五人表决器设计

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五人表决器的设计说明

《数字与逻辑电路基础》课程设计——五人表决器的设计姓名：学号：2015学院：自动任课教师：目录................................................................... (2)引言 (3)摘要.............................................. 错误!未定义书签。

实验设计原理...................................... 错误!未定义书签。

实验步骤.......................................... 错误!未定义书签。

真值表 (4)卡诺图 (5)电路图 (7)Multisim仿真截图 (8)电路设计总结 (8)引言：现在火热的综艺节目都会请一些评委为参赛选手进行通过与否进行评判，最后给出通过与否的结果。

而评委进行表决时，都会有不同结果，此时，就需要一个多人表决器，而本次设计是为五人表决结果的输出，解决了对每一位评委结果的分析，直接给出最终通过与否的结果。

摘要：74HC153芯片是两个四选一数选器共用两个地址码，两个四选一输出端分别输出，两个使能端分别控制，且为低电平有效。

由于只有两个地址输入端，则需要构造第三个地址输入端，两四选一数选器分区工作。

实验设计原理分析：先用扩展法将74HC153设计构成三输入八选一数据选择器，再利用降维法实现五变量到三变量，最后加上适当的基础门电路即可实现五人多路表决器。

最后用Multisim进行仿真实验。

实验步骤如下：一.列出5人表决结果真值表。

二．由真值表画出卡诺图。

(E=0)（E=1）三．用降维图法，令x=E后降为四维变量A,B,C,D并且画出卡诺图如下。

四．令x=D降维写成3维卡诺图如下。

五．由上面的卡诺图结果取相应的原件：1.与门，或门，一个74HC153双四选一数据选择器，探针一个，五开关合一的S1（从上至下一次代表E D C B A），高低电平。

五人多数表决器VHDL

五人多数表决器的VHDL设计1 设计要求（1）五人多数表决逻辑：多数通过；（2 ）在主持人控制下，10秒内表决有效；（3）设主持人控制键，复位键：控制键：启动表决；复位键：系统复位。

2 设计说明在脉冲作用下，使用减法计数器，在初值为10秒的时候，主持人按控制键启动表决后，开始计时。

每来一个脉冲计数器就减少1。

一直这样下去，直到计数器变为0。

计数器为0时投票无效。

最后统计投票人数通过同意人数决定表决结果，当投票人不小于3人时，投票通过。

在主持人按下复位键时，计数回到10，重新进行减法计数器。

直到为0。

3 设计结果3.1 电路原理图图1 原理图3.2 信号表voter：一维数组voter用来表示五位表决者；pass：表决最终是否通过（‘1’为“通过”，‘0’为“未通过”）；total：表决通过的人数；count：用来显示倒计时；reset：主持人复位键，用来系统复位；start：主持人控制键，用来启动表决；clk：系统时钟;图2 信号图3.3 仿真结果当处于复位状态时，外界的输入对结果没有影响。

故时间仍为10秒，输出统计人数为0。

仿真波形如图3所示。

图3 复位时的模拟结果在非复位状态下，主持人按下开始键。

表决开始。

在没有人投票的情况下。

时间变为0。

表决结束。

仿真波形如图4所示。

图4 无人赞成时的模拟结果在非复位状态下，主持人按下开始键。

表决开始。

当超出表决时间时才进行表决，此表决无效。

仿真波形如图5所示。

图5 规定时间外的模拟结果在非复位状态下，主持人按下开始键。

表决开始。

在规定时间内只有两人赞同，仿真波形如图6所示。

图6 两人赞成时的结果在非复位状态下，主持人按下开始键。

表决开始。

在规定时间内只有三人赞同，仿真波形如图7所示。

图7 三人赞成时的结果在非复位状态下，主持人按下开始键。

表决开始。

在规定时间内只有四人赞同，仿真波形如图8所示。

图7 四人赞成时的结果该实验是一个具有计时功能的五人表决器，时间限制为10秒，主持人控制复位，开始。

用原理图输入法设计一个5人表决电路,参加表决者5人,同意为1,不同意为0,同剖析

用原理图输入法设计一个5人表决电路，参加表决者5人，同意为1，不同意为0，同意者过半则表决通过，绿指示灯亮；表决不通过红指示灯亮。

内容提要：在电子设计与制造技术的发展中，核心就是电子设计自动化（EDA，Electronic Design Automation）技术。

EDA技术就是以计算机为工具，设计者在EDA软件平台上，用硬件描述语言VHDL完成设计文件，然后由计算机自动地完成逻辑编译、化简、分割、综合、优化、布局、布线和仿真，直至对特定目标芯片的适配编译、逻辑映射和编程下载等工作。

EDA技术的出现，极大地提高了电路设计的效率和可操作性，减轻了设计者的劳动强度。

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，意义在于熟悉集成电路的引脚安排；掌握各芯片的逻辑功能及使用方法；了解五人表决器的组成及工作原理；掌握五人表决器的设计与制作方法。

采用了原理图输入法的设计方法,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,然后根据学校的元件清单选择所需元件使用DXP2004程序画出原理图,仿真能得到正确的结果后画出PCB封装图,最后制版焊接做成成品。

我们做出来的成品最终能够实现五人表决器的基本功能。

关键词：五人表决器、EDA、VHDL、列写真值表⒈设计目的⑴设计一个五人表决器。

⑵掌握 QuartusII软件的使用方法⑶掌握各芯片的逻辑功能及控制方法。

⑷掌握原理图输入的设计方法和流程。

⑸了解和掌握五人表决器的功能。

⒉设计要求用原理图输入法设计一个5人表决电路，参加表决者5人，同意为1，不同意为0，同意者过半则表决通过，绿指示灯亮；表决不通过红指示灯亮。

⒊设计思路⑴设计表决工作电路。

⑵设计输出显示电路。

⑶用与或门设计原理图。

⒋实验条件⑴Win7操作系统⑵QuartusII EDA开发系统⑶输入信号x5、与门x10、或门x3、输出信号x1⒌实验过程⑴打开 QuartusII 软件，建立一个新的工程：①单击菜单 File\New Project Wizard②输入工程的路径、工程名以及顶层实体名。

EDA-实验报告

实验一五人表决器设计一、实验目的1 加深对电路理论概念的理解3 加深计算机辅助分析及设计的概念4 了解及初步掌握对电路进行计算机辅助分析的过程二、实验要求制作一个五人表决器，共五个输入信号，一个输出信号。

若输入信号高电平数目多于低电平数目，则输出为高，否则为低。

三、实验原理根据设计要求可知，输入信号共有2^5=32种可能，然而输出为高则有15种可能。

对于本设计，只需一个模块就能完成任务，并采用列写真值表是最简单易懂的方法。

四、计算机辅助设计设A,B,C,D,E引脚为输入引脚，F为输出引脚。

则原理图如1所示图1.1 五人表决器原理图实验程序清单如下：MODULE VOTEA,B,C,D,E PIN;F PIN ISTYPE 'COM';TRUTH_TABLE([A,B,C,D,E]->[F])[0,0,1,1,1]->[1];[0,1,1,1,0]->[1];[0,1,0,1,1]->[1];[0,1,1,0,1]->[1];[1,0,1,1,1]->[1];[1,1,0,1,1]->[1];[1,1,1,0,1]->[1];[1,1,1,1,0]->[1];[1,1,1,0,0]->[1];[1,1,0,1,0]->[1];[1,1,1,1,1]->[1];[1,1,0,0,1]->[1];[1,0,0,1,1]->[1];[1,0,1,0,1]->[1];[1,0,1,1,0]->[1];END五、实验测试与仿真根据题目要求，可设输入分别为：0，0，0，0，0；1，1，1，1，1；1，0，1，0，0；0，1，0，1，1。

其测试程序如下所示：MODULE fivevoteA,B,C,D,E,F PIN;X=.X.;TEST_VECTORS([A,B,C,D,E]->[F])[0,0,0,0,0]->[X];[1,1,1,1,1]->[X];[1,0,1,0,0]->[X];[0,1,0,1,1]->[X];END测试仿真结果如图1.2所示：图1.2 五人表决器设计仿真图可知，设计基本符合题目要求。

实验2 五人表决器(无源码)

-1-
制作人：程鸿亮
长安大学电子与控制工程学院电子科学与技术系
赞成票数
反对票数
清零锁存
4. 用实验平台的 LED 发光阵列实现表决结果和每人的表决信号：
⒈⒉⒊⒋⒌⒍⒎⒏ ⒐⒑⒒⒓⒔⒕⒖⒗
注：要求 LED1 显示判决赞成(led_agr)信号，LED8 显示判决反对(led_opp)信号。 LED3、LED4、LED5 同时显示判决结束信号。LED10、LED11、LED12、LED13、 LED14 显示 5 人的表决信号。
长安大学电子与控制工程学院电子科学与技术系
通过对话框中的 Hardware Setup 按钮，选择下载设备：USB-Blaster。参照上图所示的选项，点击 Start 完成下载。五、实验结果
以下是对参考代码的编译下载后的部分图例：
说明：初始状态中，分别显示同意和反对票数的数码管 6 和数码管 5 输出“FF”，表示可以进行新的一次表决操作。此时拨动开关有两个处于高电平(同意)， LED14、LED13 对应被点亮。
I/O31
D9
I/O32
D8
I/O33
D7
I/O34
C9
I/O35
H7
I/O36
Y7
I/O37
Y13
I/O38
U20
I/O39
K20
引脚名称 I/O40 I/O41 I/O42 I/O43 I/O44 I/O45 I/O46 I/O47 I/O48 I/O49 PIO60 PIO61 PIO62 PIO63 PIO64 PIO65 PIO66 PIO67 PIO68 PIO69 PIO70 PIO71 PIO72 PIO73 PIO74 PIO75 PIO76 PIO77 PIO78 PIO79

单片机课程设计报告(五人表决器)

目录一、方案设计 (2)二、硬件电路设计 (2)三、软件设计说明 (6)四、程序清单 (7)五、制作调试说明 (12)六、操作使用说明 (13)七、总结 (13)单片机课程设计一、方案设计1、设计题目：5人表决器2、设计要求：1）、可供5—7个人进行表决，每个人有一个“同意”和一个“反对”按键，故一个人需要两个按键，表决时两个键先按下的一个有效，同时按下则表示无效，每次表决每个按键只能是第一次按下的有效，多按无效，用单片机设计表决器是硬件电路与软件设计相结合的一种设计，因此在硬件电路只能实现按键的按下与释放，不能智能的实现检测按键被按下几次，则可用软件设计来实现其功能。

2）会议主持人可利用按键控制表决的开始与结束，点亮黄灯用于显示表决开始，熄灭黄灯表示结束，并将表决结果用红灯与绿灯显示。

当不相等时，“同意”多于“反对”点亮绿灯，“同意”少于“反对”点亮红灯。

3）在实现上述功能的基础上增加“同意”数和“反对”数的显示。

二、硬件电路设计1、硬件设计思路：此次设计的题目是5人表决器，分析得设计的硬件电路选用P1口与P2口作为同意与反对按键的输入端。

又表决的开始与结束是由主持人来控制的，因此需要两个按键来表示表决的开始与结束，因此可采用外部中断0与外部中断1来控制表决的开始于结束。

故设计总共需要按键12个。

设计要求中需要四盏灯，分变为一个黄灯，一个绿灯和二个红灯，三盏灯用于输出显示，因此也可以征用单片机的I/O口，由于P1口与P2口作为同意与反对按键的输入端且P0口当做输出端口时可以不用接上拉电阻，因此可将三个显示灯接在P0口用于显示表决的结果。

还有一盏红灯用来做电源指示灯。

2、元器件参数确定：设计要求中需要三盏灯(黄灯，绿灯和红灯)用于输出显示，选用P0口的3个端口与显示灯相连接用于输出，由于输出端口输出的高电平一般为5V，而发光二极管允许的最大电流为5mA，因此需要用到限流电阻，发光二极管可降2V的电压，则限流电阻上的压降为3V,那么限流电阻的最小阻值为R=3V/5mA=600欧姆，由于输出的高电平不是5V，故用510欧姆的限流电阻。

五人表决器的设计

数字电路课程设计报告书课题名称五人表决器的设计姓名学号院、系、部物理与电信工程系专业电子信息工程指导教师2008年 07 月06日※※※※※※※※※ ※※ ※※ ※※2006级学生数字电路课程设计五人表决器的设计1 设计目的（1）熟悉集成电路的引脚安排。

（2）掌握各芯片的逻辑功能及使用方法。

（3）了解面包板结构及其接线方法。

（4）了解五人表决器的组成及工作原理。

（5）熟悉五人表决器的设计与制作。

（6）熟悉 EWB 软件的运用，用该软件仿真结果。

2 设计思路（1）设计表决器工作电路。

（2）设计输入电路。

（3）设计清零电路。

（4）设计输出显示电路。

3 设计过程3.1方案论证数字表决器总体方框图如图1所示。

图1 五人表决器框图1．表决时，评委根据自己意愿投票，选择按键，即输入逻辑电位。

2．对逻辑电位进行译码。

3．对译码后芯片的输出再进行逻辑运算。

4．将运算结果通过指示灯输出，显示表决结果。

3.2电路设计五人表决器电路如图2所示。

图2 工作原理接线图该电路完成三个功能：一是通过清零端由主持人控制电路工作状态，明确表决器是否在工作；二是通过输入电路输入各评委的投票结果；三是通过输出电路输出并显示投票结果。

工作过程：由主持人控制的开关S打到低电平时，通过与门，输出全部为低电平，则所有灯泡都熄灭，不显示任何投票结果，表决器处于不工作状态。

当主持人宣布投票开始后，各评委开始投票。

根据电路输入端可知，输入为高电平有效，若评委同意该选手晋级，则调拨开关，使之打到高电平，输入就为高电平；若评委不同意该选手晋级，则调拨开关，使之打到低电平，输入就为低电平。

而该表决器工作电路是通过用74HC139 2-4线译码器与74HC138 3-8线译码器发生其功能的，输入各评委的投票结果，使之成为有效二进制数，再通过芯片作用输出，且输出为低电平有效。

但是灯泡是在高电平时才亮，故输出端用与非门输出，使之输出最终为高电平，使灯泡能亮，显示投票结果。

五人比表决器

五人比表决器
五人表决器
老师给的题目要求:三票或以上的同意可以通过。

由于老师没有具体要求用什么方式来实现这个功能.所以我想到了两种方法来实现这个题目的功能.
第一种是用与非门来实现:原理图如下
这个是用单个三输入端与非门和一个十输入端与非门来实现,由于淘宝只有集成三输入端与非门和四输入端与非门.所以如果按照上面这个原理图画出来但是却找不到实物器件,也不能实现所以我画了一个基于实物的原理图,如下:
其中器件的引脚图和功能表如下: 74ls10
74ls20引脚图：
第二种实现方式使用两个4线16线译码器来实现
注：Ｕ3为74ＬＳ00即二输入端与非门
用译码器实现的真值表为Ｙ＝（7111314151921222325262728 293031）
74HC154引脚图：（自己百度查就看见了）
下面附带各一份Altium Designer的原理图。

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一、设计任务及要求：设计任务：①设计一个五人表决器。

②通过两种不同颜色的灯来代表表决是否通过要求：①学习使用芯片74HC138进行控制。

②多数人同意则通过，少数人同意则被否决。

③用红灯亮表通过，绿灯亮表否决。

指导教师签名：**** 年月日二、指导教师评语：指导教师签名：****年月日三、成绩验收盖章**** 年月日五人表决器的设计1 设计目的（1）熟悉集成电路的引脚及安排。

（2）掌握各芯片的逻辑功能及控制方法。

（3）学习multisim11.0仿真。

2设计思路（1）设计表决工作电路（2）设计不同开关控制译码器（3）设计输出显示电路3 设计过程3.1、方案论证按键选择译码显示输出图3.1 五人表决器的结构框图1. 当按下开关时，代表同意赞成，开关没有按下去时，表示不赞成。

评委按照自己的意愿投票，选择是否按下开关，即选择逻辑电位。

2. 对逻辑电位进行译码。

3. 对译码后芯片的输出进行显示。

3.2、系统原理对于五人表决器，首先设五人分别为A B C D E 设Y为表决的结果。

其中有三人或三人以上同意（同意用“1”表示，不同意用“0”表示）则红灯亮(红灯用“1”表示)，绿灯亮(绿灯用“0”表示)。

表3.1 5人表决器真值表A B C D E Y A B C D E Y0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 00 0 0 0 1 0 1 0 0 0 1 00 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 00 0 0 1 1 0 1 0 0 1 1 10 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 00 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 10 0 1 1 0 0 1 0 1 1 0 10 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 10 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 00 1 0 0 1 0 1 1 0 0 1 10 1 0 1 0 0 1 1 0 1 0 10 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 10 1 1 0 0 0 1 1 1 0 0 10 1 1 0 1 1 1 1 1 0 1 10 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 10 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1如果红灯亮了，则表示表决通过，若绿灯亮了，表示不通过。

下面介绍系统所涉及的重要芯片。

3.3、主要元件介绍芯片74HC138，是典型的集成译码器。

它是3线-8线译码器，该译码器有3位二进制输入A B C,它们共有8种状态的组合，即可译出八个输出信号，输出为低电平有效。

此外，还设置了3个使能端G1 G2A G2B，为电路的扩展提供了方便。

表3.2 74HC138集成译码器功能表输入输出G1G2A非G2B非C B A Y0非Y1非Y2非Y3非Y4非Y5非Y6非Y7非* H * * * * H H H H H H H H * * H * * * H H H H H H H H L * * * * * H H H H H H H H H L L L L L L H H H H H H H H L L L L H H L H H H H H H H L L L H L H H L H H H H H H L L L H H H H H L H H H H H L L H L L H H H H L H H H H L L H L H H H H H H L H H H L L H H L H H H H H H L H H L L H H H H H H H H H H LU174HC138D_2VY015Y114Y213Y312Y411Y510Y69Y77A 1B 2C 3G16~G2A 4~G2B5图3.2 74HC138外围引脚分布图芯片74HC139，是双2线-4线译码器，它的输出也是低电平有效，符号匡内部的输入、输出变量表示其内部的逻辑关系。

表3.3 74HC139 2-4线译码器真值表输入输出 G 非 B A Y 0 非 Y 1非 Y 2非Y 3非 1 * * 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 0 1 11 11 0U2A74HC139DW_4V 1Y041Y151Y261Y371A 21B 3~1G1图3.3 74HC139外围引脚分布图4 仿真仿真实验如图4.1和4.2所示：图4.1是红灯亮的情况之一，如图，当有四人A B C E 同意，但D 反对时，最终结果是通过，这是真值表中11101的情况。

U174HC138D_2VY015Y114Y213Y312Y411Y510Y69Y77A 1B 2C3G16~G2A 4~G2B5U274HC138D_2VY015Y114Y213Y312Y411Y510Y69Y77A 1B 2C 3G16~G2A 4~G2B5U374HC138D_2VY015Y114Y213Y312Y411Y510Y69Y77A 1B 2C 3G16~G2A 4~G2B5U474HC138D_2VY015Y114Y213Y312Y411Y510Y69Y77A 1B 2C 3G16~G2A 4~G2B5J1Key = EJ2Key = DJ3Key = CJ4Key = BJ5Key = AU5A74HC139DW_2V1Y041Y151Y261Y371A 21B 3~1G1U6A 7405N U7A 7405NU8A 7405NU9A 7405NU10C 7405NVCC5VX12.5 VX22.5 V图4.2 表决被否决的一种情况5 主要仪器与设备集成电路：74HC138 3-8线译码器四片 74HC1392-4线译码器一片仿真软件：Multisim 11.0仿真软件其他红绿灯各一个开关五个6 设计体会与建议6.1、设计体会通过这次对五人表决器系统的设计，让我了解了multisim 仿真软件基础知识，也让我了解了关于控制系统设计的一般步骤和方法，要实现一个系统，简单的说如果要实现一个功能，都需要这样一个过程，首先是系统原理上的设计，我们必须再阅读大量的文献的基础上，才能对整个系统的基本原理有一个大体的了解，再对系统原理有了充分的认识后，我们就可以开始系统软件的设计了。

最后我们就可以开始软件的调试了，可以先通过仿真软件multisim11.0对我们程序施行仿真，最后进行硬件的焊接。

这个过程让我学到了很多知识，比如像芯片功能方面的基础知识，还有multisim 仿真软件的运用，同时也复习了以前学过的知识，像电路及数字电路等，最重要的是提高了自身的实践能力和进一步加深我对理论知识的认识。

6.2、对设计的建议我希望老师在我们动手制作之前应先告诉我们一些关于所做电路的资料、原理，以及如何检测电路的方法，还有关于检测芯片的方法。

这样会有助于我们进一步的进入状态，完成设计。

参考文献[1].韩广兴等电子元器件与实用电路基础[M] 北京：电子工业出版社 2005年1月[2].蓝和慧宁武等全国大学生电子设计竞赛单片机应用技能精解[M] 北京：电子工业出版社 2009年4月[3].康光华.电子子技术基础（数字部分第五版）[M].北京：高等教育出版社.2004 .[4].康光华.电子技术基础（模拟部分）[M].北京：高等教育出版社.2004[5].赵春华.电子技术基础（仿真实验）[M].北京：机械工业出版社.1998。