課程設(shè)計(jì)---表決器數(shù)字電路設(shè)計(jì)

1、<p>　　題目 表決器電路設(shè)計(jì)</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　隨著社會(huì)的飛速發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)滲入到社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域。目前，各領(lǐng)域的激烈競爭迫使人們不得不對(duì)辦事效率格外重視，同時(shí)，這也是方便、高效的社會(huì)發(fā)展趨勢(shì)之必需。會(huì)議表決方面亦是如此。表決器所具有的功能使它成為這方面當(dāng)之無愧的選擇。本設(shè)計(jì)正是關(guān)于多數(shù)表決器的設(shè)計(jì)，

2、用于各種場合的投票選舉。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)目的：</b></p><p>　　進(jìn)一步掌握組合邏輯電路和時(shí)序邏輯電路的分析設(shè)計(jì)方法，鞏固課堂上學(xué)到的知識(shí)；</p><p>　　學(xué)習(xí)對(duì)原有電路進(jìn)行改進(jìn)的方法，使電路在設(shè)計(jì)上邏輯更合理，更人性化；</p><p>　　掌握一些常見的數(shù)字電路芯片的使用方法；<

3、;/p><p>　　通過對(duì)電路進(jìn)行改進(jìn)的實(shí)踐，培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)。</p><p><b>　　主要內(nèi)容如下：</b></p><p>　　1、用于十人以下會(huì)議表決，半數(shù)人以上同意通過；</p><p>　　2、考慮棄權(quán)情況，有四人以上棄權(quán)推遲會(huì)議再議；</p><p>　　3、根據(jù)表決情況顯示“否決、通過

4、、再議”字樣；</p><p>　　4、顯示方式自己設(shè)計(jì)。</p><p><b>　　主要方法：</b></p><p>　　將各種元器件通過邏輯門按電路圖有效連接起來，投票信號(hào)由脈沖顯示，通過線路輸入到計(jì)數(shù)器中進(jìn)行累加計(jì)算，將經(jīng)過計(jì)算后的結(jié)果傳送到數(shù)值比較器中，根據(jù)與比較器中事先設(shè)置的數(shù)值進(jìn)行比較，最后輸出投票結(jié)果。</p>

5、<p><b>　　取得結(jié)果：</b></p><p>　　同意人數(shù)大于4即過半，綠燈亮，會(huì)議通過；反對(duì)人數(shù)大于4即過半，紅燈亮，會(huì)議被否決；棄權(quán)人數(shù)過半，黃燈亮，推遲再議。七段顯示譯碼器分別將“同意”、“反對(duì)”、“棄權(quán)”的人數(shù)顯示出來。</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　1 概述……

6、…………………………………………………………</p><p>　　1.1 本人所做工作…………………………………………</p><p>　　1.2 內(nèi)容簡述……………………………………………</p><p>　　1.3 原理框圖……………………………………………</p><p>　　2 系統(tǒng)總體方案及硬件設(shè)計(jì)……………………………………………

7、…</p><p>　　2.1 初步構(gòu)思……………………………………………………</p><p>　　2.2最終設(shè)計(jì)……………………………………………………</p><p>　　2.3硬件設(shè)計(jì)……………………………………………………</p><p>　　2.4實(shí)際設(shè)計(jì)實(shí)施 單元電路的設(shè)計(jì)，元器件選擇電路原理圖……</p>&l

8、t;p>　　3 使用說明……………………………………………………………………</p><p>　　3.1 使用說明……………………………………………………</p><p><b>　　4 課程設(shè)計(jì)體會(huì)</b></p><p>　　4.1心得體會(huì)………………………………………………………</p><p><b&

9、gt;　　參考文獻(xiàn)</b></p><p><b>　　附1：系統(tǒng)原理圖</b></p><p><b>　　1 概述</b></p><p>　　1.1 本人所做工作</p><p>　　在剛開始的設(shè)計(jì)時(shí)，我有些松懈，因?yàn)閯偪吹筋}目，覺得特別簡單，認(rèn)真看了要求過后發(fā)現(xiàn)做起來有些困難，在

10、組長的安排下一些組員分別去不同的地方查閱資料，同時(shí)留下一部分組員仔細(xì)閱讀題目及要求，并仔細(xì)查找書本上最為相近的知識(shí)，聯(lián)系所學(xué)內(nèi)容，盡力做到全面出擊，為下一步的設(shè)計(jì)鋪平道路，使工作可以有效、高速地展開。最后我們整體討論出三種實(shí)施方案，并把這三種方案告訴了程英老師，最后在程英老師的指導(dǎo)下，我們最終確立了現(xiàn)在的方案，我被安排解決輸出部分的電路，考慮到這個(gè)題目的實(shí)際情況，票數(shù)需要顯示出來，我用了七段數(shù)碼顯示器來實(shí)現(xiàn)，最后代表“通過”“否決”“再

11、議”的三種情況，我分別用了三個(gè)不同顏色的發(fā)光二極管來表示。我完成電路后，所有組員一起討論后，最終也確定了我的方案。</p><p><b>　　1.2 內(nèi)容簡述 </b></p><p>　　表決器分三個(gè)部分：“表決數(shù)據(jù)的輸入部分、數(shù)據(jù)控制處理部分、結(jié)果的輸出部分” 。通過這三大部分構(gòu)成了整個(gè)表決器，表決人員表決結(jié)果“同意、否決、棄權(quán)”三個(gè)不同的數(shù)據(jù)用三個(gè)按鈕來分別輸

12、入，經(jīng)過總線送入數(shù)據(jù)控制處理部分電路中，送入的數(shù)據(jù)經(jīng)過計(jì)數(shù)器統(tǒng)計(jì)處理后，再通過數(shù)值比較器進(jìn)行比較，將結(jié)果（通過、否決、推遲再議）不同顏色的信號(hào)燈（紅、黃、綠）輸出。整個(gè)電路中還設(shè)計(jì)了總開關(guān)控制電路的開關(guān)，復(fù)位開關(guān)使得該電路可以在不斷電情況下重復(fù)進(jìn)行表決操作，同時(shí)還設(shè)計(jì)了一個(gè)七段顯示譯碼器來顯示投票結(jié)果。</p><p>　　1.3 原理框圖：</p><p>　　2 系統(tǒng)總體方案及硬件設(shè)

13、計(jì)</p><p><b>　　2.1 初步構(gòu)思</b></p><p>　　拿到設(shè)計(jì)題目時(shí)，我們考慮了設(shè)計(jì)題目的任務(wù)及要求，并且考慮了與實(shí)際情況的結(jié)合，我們開始著手設(shè)計(jì)。怎么設(shè)計(jì)電路？我們決定先從整體入手。查閱資料過程中我們發(fā)現(xiàn)了“三人參加表決，同意或否決”的示例，人數(shù)方面由三人改為九人應(yīng)該容易解決，但如何在輸入中考慮到棄權(quán)的狀態(tài)呢？剛開始我們想用二位二進(jìn)制來表示

14、，但這樣需要考慮的數(shù)據(jù)輸出量極為龐大，而且如此方式設(shè)計(jì)的表決器無通用性可言，所以我們放棄了這種形式的輸入。那么用“0、1、無效”這三種形式是否可以呢？同一個(gè)按鈕同時(shí)顯示這三種狀態(tài)是否合適呢？再三考慮之后我們覺得這樣還是不妥。究竟怎樣才合適？一時(shí)無從著手。</p><p><b>　　2.2 最終設(shè)計(jì)</b></p><p>　　經(jīng)過大量的資料查閱與長時(shí)間的集體討論之

15、后，我們決定以以下方式解決：首先，表決器分三個(gè)部分：“表決數(shù)據(jù)的輸入部分、數(shù)據(jù)控制處理部分、結(jié)果的輸出部分” 。通過這三大部分構(gòu)成了整個(gè)表決器，表決人員表決結(jié)果“同意、否決、棄權(quán)”三個(gè)不同的數(shù)據(jù)用三個(gè)按鈕來分別輸入，經(jīng)過總線送入數(shù)據(jù)控制處理部分電路中，送入的數(shù)據(jù)經(jīng)過計(jì)數(shù)器統(tǒng)計(jì)處理后，再通過比較器將結(jié)果輸出。整個(gè)電路中還設(shè)計(jì)了總開關(guān)控制電路的開關(guān)，復(fù)位開關(guān)使得該電路可以在不斷電情況下重復(fù)進(jìn)行表決操作，同時(shí)還設(shè)計(jì)了一個(gè)七段顯示譯碼器來顯示投

16、票結(jié)果。</p><p><b>　　2.3 硬件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　單次脈沖開關(guān)、高低電平、發(fā)光二極管、電阻、74193芯片、信號(hào)燈、T＇觸發(fā)器、七段顯示譯碼器及各種邏輯門電路。</p><p>　　2.4 實(shí)際設(shè)計(jì)實(shí)施 單元電路的設(shè)計(jì)，元器件選擇電路原理圖</p><p>　　表決數(shù)據(jù)的輸入部分：

17、</p><p>　　表決器主要分三大部分電路：“表決數(shù)據(jù)的輸入部分、數(shù)據(jù)控制處理部分、結(jié)果的輸出部分” ，其中，表決數(shù)據(jù)的輸入部分由于設(shè)計(jì)要求為用于十人以下會(huì)議表決，所以，我們制作了9個(gè)相同的表決輸入器，該輸入器由：“單次脈沖開關(guān)、T＇觸發(fā)器、高低電平、發(fā)光二極管、電阻、信號(hào)燈及各種邏輯門電路”組成，其原理為當(dāng)一個(gè)人要表決時(shí)，按下三個(gè)按鈕中的一個(gè)，產(chǎn)生一個(gè)上升的CP脈沖信號(hào)，與之對(duì)應(yīng)的信號(hào)燈亮，表示此次動(dòng)作有效

18、，脈沖通過傳輸門進(jìn)入總線并輸入到數(shù)據(jù)控制處理部分進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，傳輸門由上一級(jí)輸入電路的輸出脈沖控制，只有當(dāng)上一級(jí)脈沖通過總線后這一級(jí)的傳輸門才能打開使脈沖通過，這樣可以防止各脈沖信號(hào)的相互干擾。另外，還設(shè)置了一個(gè)復(fù)位開關(guān)，通過此開關(guān)可以將此次表決動(dòng)作所處發(fā)打亮的燈熄滅并且使T＇觸發(fā)器輸出為低電平，此時(shí)所有燈熄滅回到初始狀態(tài)。原理圖如下：</p><p><b>　　同意 CP</b>&l

19、t;/p><p><b>　　反對(duì)CP</b></p><p><b>　　棄權(quán)CP</b></p><p><b>　　數(shù)據(jù)控制處理部分：</b></p><p>　　該部分電路我們用到了三個(gè)計(jì)數(shù)器、三個(gè)數(shù)值比較器。其中計(jì)數(shù)器用來統(tǒng)計(jì)“棄權(quán)”“同意”“否定”的人數(shù)。當(dāng)選舉人員按動(dòng)

20、“同意”鍵時(shí)，對(duì)應(yīng)產(chǎn)生CP脈沖信號(hào)，CP脈沖經(jīng)電路傳輸送到第一個(gè)計(jì)數(shù)器上，計(jì)數(shù)器對(duì)“同意”鍵的動(dòng)作次數(shù)即投票數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，然后將計(jì)數(shù)輸出代碼傳輸給數(shù)值比較器。按動(dòng)“否定”及“棄權(quán)”鍵時(shí)同樣道理，由各對(duì)應(yīng)計(jì)數(shù)器對(duì)投票數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)統(tǒng)計(jì)，然后將計(jì)數(shù)結(jié)果傳送給數(shù)值比較器。特別注意的是，其中當(dāng)計(jì)數(shù)器輸出由1001變?yōu)?010時(shí)，其中與門輸出為1，該信號(hào)接至清除端CLR，使計(jì)數(shù)器狀態(tài)立即變?yōu)?000，當(dāng)下一個(gè)計(jì)數(shù)脈沖到達(dá)時(shí)，再由0000變?yōu)?001，繼

21、續(xù)進(jìn)行加1計(jì)數(shù)。這樣既可以防止有人在選舉過程中多次按鍵而使投票票數(shù)多于投票人數(shù)，造成選舉結(jié)果的不公平，又可以實(shí)現(xiàn)投票器的重復(fù)使用而不影響實(shí)際結(jié)果。其電路圖如下：</p><p>　　Q0 Q1 Q2 Q3</p><p><b>　　1 </b></p><p><b>　　0</b></p&

22、gt;<p><b>　　圖1</b></p><p><b>　　備注：</b></p><p>　　74193芯片功能介紹：</p><p><b>　　1．功能表：</b></p><p>　　當(dāng)CLR為高電平時(shí)，計(jì)數(shù)器被清除為“0”；當(dāng)LD為低電平時(shí)，計(jì)數(shù)

23、器被預(yù)置為A、B、C、D端輸入的值；當(dāng)計(jì)數(shù)脈沖由CPU端輸入時(shí)，計(jì)數(shù)器進(jìn)行累加計(jì)數(shù)；當(dāng)計(jì)數(shù)脈沖由CPD端輸入時(shí)，計(jì)數(shù)器進(jìn)行累減計(jì)數(shù)。根據(jù)74193的功能表，如圖 所示邏輯電路實(shí)現(xiàn)模10加法器的功能。其中，LD接邏輯0，CPD接邏輯1，CPU接計(jì)數(shù)脈沖CP，74193工作在累加工作狀態(tài)。</p><p>　　該部分需要結(jié)果顯示部分的信號(hào)反饋，當(dāng)七段顯示數(shù)碼管顯示的人數(shù)相加，如果人數(shù)等于參加表決的人數(shù)，說明此次表

24、決有效；如果不等于參加表決人數(shù)，說明此次表決無效。如果表決有效，棄權(quán)人數(shù)再與四（0100）比較，如果棄權(quán)人數(shù)大于四（0100）則此次會(huì)議表決推遲再議，并輸出一個(gè)信號(hào)控制輸出端輸出相應(yīng)的信號(hào)。如果棄權(quán)人數(shù)小于等于四（0100），則說明此次表決有效，此時(shí)將棄權(quán)人數(shù)與否決人數(shù)通過全加器相加后與同意人數(shù)相比較，當(dāng)同意人數(shù)大于棄權(quán)人數(shù)與否決人數(shù)之和，則輸出相應(yīng)信號(hào)控制輸出端發(fā)出相對(duì)應(yīng)信號(hào)。當(dāng)同意人數(shù)小于棄權(quán)人數(shù)與否決人數(shù)之和，則說明此次表決否決不

25、能被通過，且輸出相應(yīng)信號(hào)控制輸出端發(fā)出相對(duì)應(yīng)信號(hào)。另外設(shè)計(jì)了一個(gè)復(fù)位開關(guān)，控制所有計(jì)數(shù)器使之清零復(fù)位，原理圖如下： </p><p>　　集成數(shù)值比較器7485是4位數(shù)值比較器，其功能表如下：</p><p>　　其引腳圖如下圖所示。該比較器的比較原理和兩位比較器的比較原理相同</p><p><b>　　結(jié)果的輸出部分：</b></p

26、><p>　　該部分由三個(gè)顯示繹碼器、三個(gè)七段顯示譯碼器（7448）、三個(gè)不同顏色的發(fā)光二級(jí)管（紅色、綠色、黃色）及相關(guān)電路組成，三個(gè)顯示譯碼器和七段顯示譯碼器用于顯示“通過、否決、棄權(quán)”的人數(shù)，三個(gè)發(fā)光二級(jí)管分別表示為綠燈（通過）、紅燈（否決）、黃燈（推遲再議），原理圖如下： </p><p><b>　　3使用說明</b></p><p>&

27、lt;b>　　3.1 使用說明：</b></p><p>　　該表決器適合十人以下的會(huì)議表決，每個(gè)人的表決器上面有三個(gè)按鈕，分別代表“同意”“反對(duì)”“棄權(quán)”三種選擇，根據(jù)個(gè)人意愿選擇按鈕后，表決器上面的信號(hào)燈亮著表示投票成功，三個(gè)數(shù)碼顯示器會(huì)顯示出三種情況的票數(shù)。紅燈亮表示決議被否決，黃燈則表示再議，綠燈方為通過。</p><p><b>　　4 心得體會(huì)<

28、;/b></p><p><b>　　4.1 心得體會(huì)</b></p><p>　　表決器電路的工作過程可分為三步：從表決人員處采集得投票的脈沖信號(hào)對(duì)投票脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)與數(shù)值比較器中已存信息比較。</p><p>　　改進(jìn)后的電路不再存在原來電路的缺點(diǎn)：代表可以重復(fù)投票，代表之間的投票相互影響。而且改進(jìn)后的電路還具有原來電路沒有的優(yōu)點(diǎn)：在投

29、票時(shí)間結(jié)束前可以取消剛剛所投的票。</p><p>　　這些都使電路邏輯更合理，設(shè)計(jì)更人性化。</p><p>　　通過這次設(shè)計(jì)，我可以說是受益良多。這個(gè)電路從頭到尾都是我們自己想出來的，在輸入狀態(tài)表示上我們花費(fèi)了很大工夫。</p><p>　　通過這個(gè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，我更加熟練地掌握了一些常見的數(shù)字芯片的使用，還學(xué)到了一些課本上沒出現(xiàn)過的芯片，如數(shù)值比較器（74LS85

30、）。我想，從這兩個(gè)電路的對(duì)比以及改進(jìn)中，也許可以學(xué)到一些創(chuàng)新的方法。</p><p>　　課程設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí),發(fā)現(xiàn),提出,分析和解決實(shí)際問題,鍛煉實(shí)踐能力的重要環(huán)節(jié),是對(duì)學(xué)生實(shí)際工作能力的具體訓(xùn)練和考察過程.隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展的日新日異，數(shù)字電路技術(shù)已經(jīng)成為當(dāng)今必不可少的一門技術(shù)， 在生活中可以說得是無處不在。因此作為二十一世紀(jì)的大學(xué)來說掌握數(shù)字電路的運(yùn)用。</p><p>

31、　　回顧起此次數(shù)字邏輯課程設(shè)計(jì)，至今我仍感慨頗多，的確，從選題到定稿，從理論到實(shí)踐，在一個(gè)星期的日子里，可以說得是苦多于甜，但是可以學(xué)到很多很多的的東西，同時(shí)不僅可以鞏固了以前所學(xué)過的知識(shí)，而且學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過的知識(shí)。通過這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會(huì)服務(wù)，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。在設(shè)計(jì)的

32、過程中遇到問題，可以說得是困難重重，這畢竟第一次做的，難免會(huì)遇到過各種各樣的問題，同時(shí)在設(shè)計(jì)的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對(duì)以前所學(xué)過的知識(shí)理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固。 這次課程設(shè)計(jì)終于順利完成了，在設(shè)計(jì)中遇到了很多問題，最后在陳英老師的辛勤指導(dǎo)下，終于迎刃而解。</p><p>　　經(jīng)過一個(gè)星期的課程設(shè)計(jì)，在與同伴的密切配合下順利地完成該課程設(shè)計(jì)。通過該課程設(shè)計(jì)，收獲頗多。 </p><

33、p>　　一、 對(duì)實(shí)驗(yàn)原理有更深的理解 </p><p>　　通過該課程設(shè)計(jì)，掌握了數(shù)字技術(shù)設(shè)計(jì)，數(shù)字技術(shù)設(shè)計(jì)的基本過程及其各階段的基本任務(wù)，熟悉了表決器設(shè)計(jì)總流程框圖，了解了計(jì)數(shù)器、比較器等的構(gòu)造及其相關(guān)的功能，對(duì)課本上的知識(shí)有了更深的理解。課本上的知識(shí)是機(jī)械的、表面的，通過該設(shè)計(jì)，把原來以為很深?yuàn)W的書本知識(shí)變的更為簡單，對(duì)實(shí)驗(yàn)原理有更深的理解。</p><p>　　二、 對(duì)該

34、理論在實(shí)踐中的應(yīng)用有深刻的理解 </p><p>　　通過把數(shù)字電路，邏輯門按一定順序組合成有效的邏輯電路，知道和理解了該理論在實(shí)際設(shè)計(jì)中是怎樣執(zhí)行的， 對(duì)該理論在實(shí)踐中的應(yīng)用有深刻的理解 。</p><p>　　三、 激發(fā)了學(xué)習(xí)的積極性 </p><p>　　通過該課程設(shè)計(jì)，全面系統(tǒng)的理解了數(shù)字技術(shù)在生活中的運(yùn)用及深入的了解了數(shù)字技術(shù)中常用的元器件工作原理。把死板

35、的課本知識(shí)變得生動(dòng)有趣，激發(fā)了學(xué)習(xí)的積極性。把學(xué)過的數(shù)字技術(shù)的知識(shí)強(qiáng)化，能夠把課堂上學(xué)的知識(shí)通過自己設(shè)計(jì)的課題表示出來，加深了對(duì)理論知識(shí)的理解。以前對(duì)數(shù)字技術(shù)的有關(guān)知識(shí)認(rèn)識(shí)是模糊的，只有概概念上的認(rèn)識(shí)，現(xiàn)在通過自己動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)，從實(shí)踐上認(rèn)識(shí)了運(yùn)用數(shù)字技術(shù)設(shè)計(jì)各種簡單的控制系統(tǒng)，如何協(xié)調(diào)電子電路內(nèi)部各個(gè)部件運(yùn)行，對(duì)電子器件的認(rèn)識(shí)更加深刻。課程設(shè)計(jì)中程序比較復(fù)雜，在調(diào)試時(shí)應(yīng)該仔細(xì)，在電路調(diào)試時(shí)，注意各種信號(hào)是否有競爭冒險(xiǎn)。在這次課程設(shè)計(jì)中，我

36、是按照課程設(shè)計(jì)任務(wù)及要求，結(jié)合平時(shí)所學(xué)到的各種元器件，應(yīng)用邏輯電路的分析方法解決實(shí)際問題。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p><b>　　書、專著：</b></p><p>　　[1] 歐陽星明 《數(shù)字邏輯》武昌：華中科技大學(xué)出版社 2005年3月第2版.</p><p&g