数电课程设计_五人表决器设计

数电部分

五人表决器设计

一、设计任务与要求

1．设计一个五人表决器，通过红绿两种不同颜色的灯来代表表决是否通过，并用数码管显示出同意的人数。

2．使用74HC138译码器芯片进行控制，按照少数服从多数的原则，多数人同意则通过，少数人同意则被否决。用绿灯亮表通过，红灯亮表示否决。

3．学会根据已学知识设计具有某一特定功能的电路，学会基本电路的组装与调试。

二、方案设计与论证

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。对逻辑电位进行译码，对译码后芯片的输出进行显示。

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）则绿灯亮 (绿灯用“1”表示)，红灯亮(红灯用“0”表示)。

五人表决器真值表

如果绿灯亮了，则表示表决通过，若红灯亮了，表示不通过。

三、单元电路设计与参数计算

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。

74HC138集成译码器功能表

U7

74HC138D_2V Y015Y114Y213Y312Y411Y510Y69Y7

7

A 1

B 2

C 3G16~G2A 4~G2B

5

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，符号匡部的输入、输出变量表示其部的逻辑关系。

74HC139 2-4线译码器真值表

U6A

74HC139DW_2V 1Y041Y151Y261Y3

7

1A 21B 3~1G

1

74HC139 外围引脚分布图

74LS161计数是一种最简单基本的运算，计数器就是实现这种运算的逻辑电路，计数器在数字系统中主要是对脉冲的个数进行计数，以实现测量、计数和控制的功能，同时兼有分频功能。

计数器按计数进制不同，可分为二进制计数器、十进制计数器、其他进制计数器和可变进制计数器，若按计数单元中各触发器所接收计数脉冲和翻转顺序或计数功能来划分，则有异步计数器和同步计数器两大类，以及加法计数器、减法计数器、加/减计数器等，如按预置和清除方式来分，则有并行预置、直接预置、异步清除和同步清除等差别，按权码来分，则有“8421”码，“5421”码、余“3”码等计数器，按集成度来分，有单、双位计数器等等。

74LS161是四位二进制可预置同步计数器，由于它采用4个主从JK触发器作为记忆单元，故又称为四位二进制同步计数器，其集成芯片管脚如图所示。

CE

CE

CP

74LS161管脚图

该计数器由于部采用了快速进位电路，所以具有较高的计数速度。各触发器翻转是靠时钟脉冲信号的正跳变上升沿来完成的。时钟脉冲每正跳变一次，计数器各触发器就同时翻转一次，74LS161的功能表如表所示：

74LS161逻辑功能表

输入输出R D LD ET EP CP A B C D QA QB QC QD

L ××××××××L L L L

H L ××↑ a b c d a b c d

H H H H ↑××××计数

H H L ××××××保持

H H ×L ×××××保持

由于74LS161的计数容量为16，即计16个脉冲，发生一次进位，所以可以用它构成16进制以的各进制计数器，实现的方法有两种：置零法（复位法）和置数法（置位法）。

CD4511 引脚图

四、总原理图及元器件清单

1.Multisim 11.0原理图：

2.元件清单：

五、安装与调试

将设计好的电路在Multisim 11.0中绘制出来，在绘制时，注意各器件的选择和使用，开关应选择单刀双置式开关，共5个，开关连线时应保持处于断开状态，不得提前接通电源。此外，接线时的走线，应选择合适的走线方式，使整个电路显得清晰明确，尽量避免接线的来回交叉、或者绕远的走线方式。

Multisim 11.0的使用也是一项非常复杂的事情，需要足够的细心和耐心，一个很小的疏忽就容易接错线，而接线错误就会造成仿真错误，甚至仿真失败。因此一定要注意仿真时的正确接线。

六、性能测试与分析

调试图1 红灯亮

当A、B、C、D、E中只有任意两人或两人以下赞同时，红灯亮，同时数码管显示出同意人数2。

调试图2 绿灯亮

当A、B、C、D、E中有三人或三人以上一下赞同时，绿灯亮，同时数码管显示出同意人数3。

七、结论与心得

在数字电子技术课程设计的尾声我认识到，我们做好课程设计，需要认真复习一个学期以来学过的容，需要翻阅课本知识才能确立实验方案，然后逐步进行细化设计。我主要负责电路的模拟与仿真部分，在仿真过程中总会遇到各种各样的问题，需要耐心地分析、解决。我知道“世上无难事，只怕有心人”，经过我多日的不懈努力，我终于攻克了仿真过程中的大部分难题，成功地实现了仿真，基本达到了预期效果。

通过这次的数电课程设计，我了解了五人表决器的制作过程及其工作原理，通过和课本上的知识进行比较对照，更加深刻地理解了74LS138、74LS139等相关知识。我还学会了模拟仿真软件Multisim 11.0的安装、汉化、及基本使用方法，学会简单电路的模拟仿真，对今后的学习和生活会有很大的帮助，甚至可以不用去实验室就能在电脑上模拟完成一些实验项目。此外，我理解了设计数字电路时如何正确选取合适的元件，进