三人表决器设计.doc

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

目 录

1课程设计的目的 1
2 课程设计的任务与要求 1
3 设计方案与论证 2
3.2 表决方案的选择 2
3.3显示方案的选择 3
4 设计原理及功能说明 3
4.1 三人表决器的原理框图 3
4.2 三人表决器基本原理图 4
5 单元电路的设计 4
5.1 触发电路设计 4
5.2 表决电路设计 5
5.3 计数部分电路设计 6
6 硬件的制作与调试 7
6.1 硬件的制作 7
6.2 硬件的调试 8
7 总结 8
参考文献 10
附录1：总体电路原理图 11
附录2：元器件清单 12

2

1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。
9、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。
3.3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：

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：

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：

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：

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：

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
两周的课程设计结束了，在这次的课程设计中不仅检验了我所学习的知识，也培养了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。在设计过程中，与同学分工设计，和同学们相互探讨，相互学习，相互监督。学会了合作，学会了运筹帷幄，学会了宽容，学会了理解，也学会了做人与处世。课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，着是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程．”千里之行始于足下”，通过这次课程设计，我深深体会到这句千古名言的真正含义．我今天认真的进行数电课程设计，学会脚踏实地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础。通过这次数电课程设计，本人在多方面都有所提高，综合运用本专业所学课程的理论和生产实际知识进行一次数电课程三人表决器设计工作的实际训练从而培养和提高学生独立工作能力，巩固与扩充了数电中的逻辑电路在现实的运用，掌握了数电课程设计的方法和操作步骤，了解了逻辑电路的基本结构，提高了计算能力，绘图能力，熟悉了规范和标准，同时各科相关的课程都有了全面的复习，独立思考的能力也有了提高。在这次设计过程中，体现出自己在数电课程设计中的能力以及综合运用知识的能力，体会了学以致用、突出自己劳动成果的喜悦心情，从中发现自己平时学习的不足和薄弱环节，从而加以弥补。在此感谢我们指导老师.，老师严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样；老师循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪。这次模具设计的每个实验细节和每个数据，都离不开老师您的细心指导。而您开朗的个性和宽容的态度，帮助我能够很顺利的完成了这次课程设计。同时感谢对我帮助过的同学们，谢谢你们对我的帮助和支持，让我感受到同学的友谊。

参考文献
[1] 江晓安，董秀峰．数字电子技术（第三版），西安电子科技大学出版社，2008
[2] 陈梓城．实用电子电路设计与调试，北京：中国电力出版社，2006
[3] 张旭东．数字电路和数字系统实验与课程设计实训教程，人民邮电出版社出版，2009
[4] 贾更新．电子技术实验与课程设计，西北工业大学出版社，2010
[5] 李维．数字电路课程设计及实验，大连理工大学出版社，2008
[6] 谈世哲，《Protel DXP2004电路设计基础与典型范例》北京：电子工业出版社，2007
[7] 童诗白、华成英，《模拟电子技术基础（第四版）》高等教育出版社，2006
[8] 李伟鹏，《电工与电子技术实验教程》北京：科学出版社，2002

附录1：总体电路原理图

附录2：元器件清单
元件名称
规格
数量
74ls74
双D触发器
2
74ls08
双输入4与门
1
74hc4075
三输入3或门
1
74ls373
锁存器
3
74ls161
计数器
1
74ls247
译码器
1
电阻
330Ω
7
电阻
1K
1
点动开关

4
点动按键

1
绿色5mmLED

1
共阳数码管

1

12