• 五人表决器 数电课程设计

     

    五人表决器 数电课程设计

     

     

     

    课程设计报告

     

     

     

    第1部分   课程设计报告

     

     

     

    第1章 课程设计目的

     

     

     

    (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PROTEUS仿真。

     

    (4)学习Altium Dessngner原理图与PCB设计。

     

     

     

    第2章 课程设计内容和要求

     

     

     

    (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

     

    第3章 课程设计总体方案及分析

     

    3.1方案论证

     

     

     

    图3.1-1 五人表决器的结构框图

     

    1. 当按下开关时,代表同意赞成,该评委的红色指示灯亮;开关没有按下去时,表示不赞成,该评委的红色指示灯不亮;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)则绿灯亮 (红灯用1”表示) 。如果绿灯亮了,则表示表决通过,若绿不灯亮,表示不通过。

     

     

     

    下面介绍系统所涉及的重要芯片

     

    表3.1  5人表决器真值表

     

    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

     

     

    图3.3-1   74HC138n外围引脚分布图     

                         

    图3.3-2   74HC138n外围引脚逻辑图

     

     

     

    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

     

    图3.4  74HC139外围引脚分布图    

          

    图3.5    74HC139外围引脚逻辑图

     

     

     

     

    3.4 仿真

     

    仿真实验如图3.4-1和3.4-2所示:

     

    图3.4-1是红灯亮的情况之一,如图,当有四人A B C 同意,但D E反对时,最终结果是通过,这是真值表中11100的情况。

     

     

     

    图3.4-1  表决通过的一种情况

     

     

     

    图3.4-2则是绿灯亮的情况之一,如图,当D E赞同,但A B C反对时,结果是否决的,这满足真值表中00011的情况。

     

     

     

    3.5五人表决器原理和布线

     

    实验原理如图3.5-1、PCB布线如图3.5-2所示

     

     

     

    3. 6主要仪器与设备

     

    集成电路:74HC138 3-8线译码器四片  74LS00P 2-4线译码器一片

     

    仿真软件:PROTEUS 7.5

     

    画图软件:Altium Desingner 9.0

     

    其他  开关五个、1k电阻 5个、LED红 5个 、LED绿 一个、14孔底座1个、16孔底座4个、       1N4744稳压管 16根  15*10cm铜板1块、导线若干

     

     

     

     

    第2部分   课程设计总结

     

     

     

    通过这次对五人表决器的设计,让我了解了PROTEUS 7.5仿真软件和Altium Designer9.0的基础知识,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PROTEUS7.5进行仿真,仿真成功之后根据仿真图用Altium Designer9.0画出电路的原理图,然后生成PCB图,最后进行硬件的焊接。

     

     

    当我通过仿真软件PROTEUS7.5成功实现五人表决器的功能的时候,我觉得我的实验已经完成一大半了,又由于自己之前学过焊接,我以为自己能用一天的时间就能把它做好,其实不然,这不过是我自己的幻想罢了,做这个实验的前后我共花了将近一周的时间,失败了三次一共用了四块铜板,最后才把它做好。第一次是开关、译码器的管脚没有封装好,做出来的铜板发现译码器插座插不进去,还没开始就失败了;第二次把器件都封装对了,由于初次使用Altium Designer9.0布线,有十多根跳线,外线又没有添加外孔,所以外线根本不能接进去,又夭折了一块铜板;第三次感觉自己做的良好,检查线路没找不出问题,无奈最后只能放弃。做到这时候我已经花了五天时间,眼下什么都没有做出来,内心真的很纠结,到底还要不要继续做下去。吸取前面的教训,这回我慢慢来,首先是把PCB电路布好线,只出现6根跳线,然后再往打印机里加入足够的碳粉,确保打印出来的油纸没有断线,再印到铜板上。根据学长指导,先是接入跳线,然后根据原理图用万能表检查所有的线路有没有断线之类的问题,再接入开关,电阻,评委表决的LED红灯,插上电源,所有评委的LED红灯都能正常发光之后,再接入译码器的底座和1N4744稳压管。当我把所有的器件都焊接好之后,接入电源之前,我的手一直在抖,因为这个如果还是不能成功实现的话,我真的没信心再继续做下去了。幸运地是,当我接入电源,按下3个开关的时候,LED绿灯亮了,试了所有的16种情况都能正常发光,这个时候心情真的是无比激动。当然,成就感也就油然而生,所有的付出终于有了回报,前面这些天的努力终究没有白费。嗯,今天已经是我从开始至今的第六天下午。

     

    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PROTEUS7.5仿真软件和Altium Designer9.0的运用,同时也复习了以前学过的知识,像电路、模电、数字电路等。如果我学到的仅仅是上面所说的那也没有什么值得骄傲的,不过我还学到了其他的东西,这个过程让我更加的了解自己,明白自己想要的是什么,适合往哪方面发展。最重要的是提高了自身的实践动手能力和进一步加深我对理论知识的认识。

     

    另外,这是我个人的一点小小建议,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。

     

    在这次短短一周的课程设计里,我得到了黄承鸿学长和刘博学学长的指导和帮助。他们给了我们很多的信息,当我遇到问题去问他们的时候,学长们总能耐心给予我指导。而且把他们自己这两三年来积累的经验教授给我,使我们顺利地完成了课程设计任务。在此,特别感谢他们。

     

    总的来说,这次的设计还是比较成功的,在设计中遇到了很多问题,最后在学长的辛勤的指导下,终于迎刃而解,有点小小的成就感,终于觉得平时所学的知识有了实用的价值,达到了理论与实际相结合的目的,不仅学到了不少知识,而且锻炼了自己的能力,使自己对以后的路有了更加清楚的认识。同时,对未来有了更多的信心。