電子拔河游戲機課程設(shè)計報告

課程設(shè)計闡明書課程名稱：數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計題目：電子拔河游戲機學(xué)生姓名：專業(yè)：電子信息工程班級：學(xué)號：指導(dǎo)教師：李繼凱李冬梅日期：年4月20日電子拔河游戲機設(shè)計任務(wù)與規(guī)定1．設(shè)計一種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．賽雙方各持一種按鈕，快速不停地按動按鈕，產(chǎn)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(yīng)無作用，狀態(tài)保持，只有當(dāng)栽判按動復(fù)位后，在拔河繩子中間的發(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(shè)計與論證1．總體設(shè)計思路本次課程設(shè)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批示燈由中點向速度快的一方延伸，而制止向速度慢的一方延伸。能夠構(gòu)想用可預(yù)置的加/減可逆計數(shù)器作重要器件，用計數(shù)器的輸出狀態(tài)通過譯碼器控制電平批示燈的顯示狀態(tài)。如當(dāng)計數(shù)器進行加法計數(shù)時，發(fā)亮的電平批示燈向右方延伸，相反，進行減法計數(shù)時，發(fā)亮的電平批示燈向相反方向移動。當(dāng)一局比賽結(jié)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/減脈沖無效。只有按了復(fù)位按鍵雙方才干繼續(xù)下一局的比賽，計數(shù)器就統(tǒng)計雙方的獲勝的次數(shù)，數(shù)碼管顯示勝者贏的盤數(shù)。2．電路設(shè)計原理拔河游戲機用15個電平批示燈排列成一行，開機后只有中間一種點亮，有以此作為拔河的中心線，游戲雙方各持一種按鍵，快速地、不停地按動產(chǎn)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。移到任一方終端批示燈點亮，這一方就得勝，此時雙方按鍵均無作用，輸出保持，只有經(jīng)復(fù)位后才使亮點恢復(fù)到中心線。最后，顯示屏顯示勝者的盤數(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(jīng)譯碼器輸出使中間的一只電平批示燈點亮。當(dāng)按動A、B兩個按鍵時，分別產(chǎn)生兩個脈沖信號，經(jīng)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(jīng)譯碼器譯碼后驅(qū)動電平批示燈點亮并產(chǎn)生位移，當(dāng)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(fù)位鍵，亮點又回到中點位置，比賽又可重新開始。將雙方終端批示燈的正端分別經(jīng)兩個與非門后接到2個十進制計數(shù)器CC4518的使能端EN，當(dāng)任一方取勝，該方終端批示燈點亮，產(chǎn)生1個下降沿使其對應(yīng)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(gòu)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4514BD的輸出Y0～Y15中選出15個接電平批示燈，電平批示燈的負(fù)端接地，而正端接譯碼器；這樣，當(dāng)輸出為高電平時電平批示燈點亮。比賽準(zhǔn)備，譯碼器輸入為0000，Y0輸出為1，中心處批示燈首先點亮，當(dāng)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(gòu)成，其作用是分出誰勝誰負(fù)。當(dāng)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布無效。將雙方終端批示燈的正接至或非門的2個輸入端，當(dāng)獲勝一方為“1”，而另一方則為“0”，或非門輸出為“0”4．勝負(fù)顯示：由計數(shù)器74HC160D和譯碼顯示屏構(gòu)成。將雙方終端批示燈正極經(jīng)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屏的8、4、2、1插孔上。當(dāng)一方取勝時，該方終端批示燈發(fā)亮，產(chǎn)生一種上升沿，使對應(yīng)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，能夠用兩片74LS192替代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。用一全加器將兩片74LS192的輸出信號八位轉(zhuǎn)化成四位，再接給CC4514的輸入端?？刂齐娐芬部捎僧惢蜷T74LS86和與非門74LS00構(gòu)成。將雙方終端批示燈的正接至異或門的2個輸入端，當(dāng)獲勝一方為“1”，而另一方則為“0”，異或門輸出為“1”，經(jīng)與非門產(chǎn)生低電平“0”其它電路基本保持不變。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，這樣無疑增加了電路的成本，且方案一的連接較為簡樸，但當(dāng)沒有74LS193芯片時，我們能夠用方案二替代方案一。因此在方案的選擇上普通選擇方案一。設(shè)計方案論證：該控制系統(tǒng)由輸入、輸出和控制器模塊構(gòu)成。輸入模塊完畢裁判啟動命令和兩個按鈕信號的輸入，其邏輯關(guān)系由門電路實現(xiàn)；控制器模塊完畢對輸入脈沖信號的統(tǒng)計，由可預(yù)置加／減計數(shù)器構(gòu)成,其預(yù)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；輸出模塊完畢計數(shù)器統(tǒng)計信號的翻譯與顯示(可由發(fā)光二極管完畢)并給出一種本次比賽結(jié)束信號。三、單元電路設(shè)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位二進制同時可逆計數(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、LD＝1的條件下，作加計數(shù)時,令CPD＝1,計數(shù)脈沖從CPU輸入；作減計數(shù)時，令CPU＝1，計數(shù)脈沖從CPD輸入。另外，74LS193還含有異步清零和異步預(yù)置數(shù)的功效。當(dāng)清零信號RD＝1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(dāng)RD＝0,LD＝0時，不管時鐘脈沖的狀態(tài)如何，將立刻把預(yù)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(yù)置數(shù)。

3.譯碼電路：4.勝負(fù)顯示屏：74HC160同時十進制計數(shù)器(帶異步清零.)(可直接復(fù)位與時鐘無關(guān))引腳1---*R2---CP3---A4---B5---C6---D7---EN18---VSS9---PE10---EN211---QD12---QC13---QB14---QA15---C016---VDD原理CP*REN1EN2PE功效Q0QQQ復(fù)位Q1101計數(shù)和C0復(fù)位Q1011計數(shù)復(fù)位Q1001計數(shù)和C0復(fù)位上1QQ0預(yù)置上1111加計數(shù)闡明: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(chǎn)生一種上升沿的觸發(fā)，如果誰按鍵的頻率高，則74LS193可逆計數(shù)器可優(yōu)先收到一種脈沖，對應(yīng)的管腳會予以一種信號，使得該可逆計數(shù)器做加法或者減法的運算。如果兩者按下的頻率同樣，則可逆計數(shù)器無任何變化。然后當(dāng)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(yīng)的予以4線16線譯碼器4514BD一種信號，其控制的15的小燈泡會按照對應(yīng)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)器收到一種加法信號，則其亮起的燈泡會改為中間右起第一種，如果是收到一種減法信號，則其亮起的燈泡會改為中間左起第一種。以這類推，燈泡會隨著左右移動，當(dāng)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”都不能變化燈泡的位置，然后數(shù)碼顯示管則顯示對應(yīng)的數(shù)字。即統(tǒng)計勝負(fù)的局?jǐn)?shù)。要想在原來的基礎(chǔ)局?jǐn)?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(同時二進制可逆計數(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(jié)論與心得本次課程設(shè)計后我對數(shù)字電子技術(shù)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，一種看似很簡樸的電路，要動手把它設(shè)計出來就比較困難了，由于是設(shè)計規(guī)定我們在后來的學(xué)習(xí)中注意這一點，要把課本上所學(xué)到的知識和實際聯(lián)系起來，同時通過本次電路的設(shè)計，不僅鞏固了所學(xué)知識，也使我們把理論與實踐從真正意義上結(jié)合起來，增強了學(xué)習(xí)的愛好，考驗了我們借助互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)收集、查閱有關(guān)文獻資料，和組織材料的綜合能力。通過設(shè)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理解，對電子器件的認(rèn)識也不再停留在字面上，實現(xiàn)了從理論到實踐的飛躍。我理解到理論和實踐是分不開的。只有理論不行，