数电课程设计(血型遗传规律分析电路)报告

课程   课程名称： 数  字  电  子  技  术     设计题目：  血型遗传分析电路                院    系：                    指导教师：                              专    业：                学    号：                        姓    名：                          年 月 日 目录 第1章 设计目的.................................... 第2章 设计要求................................... 第3章 总体................................... 第4章 仿真分析................................... 第5章 具体实现................................... 第6章 心得体会................................... 参考文献 第1章 设计目的 1. 本实验设计的研究目的主要是帮助学生掌握组合逻辑电路的分析和计算，培养学习专业知识能力。 2. 通过血型遗传规律分析电路的设计，使学生在查阅资料、设计方案、参数选择、电路制作、系统调试等方面得到训练，并使学生在电路设计方面具有进一步发挥的余地。 3. 根据遗传学中血型遗传规律，设计一种血型遗传规律分析电路。使用时，只要按钮输入一组父母的血型，仪器能立即显示出子女可能的血型 父母血型 子女可能的血型 OO O ABAB A、B、AB ABO A、B BB B、O BO B、O ABB A、B、AB AA A、O AO A、O ABA A、B、AB AB O、A、AB、B 第二章 设计要求 1、根据电路设计指标的要求，本次设计血型遗传规律分析电路考虑由常用的TTL集成电路设计，由译码电路、按钮控制输入电路、译码显示电路等组成，用探针作为显示指示灯，显示子女的可能的血型。 图1 血型遗传规律分析电路设计方框图 方案：血型遗传规律分析电路由两片74LS138译码器，若干与非门完成； 方案材料表 序号 元器件名称 规格型号 数量 备注 1 3,8线译码器 74LS138D 2 2、方案要经济实惠，还要更加直观方便的实现电路的功能，元件尽量少，连线布置更简单，维修方便。 第3章 总体方案     本设计用两片74LS138  3.8线译码器以及逻辑门设计了一种血型遗传分析电路，电路中用单刀双掷开关控制输入端的高低电平来表示父母的血型情况，用灯泡的亮灭代表子女的可能的血型。  实现了输入父母血型就可以实现子女可能血型的设计。通过用multisim的逻辑电路的仿真成功完成了电路测试。         血型遗传规律分析电路总原理图如图所示： 图2  血型遗传电路原理图 其主要功能为实现血型遗传规律的电路设计，电路主要由单刀双掷开关、3,8线译码器、与非门、探针组成.其工作原理如下： AB 代表父亲血型，CD代表母亲血型，则一共有16种血型配对的可能，所以本实验采用两片74LS138（译码器）级联，可完成4输入16输出功能 血型配对真值表如下： 父亲 母亲 子女 A B C D A型 B型 AB型 O型 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 0 0 1 1 1 0 1 0 1 1 0 0 0 1 1 1 0 1 0 0 1 1 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 0 0 1 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 在电路设计上，我们从子女的血型可能性入手，设计输出六组信号，每一组代表在父母的血型影响下孩子可能出现的血型 根据设计指标中提供的血型配对表格,可多得到以下结果： 实验电路图中对应的 ProdeX1 代表——B型和O型。（0101,0111,1101） ProdeX2 代表——0型（1111） ProdeX3 代表——A型B型AB型（1010,1001,1000,0110,0010） ProdeX4 代表——A型和B型（1011,1110） ProdeX5 代表——A型和O型（0000，0011，1100） ProdeX6 代表——A型，B型AB型O型（0001,0100） SwitchA、B控制父亲的血型 00—A型 01—B型 10—AB型 11—O型 SwitchC、D控制母亲的血型 00—A型 01—B型 10—AB型 11—O型 通过控AB和CD的逻辑电平可控制对应探针1、2、3、4、5、6的亮或灭已达到显示孩子可能出现的血型，如1号探针亮代表孩子的血型可能为B型或O型。2号探针亮代表孩子可能的血型为O型。 在实验设计中，逻辑电平的设计选用4个单刀双掷开关，以及VCC和GND.开关一边接高电平，一边接地，搬动开关能够完成逻辑0或1的输入。 第四章 仿真分析 1．单元电路功能测试 （1）控制电路中四个单刀双掷开关与5V的Vcc和接地端相连，用万用表测试工作正常。 （2）译码电路中两片74LS138跟必要与非门相连接，用万用表测试译码电路工作正常。 （3）显示电路用六个Probe探针组成，电压为2.5v，仿真中加2.5V Vcc测试探针，显示探针工作正常。 2、整体电路功能仿真测试 完整的仿真电路原理图如下： 仿真电路中，控制电路高电平用5V的Vcc表示，低电平用接地表示，译码器电路加5V电源Vcc，探针的额定电压取为2.5V 测试数据表格： 输入 子女可能的血型 父亲 母亲 A B C D P1 P2 P3 P4 P5 P6 0 0 0 0 亮 0 0 0 1 亮 0 0 1 0 亮 0 0 1 1 亮 0 1 0 0 亮 0 1 0 1 亮 0 1 1 0 亮 0 1 1 1 亮 1 0 0 0 亮 1 0 0 1 亮 1 0 1 0 亮 1 0 1 1 亮 1 1 0 0 亮 1 1 0 1 亮 1 1 1 0 亮 1 1 1 1 亮 通过采用仿真软件的模拟，由实验仿真数据分析知，该电路能够得到预期的结果，当控制父亲母亲的血型时，能够得到想要出现的结果。 3、仿真中发现的问题及解决措施 1、开始设计时，采用的是CMOS器件，逻辑电平采用的控制方法是单刀单掷开关接高电平或断开。由于CMOS 器件输入端悬空或发生错误，致使电路运行不正常。修改后，采用TTL型74LS138.保险起见，采用单刀双掷开关，接地时为逻辑“0”，接电源时为逻辑“1”。 2、电路连接时，器件不应离得太近，容易误接或连接不上。我们在连接输出端和灯时，由于距离太近，看上去是接在了一起，但事实上没有接上，最终通过调开一点距离后才能正常发光。 3、电路初始设计时，选择的方案太过繁琐，如输出A型血的话则需要表达式Y=m0+m1+m2+m3+m4+m6+m8+m9+m10+m11+m12+m14,这样需要太多元器件，电路复杂，经过考虑，我们选择把可能的血型组当作输出变量，达到了简化电路目的。 第五章 具体实现 本设计用两片74LS138  3.8线译码器以及逻辑门设计了一种血型遗传分析电路，电路中用单刀双掷开关控制输入端的高低电平来表示父母的血型情况，用灯泡的亮灭代表子女的可能的血型。  实现了输入父母血型就可以实现子女可能血型的设计。通过用multisim的逻辑电路的仿真成功完成了电路测试。 1、实验中用到的器件清单 数量 型号 电路图中的标识 2 74LS, 74LS138D U2, U1 4 SWITCH, SPDT J1, J2, J3, J4 3 74LS, 74LS10D U3, U5, U7 3 74LS, 74LS00D U6，U9，U11 1 74LS, 74LS04D U4 1 74LS, 74LS32N U10 6 LED X1,X2,X3,X4,X5,X6 2、器件介绍 74LS138D：3-TO-8 DECODER 3-8译码器 74LS10D：3-INPUT-NAND 三线输入与非门 74LS00D：2-INPUT-NAND二线输入与非门 74LS04D：HEX INVERTER非门 74LS32N：2-INPUT-OR二线输入或门 PROBE：LED SWITCH，SPDT：Switch开关 3、百度查出每个元件的引脚图（即其原理图），然后再草纸上画出电路的原理图，其后再根据原理图焊接电路板。虽然这个过程说起来很简单，但真正实际操作的时候却是非常的困难，毕竟这也是我们第一次做课程设计。 第六章 心得体会 1．通过此次课程设计，使我更加扎实的掌握了有关各种元件的理解和运用方面的知识，在设计过程中虽然遇到了一些问题，但经过一次又一次思考，一遍又一遍的检查终于找出了原因所在，也暴露出了前期我在这方面知识欠缺和经验不足。实践出真知，通过亲自动手制作，使我们掌握的知识不再是纸上谈兵。 2．在设计过程中，经常会遇到这样那样的情况，就是心里想老着这样的接法可以行得通，但实际接上电路，总是实现不了，因此耗费在这上面的时间用去很多。 3．我沉得做课程设计同时也是对课本知识的巩固和加强，由于课本上的知识太多，平时课间的学习并不能很好的理解和运用各个元件的功能，而且考试内容有限，所以在这次课程设计过程中，我们了解了很多元件的功能，并且对于其在电路中的使用有了更多的认识。平时看课本时，有时问题老是弄不懂，做完课程设计，那些问题就迎刃而解了。而且还可以记住很多东西。比如一些芯片的功能，平时看课本，这次看了，下次就忘了，通过动手实践让我们对各个元件映象深刻。所以认识来源于实践，实践是认识的动力和最终目的，实践是检验真理的唯一标准。所以这个期末前的课程设计对我们的作用是非常大的。 4．经过这次设计，过程曲折可谓一语难尽。在此期间我们也失落过，也曾一度热情高涨。从开始时满富盛激情到最后汗水背后的复杂心情，点点滴滴无不令我回味无长。生活就是这样，汗水预示着结果也见证着收获。         回顾起此课程设计，至今我仍感慨颇多，从理论到实践，在这段日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的东西，同时不仅可以巩固了前所学过的知识，而且学到了很多在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，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。 实验过程中，也对团队精神的进行了考察，让我们在合作起来更加默契，在成功后一起体会喜悦的心情。果然是团结就是力量，只有互相之间默契融洽的配合才能换来最终完美的结果。我们的工作是一个团队的工作，团队需要个人，个人也离不开团队，必须发扬团结协作的精神。 5. 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不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固。这次课程设计的完成，在设计中遇到了很多专业知识问题，最后在老师、同学和自己百度的帮助下，终于游逆而解。 6. 此次课程设计，学到了很多课内学不到的东西，比如独立思考解决问题，出现差错的随机应变，和与人合作共同提高，都受益非浅，今后的制作应该更轻松，自己也都能扛的起并高质量的完成项目。     此次设计也让我明白了思路即出路，有什么不懂不明白的地方要及时请教或上网查询，只要认真钻研，动脑思考，动手实践，就没有弄不懂的知识，收获颇丰。  参考文献 [1]  阎石．数字电子技术基础（第五版）[M]．北京：高等教育出版社．2006 [2]  中国集成电路大全编委会．中国集成电路大全—TTL集成电路[M]．北京：国防工业出版社．1985：　567-600 [3]  房建东 荀延龙 王艳荣等．电子技术[M]．呼和浩特：内蒙古大学出版社．2004 [4]  学生自查文献     [ 5]  百度文库