为当今必

16、不可少的一门技术， 在生活中可以说得是无处不在。因此作为二十一世纪的大学来说掌握数字电路的运用。回顾起此次数字逻辑课程设计，至今我仍感慨颇多，的确，从选题到定稿，从理论到实践，在一个星期的日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做的，难免会遇到过各

17、种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固。 这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多问题，最后在陈英老师的辛勤指导下，终于迎刃而解。 经过一个星期的课程设计，在与同伴的密切配合下顺利地完成该课程设计。通过该课程设计，收获颇多。 一、 对实验原理有更深的理解 通过该课程设计，掌握了数字技术设计，数字技术设计的基本过程及其各阶段的基本任务，熟悉了表决器设计总流程框图，了解了计数器、比较器等的构造及其相关的功能，对课本上的知识有了更深的理解。课本上的知识是机械的、表面的，通过该设计，把原来以为很深奥的书本知识变的更为简单，对实验原理

18、有更深的理解。二、 对该理论在实践中的应用有深刻的理解 通过把数字电路，逻辑门按一定顺序组合成有效的逻辑电路，知道和理解了该理论在实际设计中是怎样执行的， 对该理论在实践中的应用有深刻的理解 。 三、 激发了学习的积极性 通过该课程设计，全面系统的理解了数字技术在生活中的运用及深入的了解了数字技术中常用的元器件工作原理。把死板的课本知识变得生动有趣，激发了学习的积极性。把学过的数字技术的知识强化，能够把课堂上学的知识通过自己设计的课题表示出来，加深了对理论知识的理解。以前对数字技术的有关知识认识是模糊的，只有概概念上的认识，现在通过自己动手做实验，从实践上认识了运用数字技术设计各种简单的控制系统，如何协调电子电路内部各个部件运行，对电子器件的认识更加深刻。课程设计中程序比较复杂，在调试时应该仔细，在电路调试时，注意各种信号是否有竞争冒险。在这次课程设计中，我是按照课程设计任务及要求，结合平时所学到的各种元器件，应用逻辑电路的分析方法解决实际问题。参考文献 书、专著：1 欧阳星明 数字逻辑武昌：华中科技大学出版社 2005年3月第2版.2电工与数字电子技术实验平顶山：平顶山工学院附1 系统原理图由于每个人的输入电路是相同的，再加上电路图本身太大，所以我们在电路图中只画出一部分（三个）人输入电路。 .