數(shù)電課程設(shè)計(jì)---八人表決器

1、<p><b>　　八人表決器</b></p><p>　　一、設(shè)計(jì)任務(wù) </p><p><b>　　八人表決器 </b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)要求</b></p><p>　　設(shè)計(jì)一個(gè)8人表決器，表

2、決輸入采用自恢復(fù)按鍵（即點(diǎn)動(dòng)后能夠自動(dòng)復(fù)位的那種）表決結(jié)果用數(shù)碼管顯示：幾人同意，幾人反對(duì)，幾人棄權(quán)。</p><p><b>　　三、設(shè)計(jì)內(nèi)容</b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)思想</b></p><p>　　本次設(shè)計(jì)的八人表決器，是一種代表投票或舉手表決的表決裝置。表決時(shí)，投票人只要撥動(dòng)各自表決器上“贊成”“反

3、對(duì)”“棄權(quán)”的按鈕，表決結(jié)果欄上即顯示出表決結(jié)果。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)說(shuō)明</b></p><p>　　在八人表決器中8個(gè)人操作三段撥碼開(kāi)關(guān)來(lái)表示自己的意愿，如果對(duì)某決議同意，每人撥動(dòng)撥碼開(kāi)關(guān)的第一個(gè)滑鍵，不同意就撥動(dòng)第二個(gè)滑鍵，棄權(quán)就撥動(dòng)第三個(gè)滑鍵。表決結(jié)果通過(guò)數(shù)碼管顯示幾人同意，幾人反對(duì)，幾人棄權(quán)。</p><p>　　系統(tǒng)方

4、案與電路結(jié)構(gòu)框圖</p><p><b>　　表3.3.1</b></p><p>　　（注：表中“+”表示同意，“-”表示反對(duì)，“*”表示棄權(quán)。）</p><p>　　表格3.3.1中A0~A7分別代表八人的投票選擇，為表決器的輸入項(xiàng)，且順序不定。X，Y，Z則代表計(jì)數(shù)的結(jié)果，以十進(jìn)制數(shù)表示，為表決器的輸出項(xiàng)。X，Y，Z所指的意義分別為&quo

5、t;同意","反對(duì)","棄權(quán)"?？紤]到八人表決器共有 種情況，因此在表3.3.1中沒(méi)有羅列全部情況。</p><p>　　按照以上表格的統(tǒng)計(jì)，進(jìn)行如下的電路結(jié)構(gòu)框圖設(shè)計(jì)。</p><p><b>　　圖3.3.1</b></p><p>　　圖3.3.1為八人表決器整體邏輯電路結(jié)構(gòu)框圖。首先表

6、決者通過(guò)自己的抉擇對(duì)開(kāi)關(guān)進(jìn)行操作，從而得到一系列高低電平信號(hào)，然后將信號(hào)送入到投票數(shù)的統(tǒng)計(jì)電路，通過(guò)該電路的計(jì)算，將計(jì)算結(jié)果送入到表決結(jié)果顯示電路。最后人們可以從表決結(jié)果顯示電路的數(shù)碼管上直觀地看到表決后的結(jié)果。</p><p>　　各部分電路原理圖的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　4.1選擇開(kāi)關(guān)電路</b></p><p>　　由于要表示同

7、意、反對(duì)和棄權(quán)三種狀態(tài)，所以電路上選擇三段撥碼開(kāi)關(guān)作為輸入按鈕。三段撥碼開(kāi)關(guān)的一端全部連接高電平，另一端按照同意、反對(duì)和棄權(quán)分別將信號(hào)送入到投票數(shù)的統(tǒng)計(jì)電路中。向AL1~PA3共24個(gè)輸入端輸入同意，反對(duì)的信號(hào)和棄權(quán)的信號(hào)。具體電路連接見(jiàn)下圖：</p><p><b>　　圖4.2.1</b></p><p>　?。ㄗⅲ簣D中“AL”代表同意，“AG”代表反對(duì)，“PS”

8、代表?xiàng)墮?quán)。）</p><p>　　4.2投票數(shù)的統(tǒng)計(jì)電路</p><p>　　信號(hào)通過(guò)投票數(shù)的統(tǒng)計(jì)電路分別計(jì)算同意的信號(hào)值二進(jìn)制數(shù)值，反對(duì)的信號(hào)值二進(jìn)制數(shù)值和棄權(quán)的信號(hào)值二進(jìn)制數(shù)值。已知74LS183雙全加器的功能是在半加器的基礎(chǔ)上，在將兩個(gè)多位二進(jìn)制數(shù)相加時(shí)，除了最低位以外，每一位都考慮來(lái)自低位的進(jìn)位，即將兩個(gè)對(duì)應(yīng)位的加數(shù)和來(lái)自低位的進(jìn)位3個(gè)數(shù)相加。</p><p&g

9、t;　　投票統(tǒng)計(jì)電路按照同意，反對(duì)和棄權(quán)分為三個(gè)功能相同但表示不同的三個(gè)電路。由于功能是相同的，所以只解釋一個(gè)電路即可。具體電路連接見(jiàn)圖4.2.1。</p><p>　　第一步，對(duì)8個(gè)輸入信號(hào)利用2個(gè)74LS183對(duì)其兩兩相加得到4個(gè)兩位二進(jìn)制數(shù)，即圖中的U12與U13。</p><p>　　第二步，利用1個(gè)74LS183（U14）組合成2位串行進(jìn)位加法器，處理第一步得到的4個(gè)兩位二進(jìn)制數(shù)

10、，計(jì)算得到1個(gè)三位二進(jìn)制數(shù)；圖中U15完成的計(jì)算和U14相同。</p><p>　　最后利用1個(gè)半74LS183組合成3位串行進(jìn)位加法器，處理第二步得到的2個(gè)三位二進(jìn)制數(shù)，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變成一個(gè)BCD碼。該BCD碼輸出到表決結(jié)果顯示電路。</p><p><b>　　圖4.2.1</b></p><p>　　圖中的電阻R的作用是：在該撥碼開(kāi)關(guān)無(wú)輸入的

11、時(shí)候，將74LS183的輸入端下拉到地，以此使輸入的邏輯為0。 </p><p>　　4.3表決結(jié)果顯示電路</p><p>　　通過(guò)CD4511譯碼器將計(jì)算出來(lái)的BCD碼譯碼，并驅(qū)動(dòng)共陰極數(shù)碼管進(jìn)行顯示。</p><p><b>　　八人表決器仿真圖</b></p><p>　　使用Proteus7.0仿真軟件，

12、對(duì)八人表決器進(jìn)行仿真。在圖5.1仿真中，一號(hào)和二號(hào)投票人選擇同意，三號(hào)、四號(hào)、五號(hào)投票人選擇反對(duì)，剩下的投票人選擇棄權(quán)。所以結(jié)果應(yīng)該是2人同意，3人反對(duì)，3人棄權(quán)。圖5.2顯示最后的投票人數(shù)結(jié)果。具體電路見(jiàn)圖5.1和圖5.2。</p><p><b>　　圖5.1</b></p><p><b>　　圖5.2</b></p><

13、;p><b>　　八人表決器原理圖</b></p><p>　　具體電路見(jiàn)圖6.1。</p><p><b>　　圖6.1</b></p><p>　　八人表決器PCB分層打印圖</p><p>　?。?）先設(shè)置板子尺寸為90mm*80mm，并設(shè)置電路板原點(diǎn)。然后按照電路板的</p>

14、;<p>　　外形，在禁止布線(xiàn)層上畫(huà)出電路板的邊緣。</p><p>　?。?）將原理圖的數(shù)據(jù)導(dǎo)入PCB圖紙中，然后進(jìn)行布局。</p><p>　?。?）設(shè)置信號(hào)線(xiàn)寬為15mil，5V電源線(xiàn)選用35mil，電源地線(xiàn)線(xiàn)寬選擇</p><p>　　20mil-40mil，安全間距為默認(rèn)的10mil。</p><p>　　（4）完成布

15、線(xiàn)后，先進(jìn)行滴淚，然后進(jìn)行覆銅。</p><p>　?。?）最后將禁止布線(xiàn)層轉(zhuǎn)為機(jī)械層。</p><p>　　本設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)的是雙面板，具體電路見(jiàn)圖7.1,7.2和7.3：</p><p><b>　　圖7.1</b></p><p><b>　　圖7.2</b></p><p>

16、;<b>　　圖7.3</b></p><p>　　8. 所用到的元器件</p><p>　　雙進(jìn)位保留全加器74LS183和CD4511功能表及引腳圖</p><p>　　9.1雙進(jìn)位保留全加器74LS183</p><p>　　74LS183為兩個(gè)獨(dú)立的雙進(jìn)位保留全加器，共有54/74H183,54LS183/74

17、LS183兩種線(xiàn)路結(jié)構(gòu)形式。其功能表和引腳圖見(jiàn)圖9.1.1和圖9.1.2。</p><p>　　圖9.1.1 圖9.1.2</p><p>　　9.2 七段碼譯碼器CD4511</p><p>　　CD4511 是一片 CMOS BCD—鎖存/7 段譯碼/驅(qū)動(dòng)器，用于驅(qū)動(dòng)共陰極LED</p&g

18、t;<p>　?。〝?shù)碼管）顯示器的 BCD 碼—七段碼譯碼器。具有BCD轉(zhuǎn)換、消隱和鎖存</p><p>　　控制、七段譯碼及驅(qū)動(dòng)功能的CMOS電路能提供較大的拉電流。可直接驅(qū)動(dòng)</p><p>　　共陰LED數(shù)碼管。其真值表見(jiàn)圖9.2.1：</p><p><b>　　圖9.2.1</b></p><p>

19、;<b>　　四、設(shè)計(jì)總結(jié)</b></p><p>　　通過(guò)對(duì)表決器的的設(shè)計(jì)，仿真，實(shí)驗(yàn)，終于完成了設(shè)計(jì)與制作表決器的流程，并達(dá)到了預(yù)期的效果，實(shí)現(xiàn)了八人投票表決器的功能。</p><p>　　在這次設(shè)計(jì)過(guò)程中，我遇到了很多問(wèn)題。首先在設(shè)計(jì)原理圖時(shí)，需要扎實(shí)的理論知識(shí)，還要確保設(shè)計(jì)所需要的芯片和器件實(shí)驗(yàn)室有。經(jīng)過(guò)翻閱課本，分析原理，請(qǐng)教實(shí)驗(yàn)室的師兄和老師，最終確立了本

20、方案。</p><p>　　通過(guò)這次數(shù)字電路設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，讓我學(xué)到了很多，不僅鞏固了上學(xué)期學(xué)習(xí)的數(shù)字電路的知識(shí)，培養(yǎng)了我動(dòng)手的能力，更開(kāi)拓了我的思維，讓我學(xué)會(huì)了更全面的去思考，分析，解決問(wèn)題，讓我懂得了對(duì)待科學(xué)必須要有認(rèn)真，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度。希望學(xué)院以后能多給我們這樣的實(shí)踐機(jī)會(huì)。</p><p><b>　　五、參考資料</b></p><p>　　[