三人表决器设计

西安电子科技大学《数字电子技术》课程设计题目三人表决器设计学生姓名专业班级通信工程学号2011院（系）信息工程学院指导教师邓国辉完成时间2013年11月29日手机号码1目录1课程设计的目的............................................................................................................12课程设计的任务与要求...........................................................................................13设计方案与论证...........................................................................................................23.2表决方案的选择...............................................................................................23.3显示方案的选择................................................................................................34设计原理及功能说明................................................................................................34.1三人表决器的原理框图...............................................................................34.2三人表决器基本原理图...............................................................................35单元电路的设计...........................................................................................................45.1触发电路设计....................................................................................................45.2表决电路设计....................................................................................................55.3计数部分电路设计.........................................................................................66硬件的制作与调试.....................................................................................................76.1硬件的制作.........................................................................................................76.2硬件的调试.........................................................................................................87总结.....................................................................................................................................8参考文献..............................................................................................................................102附录1：总体电路原理图...........................................................................................11附录2：元器件清单.....................................................................................................1211课程设计的目的1、记住逻辑代数的基本定律和常用公式；2、会用公式法和卡诺图法化简逻辑函数；3、会识别、选购常用电路元、器件，掌握常用电路元器件的检测方法；4、掌握逻辑门电路的逻辑功能与主要参数的测试和使用方法；5、能合理利用门电路设计表决器；6、能熟练掌握电路原理，及时调试和排除故障。2课程设计的任务与要求1、熟悉各集成逻辑元件的性能和设置元件的参数。2、对电路图的原理进行分析，并对原理图进行改良，用仿真软件进行仿真调试，弄清楚电路的工作原理。3、元件安装符合工艺要求，既考虑其性能又应美观整齐。焊接元件要注意焊点的圆润。4、对元件的性能进行评估和替换、用性能和使用范围更好，更常用的元件进行替换，使自己实际的元件更接近实际使用。5、学习数字逻辑电路的设计方法。6、熟知74ls74、74ls08、74HC4075、74ls373各引脚的功能及内部结构。7、学会使用各集成芯片组成逻辑电路。8、学会真值表与逻辑表达式及的转换，能根据化简后的逻辑表达式画出逻辑电路。29、完成“三人表决器”的逻辑设计，及组合电路的设计。10、完成“三人表决器”的安装与调试，及设计报告。3设计方案与论证3.1触发方案的选择触发方案的论证与选择：方案一：采用单片机作为触发器，经济实惠，性能稳定，电路简单，其中STC15F104W八引脚就足以满足整个方案的设计要求。方案二：采用“D触发器”，连接电路较为复杂，当不级联第二级时输出状态较为稳定，当输出有负载时输出信号不稳定，必须加合适的上拉或者下拉电阻，才能稳定输出。综合考虑，若选择单片机，程序设计对于没有学习过单片机的我们，无疑是一个难题，而且不满足数电课程设计的要求。因而选择方案二，芯片选择较为经济的74ls74。3.2表决方案的选择表决方案的论证与选择：方案一：选用三个与非门及一个三输入与非门。方案二：选用三个与门及一个三输入或门。两种方案的的复杂程度差不多，连接电路的设计也差不多，然而考虑到作品的性价比，第二种方案较为经济，综合考虑选择方案二。33.3显示方案的选择显示方案的论证与选择：方案一：采用液晶显示，如较为经济的LCD1602。方案二：选择计数器加译码器，再用数码管显示。方案一较为美观，显示效果好，，不过不易操控，而且不如方案二直观更增加了设计成本，综合考虑选择方案二。4设计原理及功能说明4.1三人表决器的原理框图原理框图如图4-1所示：表决通过显示触发计数译码显示图4-1原理方框图4.2三人表决器基本原理图三人就表决器的电路原理图如图4-2所示：4D2Q5CLK3Q6S4R1U1:A74LS74D12Q9CLK11Q8S10R13U1:B74LS74D2Q5CLK3Q6S4R1U2:A74LS74123U3:A74LS08456U3:B74LS089108U3:C74LS08D1LED-YELLOWD03Q02D14Q15D27Q26D38Q39D413Q412D514Q515D617Q616D718Q719OE1LE11U574LS373D03Q02D14Q15D27Q26D38Q39D413Q412D514Q515D617Q616D718Q719OE1LE11U674LS373D03Q02D14Q15D27Q26D38Q39D413Q412D514Q515D617Q616D718Q719OE1LE11U774LS373D03Q014D14Q113D25Q212D36Q311RCO15ENP7ENT10CLK2LOAD9MR1U874ALS161R11kA7QA13B1QB12C2QC11D6QD10BI/RBO4QE9RBI5QF15LT3QG14U974LS247R2330RR3330RR4330RR5330RR6330RR7330RR8330R19128U4:A74HC4075图4-2电路原理图5单元电路的设计5.1触发电路设计触发电路采用双D触发器的“74系列芯片”74ls74，触发电路如图5-1所示：5D2Q5CLK3Q6S4R1U2:A7474R1100输出图5-1触发电路原理图5.2表决电路设计采用双输入4与门芯片74ls08及三输入三或门芯片74HC4075来实现表决功能，并用绿色LED的亮灭来表示表决是否通过。该部分电路原理图如图5-2所示：6D1LED-YELLOW123U1:A74LS08456U1:B74LS089108U1:C74LS08R133019128U3:A74HC4075输入输入输入图5-2表决部分电路原理图5.3计数部分电路设计计数部分是记录“通过”的人数，采用锁存器74ls373发送触发脉冲，用74ls161计数器记录脉冲数，再用74ls247进行译码，用数码管显示。计数部分电路原理图如图5-3所示：7D03Q02D14Q15D27Q26D38Q39D413Q412D514Q515D617Q616D718Q719OE1LE11U574LS373D03Q02D14Q15D27Q26D38Q39D413Q412D514Q515D617Q616D718Q719OE1LE11U674LS373D03Q02D14Q15D27Q26D38Q39D413Q412D514Q515D617Q616D718Q719OE1LE11U774LS373D03Q014D14Q113D25Q212D36Q311RCO15ENP7ENT10CLK2LOAD9MR1U874ALS161R11kA7QA13B1QB12C2QC11D6QD10BI/RBO4QE9RBI5QF15LT3QG14U974LS247R2330RR3330RR4330RR5330RR6330RR7330RR8330R按键脉冲输入按键脉冲输入按键脉冲输入计数器清零图5-3计数部分电路原理图6硬件的制作与调试6.1硬件的制作我们分别根据各芯片的原理及应用，认真地校对和确认。确认无误后，再用万用表测定了各个电阻的电阻值，确保了每一个电子元件无损坏。然后根据设计原理图进行电路布局和布线。我们考虑到电阻和电容的体积小，耐高温，所以我们将电阻和点动开关等小体积元件先焊在电路板上，这样避免了出现焊接小体积元件时操作不方便或8者因温度过高损坏元件的问题。焊接过程中，将电路板夹在两本课本之间，固定住了电路板，避免焊接时电路板移动对焊接质量造成影响。为了避免电烙铁长时间通电导致温度持续较高，缩短了电烙铁的寿命，因此，电烙铁每通电半小时便断开一小段时间。为了节省焊锡，不造成资源浪费，在焊接过程中，在保证能够固定元件并且不出现虚焊的情况下，尽量少用了焊锡。6.2硬件的调试首先，给电路通电，点击按键，观察输出结果是否正常，多测试几测看结果是否一致，且正常。如果不正常，用示波器及万用表一级级检查输出是否正常，查找原因。7总结两