数字逻辑电路课程设计报告-家庭式小餐馆点餐系统.doc

计算机科学学院课程设计报告课程 数字电子技术（B） 题目 家庭式小餐馆点餐系统 年级 2008级 专业 计算机科学技术 学号 0000000 学生 00000 任课教师 00 2010 年 6 月 14 日14课程设计题目家庭式小餐馆点餐系统验收时间2010/6/12验收地点9#307指导教师00课题总体设计思想概述 想到这个设计题目后和要求后，首先考虑的是优先权得问题，这个可以用优先编码器解决，但是实验用的软件里没有优先编码器，刚开始没有想到解决办法，后来才想到可以自己用逻辑门做一个。信号需要反馈又涉及到了信号得锁存问题，可以用触发器解决，同时可以解决逻辑清0问题。设计目的 1.当房间有紧急呼叫时，显示房间优先级和房间号码（在本实验中设置优先级最高为7，房间号是1；其次是优先级为6的2号房间；之后依次类推，总共有74四个优先级的14四个房间）。2. 根据房间可以容纳的几餐人数设置优先级别。1号房间可容纳的就餐人数最多，优先级别最高；其次是2号房间，依次类推。当有多人呼叫时，就餐人数多的房间优先。3.餐馆人员处理完当前最高级别的呼叫后，按下清除键，系统按优先级别显示其它呼叫房间的编号。注：家庭式小餐馆服务人员就一个，所以按就餐人数多少分优先级依次服务。设计原理 系统由呼叫信号锁存，优先编码，二进制译码，显示及逻辑控制清除等几部分组成，电路核心部分为优先编码器，当有信号输入时，用触发器锁存相应的按键信号，由优先编码器完成信号优先级的送别，并提供相关的显示输出编码。呼出信号由信号锁存（触发器）进入，再进入优先编码（优先编码器）。同时信号回馈给信号锁存区，循环运作，直至呼叫信号完全提示。同时加入逻辑控制(清0)。总体设计框图： 设计方案设计方案设计方案1、单元电路设计：在这里信号锁存用到D触发器7474,优先编码用的自制的优先编码器,二进制译码用3-8二进制译码器74138, 信号显示用到六反相器74LS04和四位并行加法器74LS83。1 信号锁存信号锁存用74LS74正边双D触发器.，起引脚图如下：7474功能表如下： 输 入 输 出 预 置清 除时 钟 D Q Q SD RD CP 0 1 x x 1 0 1 0 x x 0 1 0 0 x x 1 1 1 1 1 1 0 1 1 0 0 1 1 1 0 x Q0 Q074LS74正边沿触发双D触发器的动作特点是输出端状态的转换发生在CP的上升沿，而且触发器所保存下来的所保存的状态仅仅取决于CP上升沿到达是的输入状态。假设Q的初始状态为低电平，当给SD一个高电平时，输入一个时钟信号是，D触发器被强制翻转，是Q输出变成高电平，Q输出为低电平。触发器可以保持信号,同时接受反馈信号，最后还可以实现逻辑清0.此电路先用到4个D分别代表个房间，是先把D端置高电平，当给了时钟CP后，Q端出高电平1，我们要用的输出端正是Q。当清除端给了信号0后，Q端出1，利用这点可以对信号进行清除，既会显示其它病人的信号。后面还会再用到4个D锁存由138出来的信号，用来当作开关，利用此信号接至前面4个D触发器的清除端。2.优先编码 在优先编码器电路中，允许同时输入两个以上编码信号。而优先编码器已经将输入的信号优先的顺序进行了排除，当同时有几个信号输入时，只对其中优先级最高的那个进行编码。真值表如下： 由表中可以看出，在E10电路正常工作状态下，允许0-7当中同时有几个输入端为低电平，即有编码输入信号。其中7的优先权最高，0的优先权最低，当70时，无论其它输入端有无信号输入，输出端只给出7的编码，其余的类同。 而在本试验中给出的四路信号中7号位的优先给最高，所以把7号触发器的信号接至I7，6-4号分解接至I6-I4。当7号房间按下按钮（CP）时，I7出0，无论I4-I6出什么信号都只出0 0 0，所以I7的优先权最高，同理I6的优先权大于I5，I4的优先权最低。3.进制转换 二进制译码器的输入是一组二进制代码，输出是一组与输入代码一一对应的高，低电平信号。由于需要反馈信号，需要2进制进行转换，由此用到3-8二进制译码器74138.其引脚图如下：真值表如下:输入输出S1A2A1A011111111101111111110000011111111000110111111100101101111110011111011111010011110111101011111101110110111111011011111111110从功能表中我们都可以看到74LS138的八个输出引脚，任何时刻要么全为高电平1芯片处于不工作状态，要么只有一个为低电平0，其余7个输出引脚全为高电平1。如果出现两个输出引脚同时为0的情况，说明该芯片已经损坏。此电路中，当Y0出0时就是清除了1号房间的呼叫信号，Y1-Y3出0时分别清除了房间2、3、4的呼叫信号。4、其他元件1、初始化7474清零端初始化要用74LS08（两输入与门），优先编码器的输入端初始化用74LS32（两输入或门）。输入端如果不处理，输出就会是不确定状态，悬空，会有不正确结果出现，所以用逻辑门给输入信号接的7474和优先编码模块的输入端进行初始化。2、 显示输出用反相器74LS04和四位并行加法器74LS83。用反相器74LS04将输出的000转换成111（7）显示7，001110（6）显示6010101（5）显示5011100（4）显示4 这些代表呼叫房间的优先级。用四位并行加法器74LS83将输出的000加001转换成001（1）显示1，001010（2）显示2010011（3）显示3011100（4）显示4 这些代表呼叫房间的号码。5、 总电路图测试方案操作现象显示器1（优先级）显示器2（房间号）1、 仿真开始将E（开关）置1082、按单脉冲2623、 按单脉冲3624、按单脉冲1715、按单脉冲01次622次533次08用户手册功能介绍 该器件可供家庭式小餐馆独立房间点餐器使用。当房间有紧急呼叫时，显示房间优先级和房间号码，餐馆人员处理完当前最高级别的呼叫后，按下清除键，系统按优先级别显示其它呼叫房间的编号。操作指南房间客人通过按单脉冲呼叫。餐馆人员可以从显示器上看见当前呼叫的房间的优先级和房间号，当有多人呼叫时，优先级高的房间优先。处理完当前最高级别的呼叫后，按下清除键，系统按优先级别显示其它呼叫房间的编号。注意事项1、优先级别课根据餐馆的实际情况设定。2、该设计拟定家庭式小餐馆服务人员就一个，所以按就餐人数多少分优先级依次服务。错误及结果分析 实验之初先自己做的优先编码器，优先编码模块用的是组合逻辑电路的设计知识，组合逻辑电路比较基础，设计、连线、仿真过程中基本没什么错误，按真值表验证了优先编码模块是正确的之后有继续进行其余芯片的连接。 接线之前首先大概知道芯片数是多少，各个模块的芯片放在哪最方便接线，方便自己检查，大概确定芯片安放的位置，然后开始接线。 我的电路大致出现了以下几种状况： 1、输出一直显示4.，按单脉冲没反应，检查发现D触发器没有把D端的高电平信号送到Q端（悬空），想到要把PRE,CLR初始状态设为1让D触发器能正常工作。PRE可简单的直接接1.，但是CLR还要用来清零，怎么才能把它初始化一下还不影响以后的工作呢，然后又想到可以用一个与门，让准备送到CLR端的信号和0与。利用与门的特性既可以将电路初始化又可以清零。（清零部分用的两个7474的PRE和CLR端都接1 ） 2按单脉冲显示的信号可以有变化但是初始状态不显示7而是显示4，检查A2、A1、A0本该输出000却输出的是011，继续向前检查发现I4、I5、I6、I7没有信号送入的就也是悬空状态所以不能正常送出结果，想到可以用之前解决7474的CLR端初始化的思想初始化下I4、I5、I6、I7端，用或门。3. 、信号可以正常显示，也可以按优先级显示，但是不能正常清零。 首先想到的就是检查138出来的信号，如果跟预想的不一样（该出0的端口出的是1）那就可能是A0、A1、A2的位置没接对。但是检查看位置接的是正确的，继续检查发现是控制端没有接好，将S1接1，S2、S3接0后，再仿真就可以正确清零了。 方案改进及课程设计心得方案改进：本来做优先编码部分的时候做的是8输入的优先编码，但是本设计里只用到了四个，如果单纯针对本实验来说可以把优先编码模块改进的跟简单点（8输入的优先编码模块可以用来扩展）。设计心得： 课程设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程. 回顾起此次家庭式小餐馆点餐系统的课程设计，至今我仍感慨颇多，的确，从选题到定稿，从理论到实践，在这一个星期的日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的很多的不足，自己知识的很多漏洞，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，比如说触发器的运用还是不怎么熟识，对优先编码的逻辑功能还是不怎么了解,看到了自己基础知识还是不够扎实，实践经验还是比较缺乏，理论联系实际的能力还待急需提高。通过这次课程设计之后，一定把以前所学过的知识重新温故。在这个过程中，也曾经因为实践经验的缺乏失落过，也曾经仿真成功而热情高涨。生活就是这样，汗水预示着结果也见证着收获。虽然这只是一次的较简单的课程设计，可是也耗费了我们不少的心血。无论如何，就当它是一次数电的复习课吧！为期末作了一次好好的复习！参考文献数字逻辑 欧阳星明主编计 算 机 科 学 学 院本科课程设计量化评分标准 (计算机系统结构类) 学生姓名： 指导教师： 年级和专业： 指标最高分评分要素评分方案设计20课题明确；总体功能描述及总体电路框图清楚；课题分工明确，分功能概述及电路接线图清晰；测试方案合理可行，理论结果正确。调试20平台使用熟练；电路信号控制正确；测试数据设置得当；仿真熟练，结果完整。验收20经过自行调试之后，确认一切准备就续即可请求老师给予验收。一次验收通过最高可给20分，两次验收方能通过则最高只能给10分，依次减少。正式报告20报告规范整洁，内容完整；课题设计原理及过程