基于Multisim的拔河游戲機[致遠書苑]

1、電子線路課程設計論文題 目 拔河游戲機 學 院 信息工程學院 專 業(yè) 電子信息工程 班 級 08 信工（2）班 學 號 200883080 200883083 姓 名 熊海清 劉春 指導老師 高玲 老師 2011 年 4 月摘 要本課程設計的內容是由信號發(fā)生器電路、可逆計數(shù)/譯碼器電路、勝負顯示電路和控制電路四部分組成設計的一款電子拔河游戲機。信號產(chǎn)生電路通過開關選擇接地還是接電源產(chǎn)生的脈沖，經(jīng)過由與非門和與門組成的RS觸發(fā)器整形電路整形后脈沖信號。可逆計數(shù)/譯碼電路中的計數(shù)器采用集成芯片二進制可逆計數(shù)器74ls192，譯碼器采用集成芯片4線16線譯碼器CC4514。由脈沖變化來控制9個發(fā)光二

2、極管的亮滅，從而模仿現(xiàn)實生活中拔河的要求，并由計數(shù)器CC4518記錄下兩邊的比分，在顯示器DCD_hex上顯示。經(jīng)調試仿真效果均達到課程設計要求。關鍵詞：信號發(fā)生器；可逆計數(shù)/譯碼器；74ls192；CC4514 AbstractOur curriculum design of programme - circuit is the signal, non-reversing count decoding circuit or circuit in the show and the control circuit of four sections of the design of a tug o

3、f war game. the signal an electronic circuit grounding or by a switch to choose the source produce pulses through the door and the door and the rs triggers plastic circuit after plastic surgery of pulses. reversible count decoding circuit counter the use of integrated chip in a binary counter 74ls19

4、2, coding for the use of integrated.Keywords: Signal generators；Code for the count；74ls192；CC4514 基礎教育b目錄前言11 設計任務與要求12 總體框圖12.1 設計方案12.2 電路原理圖23 實驗元器件選擇及其功能23.1實驗器件23.2主要器件極其相關功能34 單元電路設計94.1 整形電路94.2 編碼電路94.3 譯碼電路104.4控制電路104.5勝負顯示115 總體設計電路圖126 安裝與調試137 性能測試與分析138 設計總結139 實驗心得與體會14參考文獻15前言隨著現(xiàn)代科技的

5、不斷發(fā)展，人們的生產(chǎn)生活水平也在不斷提高。與此同時，各式各樣的儀器設備、新型家電產(chǎn)品都在不斷出現(xiàn)，豐富著人們的生活，為人們排憂解難，娛樂身心。拔河游戲機就是一種綜合性、趣味性的試驗，它結構簡單，易安裝與調試，使生產(chǎn)或者自行制作的最佳選擇。1 設計任務與要求（1）拔河游戲機需要15個或者9個發(fā)光二極管排列成一行，開機后只有中間一個發(fā)亮，以此作為拔河的中心線，游戲雙方各持一個按鍵，迅速的，不斷的按動產(chǎn)生脈沖，誰按得快，亮點向誰方向移動，沒按一次，亮點移動一次。移動到任一方終端二極管發(fā)亮，這一方就得勝，此時雙方按鍵均無作用，輸出保持，只有經(jīng)復位后才使亮點回復到中心線。（2）顯示器顯示勝出者。2 總體

6、框圖2.1 設計方案（1）本課題所設計的拔河游戲機由9電平指示燈排列成一行，開機之后只有中間一個電平指示燈亮，以此作為拔河的中心線?？赡嬗嫈?shù)器原始狀態(tài)為0000，經(jīng)譯碼后輸出中間的電平指示燈亮。游戲雙方各持一個按鍵，迅速地、不斷地按動產(chǎn)生脈沖信號，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，這一方就獲勝，此時雙方按鍵均無作用，輸出保持，只有經(jīng)裁判復位后才使亮點恢復到中心線。（2）當一局比賽結束后,由點亮該終點燈的信號使電路封鎖加減脈沖信號的作用，即實現(xiàn)電路自鎖,使加減脈沖無效。同時，使計分電路自動加分。當兩人比賽結束后，裁判可以讓計分顯示器清零。（3）控制電路

7、部分應能控制由振蕩器產(chǎn)生的脈沖信號進入計數(shù)器的加減脈沖的輸入端，其進入方向則由參賽雙方的按鍵信號決定。2.2 電路原理圖按鍵A、B整形電路可逆計數(shù)器譯碼器取勝計數(shù)器取勝顯示發(fā)光二極管顯示控制電路圖2.13 實驗元器件選擇及其功能3.1實驗器件+5V直流電源 5個單刀雙擲開關 4個DCD_HEX 譯碼顯示器 2個74LS192D 同步十進制可逆計數(shù)器 1片CC4514BD 4線16線譯碼器 1片CC4518BD 雙同步十進制計數(shù)器 1片74LS00D 與非門 8片74LS02D 或非門 1片74LS08D 與門 2片電阻 1K 4個電阻 200 9個發(fā)光二極管 LED 9個3.2主要器件極其相關

8、功能（1）74LS08與門74LS08引出端符號:A B 輸入端 Y 輸出端圖3.1 74LS08引腳圖圖3.2 74LS08邏輯功能圖（2）74LS00與非門74LS00D引出端符號：A B 輸入端 Y 輸出端圖3.3 74LS00引腳圖 INPUTOUTPUTABYLLHHLHLHHHHL圖3.4 74LS00邏輯功能圖（3）74LS02D 或非門74ls02引出端符號：A B 輸入端 Y 輸出端圖3.5 74LS02引腳圖圖3.6 74LS02邏輯功能圖（4）74LS192D 同步十進制可逆計數(shù)器74LS192可預置的同步十進制可逆計數(shù)器，其主要電特性的典型值如下：74LS192 32M

9、Hz 95mW。74LS192 的清除端是異步的。當清除端（MR）為高電平時，不管時鐘端（CPD、CPU）狀態(tài)如何，即可完成清除功能。192 的預置是異步的。當置入控制端（PL）為低電平時，不管時鐘CP的狀態(tài)如何，輸出端（Q0Q3）即可預置成與數(shù)據(jù)輸入端（P0P3）相一致的狀態(tài)。192 的計數(shù)是同步的，靠CPD、CPU同時加在 4 個觸發(fā)器上而實現(xiàn)。在CPD、CPU上升作用下Q0Q3 同時變化，從而消除了異步計數(shù)器中出現(xiàn)的計數(shù)尖峰。當進行加計數(shù)或減計數(shù)時可分別利用CPD或CPU，此時另一個時鐘應為高電平。當計數(shù)上溢出時，進位輸出端（TCU）輸出一個低電平脈沖，其寬度為CPU低電平部分的低電平脈

10、沖；當計數(shù)下溢出時，錯位輸出端（TCD）輸出一個低電平脈沖，其寬度為CPD低電平部分的低電平脈沖。當把TCD和TCU分別連接后一級的CPD、CPU，即可進行級聯(lián)。圖3.7 74LS192管腳圖74LS192管腳說明：當置入控制端（PL）為低電平時，不管時鐘CP的狀態(tài)如何，輸出端3，2，6，7即可預置成與數(shù)據(jù)輸入端15，1，10，9相一致的狀態(tài)，可當成輸出端。14為置零端 ；11為置數(shù)端。3，2，6，7為輸出端；14為置零端；5為加法計數(shù)端；4為減法計數(shù)端 ；12，13分別為進.借位端。H=高電平 L=低電平 X=不定（高或低電平） =由“低”“高”電平的躍變圖3.8 真值表圖3.9 引腳功能表

11、（5）CC4514BD 4線16線譯碼器CC4514 由一可選通鎖存器和一4 線16 線譯碼器組成。鎖存器所保留地數(shù)據(jù)為在選通脈沖由1 至0 轉換之前地最后輸入數(shù)據(jù)。INH 控制端將所有輸出置為0，而與數(shù)據(jù)或選通脈沖的輸入狀態(tài)無關。譯碼器功能表列出了輸入數(shù)據(jù)的組合及對應的選擇輸出。CC4514 提供了24 引線多層陶瓷雙列直插（D）、熔封陶瓷雙列直插（J）、塑料雙列直插（P）3 種封裝形式。圖3.10 4514BD管腳圖4514BD管腳說明：A0A3 數(shù)據(jù)輸入端 INH 輸出禁止控制端LE 數(shù)據(jù)鎖存控制端Y0Y15 數(shù)據(jù)輸出端輸入 高電平輸出端 輸入 高電平輸出端 LEINHA3A2A1A0L

12、EINHA3A2A1A0100000YO101001Y9100001Y1101010Y10100010Y2101011Y11100011Y3101100Y12100100Y4101101Y13100101Y5101110Y14100110Y6101111Y15100111Y711 無 101000Y800 輸出狀態(tài)鎖定在上一個LE“1”時，A0A3的輸入狀態(tài)圖3.11 4514BD邏輯功能圖（6）CC4518BD雙十進制同步計數(shù)器 CC4518是一個雙BCD同步加計數(shù)器，內含兩個單元的加計數(shù)器，其功能表如真值表所示。每單個單元有兩個時鐘輸入端CLK和EN，可用時鐘脈沖的上升沿或下降沿觸發(fā)。由表

13、可知，若用ENABLE信號下降沿觸發(fā)，觸發(fā)信號由EN端輸入，CLK端置“0”；若用CLK信號上升沿觸發(fā)，觸發(fā)信號由CLK端輸入，ENABLE端置“1”。RESET端是清零端，RESET端置“1”時，計數(shù)器各端輸出端Q1Q4均為“0”，只有RESET端置“0”時，CC4518才開始計數(shù)。圖3.12 4518BD管腳圖4518BD管腳說明： 1CP、2CP 時鐘輸入端 1R、2R 清除端1EN、2EN 計數(shù)允許控制端1Q01Q3 計數(shù)器輸出端2Q02Q3 計數(shù)器輸出端 輸入 輸出功能 CPREN 01加 計 數(shù) 00 加 計 數(shù) 0 保持 0 0010 1 全部為“0” 圖3.13 4518邏輯功

14、能表4 單元電路設計4.1 整形電路由與門74LS08D和與非門74LS00D構成。因74LS192D是可逆計數(shù)器，控制加減的CP脈沖分別加至5腳和4腳，此時當電路要求進行加法計數(shù)時，減法輸入端CPD必須接高電平；進行減法計數(shù)時，加法輸入端CPU也必須接高電平，若直接由A、B鍵產(chǎn)生的脈沖加到5腳或4腳，就有很多時機在進行計數(shù)輸入時另一計數(shù)輸入端為低電平，使計數(shù)器不能計數(shù)，雙方按鍵均失去作用，拔河比賽不能正常進行。加一整形電路，使A、B二鍵出來的脈沖經(jīng)整形后變?yōu)橐粋€占空比很大的脈沖，這就減少了進行某一計數(shù)時另一計數(shù)輸入為低電平的可能性，從而使每按一次鍵都有可能進行有效的計數(shù)。電路圖如下圖所示：圖

15、4.14.2 編碼電路由雙時鐘二進制同步可逆計數(shù)器74LS192D構成，它有2個輸入端，4個輸出端，能進行加減計數(shù)。通過編碼器來控制電平指示燈的顯示，加計數(shù)時向右移動，進行減計數(shù)時，向相反方向移動。電路圖如下：圖4.24.3 譯碼電路由4線16線譯碼器4514BD構成。譯碼器的輸出Y0Y15中選9個接電平指示燈，電平指示燈的正端接譯碼器；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。電路圖如下圖所示：圖4.34.4控制電路控制電路實際是由兩部分構成，一是控制74LS192

16、置數(shù)，一是控制74LS192和CC4518的復位。(1)由或非門74LS02構成，其作用是指示出誰勝誰負。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”，與門輸出為“0”，再送到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)，由于計數(shù)器數(shù)據(jù)端D0、D1、D2、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。如下圖所示：圖4.4(2) 74LS192D的清零端CR接一個電平開關，作為一個開關控制，進行多次比賽而需要的復位操作，使亮點返回中心點

17、。CC4518BD的清零端RD也接一個電平開關，作為勝負顯示器的復位來控制勝負計數(shù)器使其重新計數(shù)。4.5勝負顯示由計數(shù)器CC4518和譯碼顯示器構成。將雙方終端指示燈正極分別接到2個CC4518計數(shù)器的EN端，CC4518的兩組4位BCD碼分別接到實驗裝置的兩組譯碼顯示器的A、B、C、D插口處。當一方取勝時，該方終端指示燈發(fā)亮，產(chǎn)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。電路圖如下：圖4.55 總體設計電路圖工作原理及部分的連接方式：A、B兩人通過開關產(chǎn)生脈沖，經(jīng)過整形電路后接74LS192D同步二進制可逆計數(shù)器，經(jīng)74LS19

18、2D同步二進制可逆計數(shù)器對信號進行加減后接譯碼電路，譯碼電路譯碼后顯示到電平顯示器上。再把勝負電路接到兩頭最邊的電平顯示燈上，勝負電路收到勝負信號后顯示勝負次數(shù)。當比賽結束后由復位控制對顯示勝負裝置和電平顯示燈回復到初始狀態(tài)。這樣就達到了設計目的和要求?？傮w電路原理圖如下：圖5.16 安裝與調試7 性能測試與分析8 設計總結拔河游戲機共有9個發(fā)光二級管，開機后只有中間一個發(fā)亮，以此作為拔河的中心線，游戲雙方各持一個按鍵，迅速地，不斷地按動以產(chǎn)生脈沖，誰按的快，亮點就向誰的方向移動，每按一次，亮點移動一次，移到任一方終端二極管發(fā)亮，這一方就得勝，此時雙方按鍵均無作用，輸出保持，只有經(jīng)復位后才使亮

19、點恢復到中心線, 用七段數(shù)碼管顯示勝者取勝的盤數(shù)。本實驗通過設計多諧振蕩器提供輸入脈沖，用可逆計數(shù)器，譯碼器，將AB雙方的輸入轉換為脈沖，再經(jīng)過譯碼，顯示譯碼器和七段數(shù)碼管實現(xiàn)電路的記分功能。用開關設計的裁判可以實現(xiàn)電路的記分和清零功能。因74LS192是可逆計數(shù)器，控制加減的CP脈沖分別加至5腳和4腳，此時當電路要求進行加法計數(shù)時，減法輸入端CPD必須接高電平；進行減法計數(shù)時，加法輸入端CPU也必須接高電平，若直接由A、B鍵產(chǎn)生的脈沖加到5腳或4腳，就有很多時機在進行計數(shù)輸入時另一計數(shù)輸入端為低電平，使計數(shù)器不能計數(shù)，雙方按鍵均失去作用，拔河比賽不能正常進行。需加一整形電路，使A、B二鍵出來的脈沖經(jīng)整形后變?yōu)橐粋€占空比很大的脈沖，這樣就可減少了進行某一計數(shù)時另一計數(shù)輸