基于Multisim五人表决器设计.docx
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基于Multisim五人表决器设计
摘要:
本次课程设计的目的是作出一个五人表决器,要求能实现五人表决器的基本功能。
采用了组合电路的设计方法,首先根据表决器的功能写出真值表,得出输出的表达式,再根据卡诺图,得到最简的表达式。
然后使用Multisim设计出原理图,仿真能得到正确的结果。
关键词:
五人表决器、74LS283N、7485N、译码显示、表决
一、设计目的:
(1)、熟悉集成电路的引脚安排。
(2)、掌握Multisim的基本用法。
(3)、掌握74LS283N、7485N等芯片的逻辑功能和译码显示器的使用方法。
(4)、熟悉五人表决器的组成和工作原理。
(5)、熟悉五人表决器的设计。
二、设计思路:
(1)、设计表决器的工作电路。
(2)、设计输入电路。
(3)、设计清零电路。
(4)、设计显示输出电路。
三、设计过程:
3.1整体设计思路
本次设计的五人表决器根据其实现的功能要求,大概可以分为四大方面:
一是5人的按键选择;二是74LS283芯片,对输入电平进行全加;三是7485N芯片,对其进行比较;四是译码显示器对逻辑运算后的结果进行输出显示,完成五人表决器的功能。
根据以上的整体设计思路,五人表决器可以利用以下方框图,作形象的展现。
其总体方框图如图1:
———>————>———>
图1五人表决器框图
结合以上框图,综述如下:
第一步:
按键选择。
五人评委根据意愿按下按键,即输入逻辑电位。
第二步:
全加。
有关芯片对所输进的逻辑电位,进行译码。
第三步:
逻辑运算。
对译码后芯片的输出进行逻辑运算。
第四步:
显示输出。
将运算结果通过译码显示器输出,显示表决结果。
3.2各部分的具体电路设计
1、按键选择部分的电路设计
五人多数表决,只要在规定时间内,赞成人数大于或等于三,则表决通过。
因此,只需将每位表决人的结果相加,判断结果值,然后再将结果值显示出来既可以得到
设五个开关作为表决器的五个输入变量,输入变量为逻辑“1”时,表示表决者“赞成”;输入变量为“0”时,表示表决者“不赞成”。
输出逻辑“1”时,表示表决“通过”;输出逻辑“0”时,表示表决“不通过”。
当表决器的五个输入变量中有3个以上(含3个)为“1”时。
则表决器输出为“1”;否则为“0”。
2、全加部分的电路设计
A.74LS283N的引脚、功能、参数、真值表
(1)、74LS283N为四位二进制超前进位全加器,可进行两个四位二进制数的加法运算,每位有和输出Σ1~Σ4,进位由第四位得到C4。
74LS283N芯片的逻辑符号如图2所示:
图274LS283N的逻辑符号
图中A4~A1,B4~B1为四位二进制数,作为加数,C0为低位的进位。
Σ1~Σ4为加法器的和,C4为本位的进位。
输入任意的四组不同的二进制数,验证此芯片的功能。
并将记录的数据列成表格的形式。
(2)、74LS283N芯片的应用电路
用74LS283芯片构成的码制变换电路,如图3所示:
图3 码制变换电路
图中DCBA端输入8421BCD码,并由芯片输出Y4Y3Y2Y1相应的状态。
(3)、74LS283N芯片构成的12位数值比较器电路如图4所示:
图中输入端B12~B1可由B12~B1。
经反相器74LS04(六反相器)接至74LS283的输入端B4~B1。
或非门可采用双4入或非门74LS25与门用三3入与门74LS11芯片。
图412位数值比较电路
(4)、74LS283N芯片的功能一览表,如图5所示:
图574LS283N功能表
其中,A1、B1、A2、B2和C0是用于确定输出Σ1、Σ2和内部进位C2值的。
A3、B3、A4、B4是用于确定输出Σ3、Σ4和C4值的。
B.7485N的引脚、功能介绍
(1)7485的引脚图,如图6所示:
图67485的引脚图
(2)7485的功能
将若干85级联可以比较较长的字节,此时低级位的FA>B,FB=B,FBB,A=B,A
引出端口的链接方式如图7所示:
图77485引出端
(3)7485的逻辑图如图8所示:
图87485的逻辑图
C.显示灯的采用
(1)本设计采用稳定性较高的LED显示管作为表决结果的显示,若有3人或者以上表决同意,则LED显示管灯亮;若有3人以下同意,则LED显示管灯暗。
具体详见图9和图10:
图9少于三人时LED显示管显示情况
图10多于三人时LED显示管显示情况
其中,若LED显示管显示红色的部分表示灯亮,表决通过;若LED显示管没有显示红色部分则表示等不亮,表决没有通过。
(2)、LED显示管显示情况按照下表显示,观察灯泡的亮灭状况并记录如图11所示:
A
B
C
D
E
LED
0
0
0
0
0
不亮
0
0
0
0
1
不亮
0
0
0
1
0
不亮
0
0
0
1
1
不亮
0
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0
0
不亮
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0
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不亮
0
0
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不亮
0
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亮
0
1
0
0
0
不亮
0
1
0
0
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不亮
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0
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不亮
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亮
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0
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0
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亮
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亮
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1
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亮
1
0
0
0
0
不亮
1
0
0
0
1
不亮
1
0
0
1
0
不亮
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0
0
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亮
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0
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0
0
不亮
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亮
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亮
1
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0
0
不亮
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0
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亮
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0
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0
亮
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亮
1
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0
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亮
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0
1
亮
1
1
1
1
0
亮
1
1
1
1
1
亮
D、五人表决器的逻辑表达式
(1)五人表决器的真值表,如图11所示:
A
B
C
D
E
Y
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
0
0
0
0
1
0
0
0
0
0
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0
0
0
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0
0
0
0
0
1
0
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0
0
0
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0
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0
0
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1
1
1
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0
0
0
0
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0
0
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0
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1
1
1
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0
0
0
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0
0
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0
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0
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0
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1
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0
0
0
0
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0
0
1
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1
0
1
0
1
1
1
0
1
1
1
1
1
1
0
0
1
1
1
1
0
1
1
1
1
1
1
0
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
图12五人表决器的真值表
(2)利用Multisim软件中的逻辑转换器进行分析,产生逻辑表达式和逻辑示意图,如图12所示:
图13五人表决器的逻辑表达式
其中,A、B、C、D、E分别代表五位评委,Y代表经过74LS283N全加器运算和7485N比较器比较后的输出结果。
当五人中有三位或以上的评委同意的话,Y一栏中,用“1”表示;当五人当中有三位以下评委同意的话,Y一栏中,用“0”表示。
逻辑转换器上显示的“ADE+ACE+ACD+ABE+ABD+BED+ABC+BEC+BCD+CDE”是五人表决器的逻辑表达式。
E、数码显示器的显示情况:
当有一位评委表决同意时,则数码显示器显示“1”;两个评委表决同意时,则数码显示器显示“2”,如此类推,如下图所示:
图14当有两位评委表决同意时数码显示器的显示情况
F、五人表决器的整体电路设计
根据以上74LS283N和7485N的图片功能,加上LED显示管和数码显示器的选择,总体电路设计分别如下图所示:
图15当五人评委少于三人同意时,整体电路图
当五人表决开关中有只有两人同意时并按下时,LED显示管的灯没有亮,数码显示器显示为两人同意。
如图16所示。
图17当五人评委少于三人同意时,整体电路图
当五人表决开关中有五人同意时并按下时,LED显示管的灯亮,数码显示器显示为五人同意。
如图17所示。
四、总结
1.设计体会
通过这次课程设计,加强了我们动手、思考和解决问题的能力。
在整个设计过程中,我通过这个方案包括设计了一套电路原理和PCB连接图,和芯片上的选择。
这个方案总共使用了74LS283N三个、7485N一个,LED显示管、数码显示器各一个。
我觉得做课程设计同时也是对课本知识的巩固和加强,由于课本上的知识太多,平时课间的学习并不能很好的理解和运用各个元件的功能,而且考试内容有限,所以在这次课程设计过程中,我们了解了很多元件的功能,并且对于其在电路中的使用有了更多的认识。
通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的,只有理论知识是远远不够的,只有把所学的理论知识与实践相结合起来,从理论中得出结论,才能真正为社会服务,从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。
在设计的过程中遇到问题,可以说得是困难重重,这毕竟第一次做的,难免会遇到过各种各样的问题,同时在设计的过程中发现了自己的不足之处,对以前所学过的知识理解得不够深刻,掌握得不够牢固。
2.个人建议
个人认为本次五人表决器的设计和大学二年级中,所学习的数字电子技术和模拟电子技术的联系非常紧密。
我觉得对于其中的一些重要基础专业课,我们应该在学习的时候认真领悟,把基础的问题学会、学懂,时刻注意去复习。
因为这些专业课不仅与后面所学的课程紧密联系在一起,而且在以后的工作中会有很大的用处。
另外,我觉得这次我们自己动手的时间还不够多,上机操作的机会不是很多,加上对软件的熟练度也不够,所以设计所花费的时间较长,而且靠近期末考试。
希望以后多有这样的实验设计让自己动手,提高自己实际的操作能力和团队合作能力。
3.4参考文献
(1)杨素行,《模拟电子技术基础简明教程(第三版)》,高等教育出版社,2005年
(2)余孟尝,《数字电子技术基础简明教程(第三版)》,高等教育出版社,2005年
(3)长安大学《五人表决器的仿真设计与操作程序》
(4)蒋卓勤邓玉元《Multisim2001及其在电子设计中的应用》西安电子科技大学出版社
(5)互联网的相关网站参考资料