基于Multisim的五人表决器设计

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：

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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2 74LS283N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4 12位数值比较电路（4）、74LS283N芯片的功能一览表，如图5所示：

图5 74LS283N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6 7485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

图7 7485引出端

（3）7485的逻辑图如图8所示：

图8 7485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：

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：

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：