三人多数表决电路.docx

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三人多数表决电路

实验十九三人多数表决电路的设计之宇文皓月创作

一、设计目的

1、掌握用门电路设计组合逻辑电路的方法。

2、掌握用中规模集成组合逻辑芯片设计组合逻辑电路的方法。

3、要求同学们能够根据给定的题目，用几种方法设计电路。

二、设计要求

1、用三种方法设计三人多数表决电路。

2、分析各种方法的优点和缺点。

3、思考四人多数表决电路的设计方法。

要求用三种方法设计一个三人多数表决电路。

要求自拟实验步调，用所给芯片实现电路。

三、参考电路

设按键同意灯亮为输入高电平（逻辑为1），否则，不按键同意 为输入低电平（逻辑为0）。

输出逻辑为1暗示赞成；输出逻辑为0暗示暗示反对。

根据题意和以上设定，列逻辑状态表如表19-1。

表19-1

A

B

C

F

0

0

0

0

0

0

1

0

0

1

0

0

0

1

1

1

1

0

0

0

1

0

1

1

1

1

0

1

1

1

1

1

       由逻辑状态表可知，能使输出逻辑为1的只有四项：

第4、6、7、8  项。

故，表决器的辑逻表达式应是：

         从化简后的逻辑表达式可知，前一项括号中表达的是一个异或门 关系。

因此，作逻辑图如下。

经经常使用来设计组合逻辑电路的MSI芯片主要是：

译码器和数据选择器。

设计步调前几步同上，写出的逻辑函数表达式可以不化简，直接用最小项之和的形式，然后根据题目要求选择合适的器件，而且画出原理图实现。

四、实验设备与器件

本实验的设备和器件如下：

实验设备：

数字逻辑实验箱，逻辑笔，万用表及工具；

实验器件：

74LS00、74LS20、74LS138、74LS153等。

五、实验陈述要求

1、写出具体设计步调，画出实验线路。

2、根据实验结果分析各种设计方法的优点及使用场合。

实验二十序列脉冲检测器的设计

一、设计目的

1、学习时序逻辑电路的设计与调试方法。

2、了解序列脉冲发生器和序列脉冲检测器的功能区别及设计方法。

二、设计要求及技术指标1、设计一个序列脉冲检测器，当连续输入信号110时，该电路输出为1，否则输出为0。

2、确定合理的总体方案。

对各种方案进行比较，以电路的先进性、结构的繁简、成本的高低及制作的难易等方面作综合比较。

自拟设计步调，写出设计过程，选择合适的芯片，完成画出电路图。

3、组成系统。

在一定幅面的图纸上合理规划，通常是按信号的流向，采取左进右出的规律摆放各电路，并标出需要的说明。

注意：

还需设计一个序列脉冲发生器，作为序列脉冲检测器的输入信号。

4、用示波器观察实验中各点电路波形，并与理论值相比较，分析实验结论。

三、设计说明与提示

图20-1串行输入序列脉冲检测器原理框图。

它的功能是：

对输入信号X逐位进行检测，若输入序列中出现“110”，当最后的“0”在输入端出现时，输出Z为“1”；若随后的输出信号序列仍为“110”，则输出端Z仍为“1”。

其他情况下，输出端Z为“0”。

其输入输出关系如下：

时钟CP12345678

输入X01101110

输出Z00010001

调试要点：

1、分块调试，即先调试出序列脉冲发生器的电路，再调试序列脉冲检测器的电路。

2、序列脉冲发生器和序列脉冲检测器应包管同步。

脉冲发生器电路的形式很多，为使电路简单化，可以用十进制计数器的最高位作为输出。

四、实验设备与器件

本实验的设备和器件如下：

实验设备：

数字逻辑实验箱、双踪示波器、逻辑笔，万用表及工具；

实验器件：

74LS00、74LS112、74LS290、555定时器和电阻电容若干。

四、设计陈述要求

1、画出总体原理图及总电路框图。

2、单元电路分析。

3、测试结果及调试过程中所遇到的故障分析。

实验十一多路智力抢答装置

一、实验目的

1、学习数字电路中D触发器、分频电路、多谐振荡器、CP时钟脉冲源等单元电路的综合运用。

2、熟悉多路智力抢答装置的工作原理。

3、了解简单数字系统实验、调试及故障排除方法。

二、实验原理

图11-1为供四人用的智力抢答装置线路，用以判断抢答优先权。

图11-1智力抢答装置原理图

图中F1为四D触发器74LS175，它具有公共置0端和公共CP端,引脚排列见附录；F2为双4输入与非门74LS20；F3是由74LS00组成的多谐振荡器；F4是由74LS74组成的四分频电路，F3、F4组成抢答电路中的CP时钟脉冲源，抢答开始时，由主持人清除信号，按下复位开关S，74LS175的输出Q1～Q4全为0，所有发光二极管LED均熄灭，当主持人宣布“抢答开始”后，首先作出判断的参赛者立即按下开关，对应的发光二极管点亮，同时，通过与非门F2送出信号锁住其余三个抢答者的电路，不再接受其它信号，直到主持人再次清除信号为止。

三、实验设备与器件

1、+5V直流电源；2、逻辑电平开关；

3、逻辑电平显示器；4、双踪示波器；

5、数字频率计；6、直流数字电压表；

7、74LS175、74LS20、74LS74和74LS00。

四、实验内容与步调

1、测试各触发器及各逻辑门的逻辑功能。

2、图11-1接线，抢答器五个开关接实验装置上的逻辑开关、发光二极管接逻辑电平显示器。

3、断开抢答器电路中CP脉冲源电路，单独对多谐振荡器F3及分频器F4进行调试，调整多谐振荡器10K电位器，使其输出脉冲频率约4KHz，观察F3及F4输出波形及测试其频率。

4、试抢答器电路功能

接通+5电源，CP端接实验装置上连续脉冲源，取重复频率约1KHz。

（1）抢答开始前，开关K1、K2、K3、K4均置“0”，准备抢答，将开关S置“0”，发光二极管全熄灭，再将S置“1”。

抢答开始，K1、K2、K3、，K4某一开关置“1”，观察发光二极管的亮、灭情况，然后再将其它三个开关中任一个置“1”，观察发光二极的亮、灭有否改变。

（2）重复

（1）的内容，改变K1、K2、K3、K4任一个开关状态，观察抢答器的工作情况。

（3）整体测试

断开实验装置上的连续脉冲源，接入F3及F4，再进行实验。

五、实验预习要求

若在图11-1电路中加一个计时功能，要求计时电路显示时间精确到秒，最多限制为2分钟，一旦超出限时，则取消抢答权，电路如何改进。

六、实验陈述

1、分析智力抢答装置各部分功能及工作原理。

2、总结数字系统的设计、调试方法。

3、分析实验中出现的故障及解决法子。

实验十二数字电子秒表

一、实验目的

　　1、学习数字电路中JK触发器、时钟发生器及计数、译码显示等单元电路的综合应用。

　　2、学习电子秒表的调试方法。

　　二、实验原理

　　图12-1为电子秒表的电原理图。

按功能分成三个单元电路进行分析。

1、控制电路

图12-1中单元Ⅰ为用集成JK触发器组成的控制电路为三进制计数器，图12-2为三进制计数器的状态转换图。

其中00状态为电子秒表坚持状态,01状态为电子秒表清零状态,10状态为电子秒表计数状态。

JK触发器在电子秒表中的职能是为计数器提供清零信号和计数信号。

注意：

调试的时候先对JK触发器清零。

2、时钟发生器

图12-1中单元Ⅱ为用555定时器构成的多谐振荡器，是一种性能较好的时钟源。

调节电位器RW，使在输出端3获得频率为50HZ的矩形波信号，当JK触发器Q2＝1时，门5开启，此时50HZ脉冲信号通过门5作为计数脉冲加于计数器①的计数输入端CP2。

 4、计数及译码显示

二—五—十进制加法计数器74LS90构成电子秒表的计数单元，如图12-1中单元Ⅲ所示。

其中计数器①接成五进制形式，对频率为50HZ的时钟脉冲进行五分频，在输出端Q3取得周期为0.1S的矩形脉冲，作为计数器②的时钟输入。

计数器②及计数器③接成8421码十进制形式，其输出端与实验装置上译码显示单元的相应输入端连接，可显示0.1～0.9秒；1～9.9秒计时。

注：

集成异步计数器74LS90

74LS90是异步二—五—十进制加法计数器，它既可以作二进制加法计数器，又可以作五进制和十进制加法计数器。

图12-3为74LS90引脚排列，表12-1为功能表。

表12-1

输入

输出

功能

清0

置9

时钟

Q3Q2Q1Q0

R0

（1）、R0

（2）

S9

（1）、S9

（2）

CP1CP2

1

1

0

×

×

0

××

0

0

0

0

清0

0

×

×

0

1

1

××

1

0

0

1

置9

0×

×0

0×

×0

↓1

Q0输出

二进制计数

1↓

Q3Q2Q1输出

五进制计数

↓QA

Q3Q2Q1Q0输出8421BCD码

十进制计数

QD↓

Q0Q3Q2Q1输出5421BCD码

十进制计数

11

不变

保持

通过分歧的连接方式，74LS90可以实现四种分歧的逻辑功能；而且还可借助R0

（1）、R0

（2）对计数器清零，借助S9

（1）、S9

（2）将计数器置9。

其具体功能详述如下：

（1）计数脉冲从CP1输入，Q0作为输出端，为二进制计数器。

（2）计数脉冲从CP2输入，Q3Q2Q1作为输出端，为异步五进制加法计数器。

（3）若将CP2和Q0相连，计数脉冲由CP1输入，Q3、Q2、Q1、Q0作为输出端，则构成异步8421码十进制加法计数器。

（4）若将CP1与Q3相连，计数脉冲由CP2输入，Q0、Q3、Q2、Q1作为输出端，则构成异步二五混合进制计数器。

（5）清零、置9功能。

1）异步清零

当R0

（1）、R0

（2）均为“1”；S9

（1）、S9

（2）中有“0”时，实现异步清零功能，即Q3Q2Q1Q0＝0000。

2）置9功能

当S9

（1）、S9

（2）均为“1”；R0

（1）、R0

（2）中有“0”时，实现置9功能，即Q3Q2Q1Q0＝1001。

三、实验设备

1、＋5V直流电源；2、双踪示波器；

3、直流数字电压表；4、数字频率计；

5、单次脉冲源；6、连续脉冲源；

7、逻辑电平开关；8、逻辑电平显示器；

9、译码显示器；10、74LS00×2、555×1、74LS90×3和74LS112、电位器、电阻和电容若干。

四、实验内容与步调

由于实验电路中使用器件较多，实验前必须合理安插各器件在实验装置上的位置，使电路逻辑清楚，接线较短。

实验时，应依照实验任务的次序，将各单元电路逐个进行接线和调试，即分别测试基本RS触发器、单稳态触发器、时钟发生器及计数器的逻辑功能，待各单元电路工作正常后，再将有关电路逐级连接起来进行测试……，直到测试电子秒表整个电路的功能。

这样的测试方法有利于检查和排除故障，包管实验顺利进行。

1、控制电路（JK触发器）的测试

测试方法为:

加三个单脉冲,看是否完成类似图12-2的三个有效状态的一次循环。

2、时钟发生器的测试

测试方法参考实验十五，用示波器观察输出电压波形并丈量其频率，调节RW，使输出矩形波频率为50Hz

3、计数器的测试

（1）计数器①接成五进制形式，RO

（1）、RO

（2）、S9

（1）、S9

（2）接逻辑开关输出插口，CP2接单次脉冲源,CP1接高电平“1”，Q3～Q0接实验设备上译码显示输入端D、C、B、A,按表12-1测试其逻辑功能，记录之。

（2）计数器②及计数器③接成8421码十进制形式，同内容

（1）进行逻辑功能测试。

记录之。

（3）将计数器①、②、③级连，进行逻辑功能测试。

记录之。

4、电子秒表的整体测试

各单元电路测试正常后，按图12-1把几个单元电路连接起来，进行电子秒表的总体测试。

加三个单脉冲,观察是否工作在三个有效循环状态（清零、计数、停止）。

注意：

三个有效循环状态的顺序不克不及错。

5、电子秒表准确度的测试

利用电子钟或手表的秒计时对电子秒表进行校准。

五、预习陈述

1、复习数字电路中JK触发器，时钟发生器及计数器等部分内容。

2、除了本实验中所采取的时钟源外，选用另外两种分歧类型的时钟源，可供本实验用。

画出电路图，选取元器件。

3、列出电子秒表单元电路的测试表格。

4、列出调试电子秒表的步调。

六、实验陈述

1、总结电子秒表整个调试过程。

2、分析调试中发现的问题及故障排除方法。