西科大数电课程设计---八人表决器

八人表决器

一、设计任务

八人表决器

二、设计要求

设计一个8人表决器，表决输入采用自恢复按键（即点动后能够自动复位的那种）表决结果用数码管显示：几人同意，几人反对，几人弃权。

三、设计内容

1.设计思想

本次设计的八人表决器，是一种代表投票或举手表决的表决装置。

表决时，投票人只要拨动各自表决器上“赞成”“反对”“弃权”的按钮，表决结果栏上即显示出表决结果。

2.设计说明

在八人表决器中8个人操作三段拨码开关来表示自己的意愿，如果对某决议同意，每人拨动拨码开关的第一个滑键，不同意就拨动第二个滑键，弃权就拨动第三个滑键。表决结果通过数码管显示几人同意，几人反对，几人弃权。

3.系统方案与电路结构框图

表3.3.1

（注：表中“+”表示同意，“-”表示反对，“*”表示弃权。）

表格3.3.1中A0~A7分别代表八人的投票选择，为表决器的输入项，且顺序不定。X，Y，Z则代表计数的结果，以十进制数表示，为表决器的输出项。X，Y，Z所指的意义分别为"同意","反对","弃权"。考虑到八人表决

38 种情况，因此在表3.3.1中没有罗列全部情况。

器共有1296

按照以上表格的统计，进行如下的电路结构框图设计。

图3.3.1

图3.3.1为八人表决器整体逻辑电路结构框图。首先表决者通过自己的抉择对开关进行操作，从而得到一系列高低电平信号，然后将信号送入到投票数的统计电路，通过该电路的计算，将计算结果送入到表决结果显示电路。最后人们可以从表决结果显示电路的数码管上直观地看到表决后的结果。

4. 各部分电路原理图的设计

4.1选择开关电路

由于要表示同意、反对和弃权三种状态，所以电路上选择三段拨码开关

作为输入按钮。三段拨码开关的一端全部连接高电平，另一端按照同意、反对和弃权分别将信号送入到投票数的统计电路中。向AL1~PA3共24个输入端输入同意，反对的信号和弃权的信号。具体电路连接见下图：

图4.2.1

（注：图中“AL ”代表同意，“AG ”代表反对，“PS ”代表弃权。）

4.2投票数的统计电路

信号通过投票数的统计电路分别计算同意的信号值二进制数值，反对的

信号值二进制数值和弃权的信号值二进制数值。已知74LS183双全加器的功能是在半加器的基础上，在将两个多位二进制数相加时，除了最低位以外，每一位都考虑来自低位的进位，即将两个对应位的加数和来自低位的进位3个数相加。

投票统计电路按照同意，反对和弃权分为三个功能相同但表示不同的三个电路。由于功能是相同的，所以只解释一个电路即可。具体电路连接见图

4.2.1。

第一步，对8个输入信号利用2个74LS183对其两两相加得到4个两位二进制数，即图中的U12与U13。

第二步，利用1个74LS183（U14）组合成2位串行进位加法器，处理第一步得到的4个两位二进制数，计算得到1个三位二进制数；图中U15完成的计算和U14相同。

最后利用1个半74LS183组合成3位串行进位加法器，处理第二步得到的2个三位二进制数，将数据转变成一个BCD码。该BCD码输出到表决结果显示电路。

图4.2.1

图中的电阻R的作用是：在该拨码开关无输入的时候，将74LS183的输入端下拉到地，以此使输入的逻辑为0。

4.3表决结果显示电路

通过CD4511译码器将计算出来的BCD码译码，并驱动共阴极数码管进行显示。

5.八人表决器仿真图

使用Proteus7.0仿真软件，对八人表决器进行仿真。在图5.1仿真中，一号和二号投票人选择同意，三号、四号、五号投票人选择反对，剩下的投票人选择弃权。所以结果应该是2人同意，3人反对，3人弃权。图5.2显示最后的投票人数结果。具体电路见图5.1和图5.2。

图5.1

图5.2

6.八人表决器原理图

具体电路见图6.1。

图6.1

7.八人表决器PCB分层打印图

（1）先设置板子尺寸为90mm*80mm，并设置电路板原点。然后按照电路板的外形，在禁止布线层上画出电路板的边缘。

（2）将原理图的数据导入PCB图纸中，然后进行布局。

（3）设置信号线宽为15mil，5V电源线选用35mil，电源地线线宽选择

20mil-40mil，安全间距为默认的10mil。

（4）完成布线后，先进行滴泪，然后进行覆铜。

（5）最后将禁止布线层转为机械层。

本设计设计的是双面板，具体电路见图7.1,7.2和7.3：

图7.1

图7.2

图7.3

8. 所用到的元器件

9.双进位保留全加器74LS183和CD4511功能表及引脚图

9.1双进位保留全加器74LS183

74LS183为两个独立的双进位保留全加器，共有54/74H183,54LS183/74LS183两种线路结构形式。其功能表和引脚图见图9.1.1和图9.1.2。

图9.1.1 图9.1.2

9.2 七段码译码器CD4511

CD4511 是一片 CMOS BCD—锁存/7 段译码/驱动器，用于驱动共阴极LED （数码管）显示器的 BCD 码—七段码译码器。具有BCD转换、消隐和锁存控制、七段译码及驱动功能的CMOS电路能提供较大的拉电流。可直接驱动共阴LED数码管。其真值表见图9.2.1：

图9.2.1

四、设计总结

通过对表决器的的设计，仿真，实验，终于完成了设计与制作表决器的流程，并达到了预期的效果，实现了八人投票表决器的功能。

在这次设计过程中，我遇到了很多问题。首先在设计原理图时，需要扎实的理论知识，还要确保设计所需要的芯片和器件实验室有。经过翻阅课本，分析原理，请教实验室的师兄和老师，最终确立了本方案。

通过这次数字电路设计性实验，让我学到了很多，不仅巩固了上学期学习的数字电路的知识，培养了我动手的能力，更开拓了我的思维，让我学会了更全面的去思考，分析，解决问题，让我懂得了对待科学必须要有认真，严谨的态度。希望学院以后能多给我们这样的实践机会。

五、参考资料

[1] 康华光.电子技术基础.数字部分[J].电气类,2006.01