四人表决器的设计 课程设计报告Word下载.docx
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其二方案一也大大减少了连线的交叉程度,方案二中因为一个芯片中含有几个与非门,只用一个又太浪费,全部用连线就会有很多交叉,使得用protel布线时带来很大的困难。
所以综合以上两个原因我们选择了方案一。
2、分析与设计
2、1译码器结构分析
四人表决器即要求四个输入端,三个球迷用三线-八线的译码器,但教练的身份比较特别,为使电路简单就直接接逻辑开关[1]。
74HC138是3线-8线译码器,其功能表如表1所示。
该译码器有3位二进制输入A0,A1,A2,它们共有8种状态的组合,即可译出8个输出信号Y0-Y7,输出为低电平有效。
此外,还设计了E3、E2和E13个是能输入端,为电路功能的扩展提供了方便。
由功能表可知,当E3=1,且E2=E1=0时,译码器处于工作状态[2]。
由功能表可得:
Y0=E3*E2*E1*A2*A1*A0
根据各输出的逻辑表达式可以写出最初的逻辑表达式,根据学校元件库能提供的元件,对逻辑表达式化简,于是最终确定完成本次设计的所有元器件,然后画出原理图,见图1
该表清楚的表达出74HC138的逻辑功能,即三输入八输出和使能端的有效电平,同时说明了74HC138的工作状态和输出有效电平。
由74HC138译码器和几个非门,或非门和与门组成的原理图电路,接通电源就进入工作状态,通过开关导通或打开表示输入各评委的投票结果,后面通过发光二极管输出并显示投票结果。
表1:
74HC138译码器功能表
输入
输出
E3E2E1
A2A1A0
Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7
XHX
XXH
LXX
HLL
XXX
LLL
LLH
LHL
LHH
HLH
HHL
HHH
HHHHHHHH
LHHHHHHH
HLHHHHHH
HHLHHHHH
HHHLHHHH
HHHHLHHH
HHHHHLHH
HHHHHHLH
HHHHHHHL
设逻辑A表示教练,B,C,D表示三个球迷,L表示投票结果,赞成用1表示,反对用0表示,通过用1表示,不通过用0表示,根据题意列真值表如下:
该真值表通过各个逻辑A、B、C、D的不同取值反映出输出L的各种状态。
不同的输入可以得到相应的输出结果即各个表决结果。
表2:
原理图的真值表
ABCD
L
0000
0001
0010
0011
0100
0101
0110
0111
1000
1001
1010
1011
1100
1101
1110
1111
0010111
1
图2:
74HC138引脚图[3]
该引脚图能够帮助我们对74HC138各个引脚连接时清楚各个引脚的功能。
2、2框图分析
2、3电路图生成
根据以上分析以及它的功能表,真值表和框图分析可以设计出如下的电路图:
图3:
工作原理接线图
3调试及结果
3、1原理分析
工作过程:
由主持人接通电源表示投票开始,开关S1,S2,S3,S4分别表示教练A和球迷B,C,D.开关打到低电平时表示不同意,高电平表示同意。
即按下开
关就表示同意,不同意就不按开关。
开关S1不接译码器而是直接和译码器的输出端组成与非和或非。
B,C,D分别接译码器的三个输入端。
能同意的状态有三种情况:
(1)当B,C,D三个球迷都同意按下开关时不管教练是否同意都可以通过,所以此时只要Y7输出直接接非门,因为Y7是低电平有效[4],接非门后输出结果为高电平灯亮为同意。
(2)当教练按下开关而球迷中只有两人按时,译码器输出端Y3,Y5,Y6为有效电平(低电平),此时三线接入或非门中,再与A线一起接入与门后输出结果为高电平,此结果表示同意。
(3)当教练同意前提条件下,球迷只有一人同意时也表示投票结果通过,此时译码器的Y1,Y2,Y4输出端为有效电平(低电平),此时三线接入或非门中,与非门的输出结果为高电平再与A线一起接入与门中,结果为高电平。
最后可分别把上述三种情况的输出一起接入或门中,或门的最终输出接发光二极管,灯亮的话就表示投票通过。
3、2调试及结果
所以上面的三种灯亮的情况分别是:
(1)
四人都同意:
S1,S2,S3,S4都接通;
只教练不同意,球迷都同意:
S1不接通,S2,S3,S4都接通。
(2)在教练同意的前提下(S1接通)球迷有两人同意:
S2,S3接通,S4不接通;
S3,S4接通,S2不接通;
S2,S4接通,S3不接通。
(3)在教练同意的前提下(S1接通)球迷只有一人同意:
S2接通,S3,S4不接通;
S3接通,S2,S4不接通;
S4接通,S2,S3不接通。
用到的非门,或非门,与门等都可以通过芯片来实现。
这样就大大简化了电路,也使得我们熟悉了怎么使用这些芯片。
4、总结与致谢
4.1体会
通过这次的设计,使我们明白了四人表决器电路的基本原理,了解了74LS138,74HC04(非门),74HC02(或非门),74HC08(与门)。
四块芯片的功能,也使我们明白了实际电路和设计电路的区别,有好多东西并不是我们想象的那么简单,电路原理看起来很简单,但实际动手却感觉非常困难,这次设计让我们认识了这点。
再者,这次设计实验让我们对理论知识有了更深刻的理解。
4.2建议:
对这次设计实验让我们认识到我们的动手能力和思维能力不足,希望以后常开展这种设计性的实验。
再次,希望下次实验老师能够多提供参考资料,多帮我们解决疑惑问题,以便更快更高质量的完成实验。
4.3致谢
在这次设计过程中得到了很多的帮助,包括李新君老师、刘永贵老师以及钟明生老师的指导,还有同学的建议,在这里特意表示衷心的感谢。
如果仅凭自己一己之力是很难完成这次设计的。
还要那些查询了的网站和参考文献提供了宝贵资料,在这里一一表示感谢!
参考文献
[1]康华光.《电子技术基础数字部分(第五版)》,[M].北京:
高等教育出版社,2006年.
[2]金维香、谢玉梅.《电子测试技术》,[M].长沙:
湖南大学出版社,2004年.
[3]杨碧石.《电子技术实训教程》,[M].北京:
电子工业出版社,2005年.
[4]彭介华.《电子技术课程设计指导》,[M].上海:
高等教育出版社,2007年.
附录
附录一用到的器材
附表1器材清单
型号/名称
数量
备注
74LS138
38译码器
74HC04
非门
74HC02
或非门
74HC08
与门
开关
4
发光二极管
附录二方案一中原理图
附图1总原理图
附录三PCB图
附图2原理图的布线图
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