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
1.3 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Y0-Y7,输出为低电平有效。

此外，还设计了E3、E2和E13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E2=E1=0时，译码器处于工作状态[2]。

由功能表可得：
Y0=E3*E2*E1*A2*A1*A0
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。

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。

表2：原理图的真值表
图2：74HC138引脚图[3]
A B C D
L 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1
0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1
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
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，所以此时只要Y7输出直接接非门，因为Y7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Y3,Y5,Y6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Y1,Y2,Y4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
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！
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,2006年.
[2] 金维香、谢玉梅.《电子测试技术》,[M]．长沙：湖南大学出版社,2004年.
[3] 杨碧石.《电子技术实训教程》,[M]．北京：电子工业出版社,2005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,2007年.
附录
附录一用到的器材
附表1 器材清单
型号/名称数量备注
74LS138 1 3 8译码器
74HC04 1 非门
74HC02或非门
74HC08与门
开关 4
发光二极管 1
附录二方案一中原理图
附图1 总原理图
附录三 PCB图
附图2 原理图的布线图。