電子拔河游戲機課程設計報告

1、課程設計說明書課程名稱： 數(shù)字電子技術課程設計 題 目： 電子拔河游戲機 學生姓名： 專 業(yè)： 電子信息工程 班 級： 學 號： 指導教師： 李繼凱 李冬梅 日 期： 2013 年 4 月 20日 10 / 10文檔可自由編輯打印電子拔河游戲機一、 設計任務與要求1設計一個模擬拔河游戲比賽的邏輯電路。2使用15個發(fā)光二極管，開機后只有在拔河繩子中間的發(fā)光二極管亮。3賽雙方各持一個按鈕，快速不斷地按動按鈕，產生脈沖，誰按得快，發(fā)光的二極管就向誰的方向移動，每按一次，發(fā)光二極管移動一位。4的發(fā)光二極管移到任一方的終點時，該方就獲勝，此后雙方的按鈕都應無作用，狀態(tài)保持，只有當栽判按動復位后，在拔河繩

2、子中間的發(fā)光二極管重新亮。5用七段數(shù)碼管顯示雙方的獲勝盤數(shù)。二、方案設計與論證1總體設計思路 本次課程設計的題目是電子拔河游戲機，其原理可理解為甲乙兩人通過按下AB兩個按鍵的的快慢來讓拔河游戲機的電平指示燈由中點向速度快的一方延伸，而阻止向速度慢的一方延伸?？梢栽O想用可預置的加/減可逆計數(shù)器作主要器件，用計數(shù)器的輸出狀態(tài)通過譯碼器控制電平指示燈的顯示狀態(tài)。如當計數(shù)器進行加法計數(shù)時，發(fā)亮的電平指示燈向右方延伸，相反，進行減法計數(shù)時，發(fā)亮的電平指示燈向相反方向移動。當一局比賽結束，即發(fā)亮的LED移動某一方的終點時，由點亮該終點燈的信號使電路封鎖加/減脈沖信號的作用，既實現(xiàn)電路的自鎖，使加/減脈沖無

3、效。只有按了復位按鍵雙方才能繼續(xù)下一局的比賽，計數(shù)器就記錄雙方的獲勝的次數(shù)，數(shù)碼管顯示勝者贏的盤數(shù)。2電路設計原理 拔河游戲機用15個電平指示燈排列成一行，開機后只有中間一個點亮，有以此作為拔河的中心線，游戲雙方各持一個按鍵，迅速地、不斷地按動產生脈沖，誰按得快，亮點向誰方向移動，每按一次，亮點移動一次。移到任一方終端指示燈點亮，這一方就得勝，此時雙方按鍵均無作用，輸出保持，只有經復位后才使亮點恢復到中心線。最后，顯示器顯示勝者的盤數(shù)。圖1電子拔河游戲機原理框圖圖2 拔河游戲機的電路框圖?？赡嬗嫈?shù)器74LS193原始狀態(tài)輸出4位二進制數(shù)0000，經譯碼器輸出使中間的一只電平指示燈點亮。當按動A

4、、B兩個按鍵時，分別產生兩個脈沖信號，經整形后分別加到可逆計數(shù)器上，可逆計數(shù)器輸出的代碼經譯碼器譯碼后驅動電平指示燈點亮并產生位移，當亮點移到任何一方終端后，由于控制電路的作用，使這一狀態(tài)被鎖定，而對輸入脈沖不起作用。如按動復位鍵，亮點又回到中點位置，比賽又可重新開始。將雙方終端指示燈的正端分別經兩個與非門后接到2個十進制計數(shù)器CC4518的使能端EN，當任一方取勝，該方終端指示燈點亮，產生1個下降沿使其對應的計數(shù)器計數(shù)。這樣，計數(shù)器的輸出即顯示了勝者取勝的盤數(shù)。方案一1編碼電路： 由雙時鐘二進制步可逆計數(shù)器74LS193構成，它有2個輸入端，4個輸出端，能進行加減計數(shù)。2譯碼電路： 由譯碼器

5、4514BD的輸出Y0Y15中選出15個接電平指示燈，電平指示燈的負端接地，而正端接譯碼器；這樣，當輸出為高電平時電平指示燈點亮。比賽準備，譯碼器輸入為0000，Y0輸出為1，中心處指示燈首先點亮，當編碼器進行加法計數(shù)時，亮點向右移，進行減法計數(shù)時，亮點向左移。3控制電路： 由或非門由74LS02構成，其作用是分出誰勝誰負。當亮點移到任何一方的終端時，判該方為勝，此時雙方的按鍵均宣告無效。將雙方終端指示燈的正接至或非門的2個輸入端，當獲勝一方為“1”，而另一方則為“0”，或非門輸出為“0”，再送到74LS193計數(shù)器的置數(shù)端 ，于是計數(shù)器停止計數(shù)，處于預置狀態(tài)，由于計數(shù)器數(shù)據(jù)端D0、D1、D2

6、、D3和輸出Q0、Q1、Q2、Q3對應相連，輸入也就是輸出，從而使計數(shù)器對脈沖不起作用。4勝負顯示： 由計數(shù)器74HC160D和譯碼顯示器構成。將雙方終端指示燈正極經與非門輸出后分別接到2個74HC160D計數(shù)器的CP端，74HC160D的兩組4位BCD碼分別接到實驗箱中的兩組譯碼顯示器的8、4、2、1插孔上。當一方取勝時，該方終端指示燈發(fā)亮，產生一個上升沿，使相應的計數(shù)器進行加一計數(shù)，于是就得到了雙方取勝次數(shù)的顯示，若1位數(shù)不夠，則進行2位數(shù)的級連。方案二 本課題，可以用兩片74LS192代替74LS193，先將兩片74LS192連接成100進制的可逆，然后將其改成十六進制的計數(shù)器。用一全加

7、器將兩片74LS192的輸出信號八位轉化成四位，再接給CC4514的輸入端。 控制電路也可由異或門74LS86和與非門74LS00構成。將雙方終端指示燈的正接至異或門的2個輸入端，當獲勝一方為“1”，而另一方則為“0”，異或門輸出為“1”，經與非門產生低電平“0”，再送到兩74LS192計數(shù)器的置數(shù)端，于是計數(shù)器停止計數(shù)，處于預置狀態(tài)，此時，同樣將各自計數(shù)器數(shù)據(jù)端D0、D1、D2、D3和輸出Q0、Q1、Q2、Q3對應相連，則輸入也就是輸出，從而使計數(shù)器對脈沖不起作用。 其他電路基本保持不變。兩個方案的對比： 兩個方案對比，明顯方案一優(yōu)于方案二，方案二要多加一塊計數(shù)器和一塊全加器，這樣無疑增加了

8、電路的成本，且方案一的連接較為簡單，但當沒有74LS193芯片時，我們可以用方案二代替方案一。所以在方案的選擇上一般選擇方案一。設計方案論證： 該控制系統(tǒng)由輸入、輸出和控制器模塊構成。輸入模塊完成裁判啟動命令和兩個按鈕信號的輸入，其邏輯關系由門電路實現(xiàn)；控制器模塊完成對輸入脈沖信號的統(tǒng)計，由可預置加減計數(shù)器構成,其預置數(shù)為0100，作為加減計數(shù)的起點，加減計數(shù)的脈沖源分別取自兩個按鈕信號，計數(shù)器輸出狀態(tài)變量進入輸出模塊；輸出模塊完成計數(shù)器統(tǒng)計信號的翻譯與顯示(可由發(fā)光二極管完成)并給出一個此次比賽結束信號。三、單元電路設計與參數(shù)計算1觸發(fā)電路：2計數(shù)電路：74LS193是雙時鐘4位二進制同步可

9、逆計數(shù)器。 74LS193的特點是有兩個時鐘脈沖（計數(shù)脈沖）輸入端CPU和CPD。在RD=0、LD1的條件下，作加計數(shù)時,令CPD1,計數(shù)脈沖從CPU輸入；作減計數(shù)時，令CPU1，計數(shù)脈沖從CPD輸入。此外，74LS193還具有異步清零和異步預置數(shù)的功能。當清零信號RD1時，不管時鐘脈沖的狀態(tài)如何,計數(shù)器的輸出將被直接置零；當RD0,LD0時，不管時鐘脈沖的狀態(tài)如何，將立即把預置數(shù)數(shù)據(jù)輸入端A、B、C、D的狀態(tài)置入計數(shù)器的QA、QB、QC、QD端，稱為異步預置數(shù)。 3. 譯碼電路：4.勝負顯示器： 74HC160 同步十進制計數(shù)器(帶異步清零. )( 可直接復位與時鐘無關)引腳 1-*R 2-

10、CP 3-A 4-B 5-C 6-D 7-EN1 8-VSS9-PE 10-EN2 11-QD 12-QC 13-QB 14-QA 15-C0 16-VDD原理CP *R EN1 EN2 PE 功能Q 0 Q Q Q 復位Q 1 1 0 1 計數(shù)和C0復位Q 1 0 1 1 計數(shù)復位Q 1 0 0 1 計數(shù)和C0復位上 1 Q Q 0 預置上 1 1 1 1 加計數(shù)說明: 上-上升沿 . C0為進位輸出四、總電路工作原理及元器件清單1.總電路工作原理2電路完整工作過程描述（總體工作原理）原理：甲乙兩人通過按鍵“W”“Q”的控制來產生一個上升沿的觸發(fā)，如果誰按鍵的頻率高，則74LS193可逆計數(shù)

11、器可優(yōu)先收到一個脈沖，對應的管腳會給予一個信號，使得該可逆計數(shù)器做加法或者減法的運算。假如兩者按下的頻率一樣，則可逆計數(shù)器無任何變化。然后當可逆計數(shù)器收到脈沖后做加法或者減法的計數(shù)，相對應的給予4線16線譯碼器4514BD一個信號，其控制的15的小燈泡會按照對應的信號亮燈，最初沒操作的時候中間的燈泡亮起，如果可逆計數(shù)器收到一個加法信號，則其亮起的燈泡會改為中間右起第一個，如果是收到一個減法信號，則其亮起的燈泡會改為中間左起第一個。以此類推，燈泡會隨著左右移動，當燈泡移動到最左或者最右邊的時候就停止了移動，此時不管按下“Q”“W”都不能改變燈泡的位置，然后數(shù)碼顯示管則顯示對應的數(shù)字。即記錄勝負的

12、局數(shù)。要想在原來的基礎局數(shù)上再來一局，只要按下“space”鍵即可，如果想要全部清零，則只需按下“A”即可。3.元件清單芯片數(shù)量(片)74LS192(同步二進制可逆計數(shù)器)14514BD (4線16線譯碼器)174LS02（四2輸入與非門）17402N(或非門)27405N(反相器)274HC160D(十進制計數(shù)器)2五、結論與心得本次課程設計后我對數(shù)字電子技術有了更進一步的熟悉，實際操作和課本上的知識有很大聯(lián)系，但又高于課本，一個看似很簡單的電路，要動手把它設計出來就比較困難了，因為是設計要求我們在以后的學習中注意這一點，要把課本上所學到的知識和實際聯(lián)系起來，同時通過本次電路的設計，不但鞏固了所學知識，也使我們把理論與實踐從真正意義上結合起來，增強了學習的興趣，考驗了我們借助互聯(lián)網絡搜集、查閱相關文獻資料，和組織材料的綜合能力。通過設計拔河游戲機控制電路，讓我對數(shù)字邏輯這門課有了更深刻的了解，對電子器件的認識也不再停留在字面上，實現(xiàn)了從理論到實踐的飛躍。我了解到理論和實踐是分不開的。只有理論不行，當你面對一堆元氣件時