七人表决器设计

一.设计要求

1. 能够完成七人表决的功能，并且直观的显示结果：决议通过显示字母P，否则显示         字母E；

2.能够选择显示表决双方的人数，有控制开关与显示指示灯，并且能够实时的显示反对与赞成的人数；

3.能够选择是否记名，并有指示灯显示。当选择记名时，与表决参与者相对应的指示灯亮起；

4.不设置弃权的状况，超过三人同意则表示决议通过。

二.设计思路

1.使用Altera的Cyclone II器件，FPGA型号为EP2C35F672C6N；开发平台为Quartus II 8.0

2.使用6个拨动开关用以进行表决，开关闭合时表示同意，断开时表示不同意；

3.使用6个LED用以显示表决的个人结果，用以显示记名时的情况。LED亮起表示表决人同意，否则表示不同意；

4.使用一个七段数码管用以显示表决结果，通过显示P，否则显示E；另外使用两个数码管用以分别显示同意与不同意的人数；

5.使用两个拨动开关控制是否记名，是否显示表决的人数结果；

6.其他电路按需要搭建。

三.硬件系统组成框图

 

注释：set：选择是否记名

      set1：选择是否显示投票人数及比例

      xin[0:6]:表决输入，分别是七个拨动开关

      sel：输出指示是否记名投票

      sel1：输出指示是否显示投票人数及比例

      xout[0:6]:译码用数码管输出表决是否通过

      xout0[0:6]:译码用数码管输出同意的人数（set1=1）

      xout1[0:6]:译码用数码管输出不同意同意的人数（set1=1）

      xout2[0:6]:译码用七个LED输出记名结果

设计HDL源程序

library ieee;

use ieee.std_logic_1164.all;

use ieee.std_logic_unsigned.all;

entity biao is

port (

        set, set1: in std_logic ;       ----控制按键

        xin: in std_logic_vector ( 6 downto 0 );   ----按键输入表决

        sel,sel2: out std_logic;   -------控制指示灯

        xout,xout0,xout1,xout2 : out std_logic_vector ( 6 downto 0 )

      );   ----xout显示结果，xout0显示否决的人数，xout1赞成的人数，xout2 LED输出

end entity ;

architecture bev of biao is

begin

   process ( xin ,set,set1)

   variable j: integer :=0;

   begin

      j:=0;

   for i in 0 to 6 loop   ------统计同意的个数

    if xin(i)='1' then

      j:=j+1;

    end if;

   end loop;

if (set='1') then   -------是否记名投票

  sel<='1';

  xout2<=xin;   -------记名投票

 else

  sel<='0';

  xout2<="0000000";

end if; 

if j>3 then       ------判决是否表决通过并输出结果

xout<="0001100";   ----数码管显示P

else xout<="0000110";   -----数码管显示E

end if;

if set1='1' then   ------是否显示表决比例

   sel2<='1';      ------显示指示灯亮并且译码输出同意与不同意的数目

 case j is         ------显示赞成的人数

    when 0 =>xout1<="1000000";

    when 1 =>xout1<="1111001";

    when 2 =>xout1<="0100100";

    when 3 =>xout1<="0110000";

    when 4 =>xout1<="0011001";

    when 5 =>xout1<="0010010";

    when 6 =>xout1<="0000010";

    when 7 =>xout1<="1111000";

    when others =>xout1<="XXXXXXX";

   end case;

   

 case j is         ------显示不赞成的人数

    when 7 =>xout0<="1000000";

    when 6 =>xout0<="1111001";

    when 5 =>xout0<="0100100";

    when 4 =>xout0<="0110000";

    when 3 =>xout0<="0011001";

    when 2 =>xout0<="0010010";

    when 1 =>xout0<="0000010";

    when 0 =>xout0<="1111000";

    when others =>xout0<="XXXXXXX";

   end case;

else        ------不显示表决比例

   sel2<='0';

   xout0<="1111111";       ----不显示数字

   xout1<="1111111";

end if;       

 

   end process;

end architecture bev;

四.DE2平台仿真

1.       在Quartus中打开已经建好的工程文件；

2.       按要求选择设备并且分配管脚，重新编译，连接实验板的电源线与下载线，下载程序文件

3.       分别拨动开关sw0到sw6，看是否能够满足基本要求；在分别拨动sw16，sw17，看是否能够按要求显示表决人数结果与对应的LED灯是否正常亮与灭。

4.       调试程序直到能够完成设计的要求。

5.       最后结果：实验板启动默认可以显示表决结果为E。任意拨动4个开关后可以正确显示比例和P；拨动选择显示记名，与开关对应LED等亮起；选择显示比例，则另两个数码管可以显示双方人数比例，和一直为7。

第二篇：四人表决器的设计 课程设计报告

四人表决器的设计

设计要求

某特殊足球评委会由一位教练和三位球迷组成，对裁判员的判罚进行表决时，当满足以下条件即表示同意：

（1）有三人或三人以上同意；

（2）有两人同意，但其中一人必须是教练。

1、 方案论证与对比

1．1 方案一

1.1.1 设计电路 如图2

1.2 方案二

用2输入与非门设计，同样可根据表2的真值表作卡诺图以及它的逻辑函数表达式，这里省略没作，因为与方案一比劣势明显。该方案的电路图如下：

图1 2输入与非门接线图

1

1.3 方案对比与选择

该电路的原理和方案一的区别不大，只是这个全部用的2输入与非门来实现，这个方案中其一元器件使用太过单一，而方案一中用了译码器74HC138，这就使我们更加的熟悉了译码器的适用。其二方案一也大大减少了连线的交叉程度，方案二中因为一个芯片中含有几个与非门，只用一个又太浪费，全部用连线就会有很多交叉，使得用protel布线时带来很大的困难。所以综合以上两个原因我们选择了方案一。

2、分析与设计

2、1 译码器结构分析

四人表决器即要求四个输入端，三个球迷用三线-八线的译码器，但教练的身份比较特别，为使电路简单就直接接逻辑开关[1]。

74HC138是3线-8线译码器，其功能表如表1所示。该译码器有3位二进制输入A0，A1，A2，它们共有8种状态的组合，即可译出8个输出信号输出为低电平有效。此外，还设计了E3个是能输入端，为电路功能的扩展提供了方便。由功能表可知，当E3=1，且时，译码器处于工作状态[2]。

由功能表可得：

根据各输出的逻辑表达式可以写出最初的逻辑表达式，根据学校元件库能提供的元件，对逻辑表达式化简，于是最终确定完成本次设计的所有元器件，然后画出原理图，见图1

该表清楚的表达出74HC138的逻辑功能，即三输入八输出和使能端的有效电平，同时说明了74HC138的工作状态和输出有效电平。

由74HC138译码器和几个非门，或非门和与门组成的原理图电路，接通电源就进入工作状态，通过开关导通或打开表示输入各评委的投票结果，后面通过发光二极管输出并显示投票结果。

2

表1： 74HC138译码器功能表

设逻辑A表示教练，B,C,D表示三个球迷，L表示投票结果，赞成用1表示，反对用0表示，通过用1表示，不通过用0表示，根据题意列真值表如下：

该真值表通过各个逻辑A、B、C、D的不同取值反映出输出L的各种状态。不同的输入可以得到相应的输出结果即各个表决结果。

3

表2：原理图的真值表

图2：74HC138引脚图[3]

4

该引脚图能够帮助我们对74HC138各个引脚连接时清楚各个引脚的功能。 2、2 框图分析

2、3电路图生成

根据以上分析以及它的功能表，真值表和框图分析可以设计出如下的电路图：

图3：工作原理接线图

3 调试及结果

3、1 原理分析

工作过程：由主持人接通电源表示投票开始，开关S1,S2,S3,S4分别表示教 5

练A和球迷B,C,D.开关打到低电平时表示不同意，高电平表示同意。即按下开关就表示同意，不同意就不按开关。开关S1不接译码器而是直接和译码器的输出端组成与非和或非。B,C,D分别接译码器的三个输入端。能同意的状态有三种情况：（1）当B,C,D三个球迷都同意按下开关时不管教练是否同意都可以通过，输出直接接非门，因为是低电平有效[4]，接非门后输出结果为高电平灯亮为同意。（2）当教练按下开关而球迷中只有两人按时，译码器输出端为有效电平（低电平），此时三线接入或非门中，再与A线一起接入与门后输出结果为高电平，此结果表示同意。（3）当教练同意前提条件下，球迷只有一人同意时也表示投票结果通过，此时译码器的输出端为有效电平（低电平），此时三线接入或非门中，与非门的输出结果为高电平再与A线一起接入与门中，结果为高电平。最后可分别把上述三种情况的输出一起接入或门中，或门的最终输出接发光二极管，灯亮的话就表示投票通过。

3、2调试及结果

所以上面的三种灯亮的情况分别是：

（1）①四人都同意：S1,S2,S3,S4都接通；②只教练不同意，球迷都同意：S1不接通，S2,S3,S4都接通。

（2）在教练同意的前提下(S1接通)球迷有两人同意：① S2,S3 接通，S4不接通；② S3,S4接通，S2不接通；③ S2,S4接通，S3不接通。

（3）在教练同意的前提下(S1接通)球迷只有一人同意：① S2接通，S3,S4不接通；② S3接通，S2,S4不接通；③ S4接通，S2,S3不接通。

用到的非门，或非门，与门等都可以通过芯片来实现。这样就大大简化了电路，也使得我们熟悉了怎么使用这些芯片。

4、总结与致谢

4.1 体会

通过这次的设计，使我们明白了四人表决器电路的基本原理，了解了74LS138，74HC04(非门),74HC02（或非门）,74HC08（与门）。四块芯片的功能，也使我们明白了实际电路和设计电路的区别，有好多东西并不是我们想象的那么 6

简单，电路原理看起来很简单，但实际动手却感觉非常困难，这次设计让我们认识了这点。再者，这次设计实验让我们对理论知识有了更深刻的理解。

4.2 建议：

对这次设计实验让我们认识到我们的动手能力和思维能力不足，希望以后常开展这种设计性的实验。再次，希望下次实验老师能够多提供参考资料，多帮我们解决疑惑问题，以便更快更高质量的完成实验。

4.3 致谢

在这次设计过程中得到了很多的帮助，包括李新君老师、刘永贵老师以及钟明生老师的指导，还有同学的建议，在这里特意表示衷心的感谢。如果仅凭自己一己之力是很难完成这次设计的。还要那些查询了的网站和参考文献提供了宝贵资料，在这里一一表示感谢！

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参考文献

[1] 康华光.《电子技术基础数字部分（第五版）》, [M]．北京：高等教育出版社,20xx年.

[2] 金维香、谢玉梅.《电子测试技术》,[M]．长沙：湖南大学出版社,20xx年.

[3] 杨碧石.《电子技术实训教程》,[M]．北京：电子工业出版社,20xx年.

[4] 彭介华.《电子技术课程设计指导》, [M]．上海：高等教育出版社,20xx年.

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附录

附录一 用到的器材

附表1 器材清单

附录二 方案一中原理图

附图1 总原理图

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附录三 PCB图

附图2 原理图的布线图

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