拔河游戲機課程設(shè)計報告

1、HUBEI NORMAL UNIVERSITY課程設(shè)計報告Course Design Report目 錄1主要內(nèi)容及要求12 設(shè)計任務(wù)分析23總體方案設(shè)計23.1 設(shè)計思路23.2 實驗方案選擇23.3 電路工作原理43.4 各單元電路的設(shè)計44 實驗仿真結(jié)果85總結(jié)105.1 實驗評價105.2 心得體會10參考文獻111主要內(nèi)容及要求 (1) 設(shè)計一個能進行拔河游戲的電路。(2) 電路使用15個發(fā)光二極管，開機后只有中間一個發(fā)亮，此即拔河的中心點。(3) 游戲雙方各持一個按鈕，迅速地、不斷地按動，產(chǎn)生脈沖，誰按得快，亮點就向誰的方向移動，每按一次，亮點移動一次。(4) 亮點移到任一方終端二

2、極管時，這一方就獲勝，此時雙方按鈕均無作用，輸出保持，只有復位后才使亮點恢復到中心。(5) 用數(shù)碼管顯示獲勝者的盤數(shù)。2 設(shè)計任務(wù)分析本課題的主要任務(wù)是讓拔河游戲機的電平指示燈由中點向我方延伸，而阻止其向?qū)Ψ窖由??？梢栽O(shè)想用可預置的加/減計數(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)亮的電平指示燈向甲方移動，相反，進行減法計數(shù)時，發(fā)亮的電平指示燈向乙方移動。當移動到一方的終點就把電路鎖定，此時雙方按鍵均無作用，只有裁判員按了復位按鍵雙方才能繼續(xù)下一盤的比賽，而計數(shù)器就記錄雙方的獲勝的次數(shù)。3總體方案設(shè)計3.1 設(shè)計思路(1)本課題所設(shè)計的拔

3、河游戲機由15個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，游戲雙方各持一個按鍵，迅速地、不斷地按動產(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(jié)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。(3)控制電路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。3.2 實驗方案選擇方案一：拔河游戲機的電路

4、框圖如圖1所示。按鍵A、B整形電路選擇開關(guān)可逆計數(shù)器譯碼器取勝計數(shù)器取勝顯示控制電路中心線顯示復位 圖1 拔河游戲機電路框圖拔河游戲機的電路圖如圖2所示。圖2 拔河游戲機的電路圖可逆計數(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指示燈點亮。當按動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)動電平指示燈，點亮并產(chǎn)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與CC4518的時

5、鐘信號CLK連接，當任一方取勝，該方終端指示燈點亮，產(chǎn)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)。方案二：拔河游戲機的電路框圖如圖3所示。圖3 拔河游戲機的電路框圖本課題，可以用兩片74LS154代替CC4511，由于74LS154輸出端為低電平而CC4511輸出端為高電平，故在方案一中燈的前面加非門，雖然方案一比方案二復雜，但方案一比方案二更具有創(chuàng)新意義，所以我們選擇方案一。3.3 電路工作原理可逆計數(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指示燈Y0點亮。當按動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

6、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)動電平指示燈點亮并產(chǎn)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(jīng)兩個與非門后接到2個十進制計數(shù)器CC4518的使能端EN，當任一方取勝，該方終端指示燈點亮，產(chǎn)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)。3.4 各單元電路的設(shè)計（1）編碼電路的設(shè)計由雙時鐘二進制同步可逆計數(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)。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

7、行減計數(shù)時，向左移動。電路圖如圖4所示。圖4 編碼電路（2）整形電路設(shè)計由與門74LS08和與非門74LS00構(gòu)成。因74LS193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

8、效的計數(shù)。電路圖如圖5所示。圖5 整形電路（3）譯碼電路由4線16線譯碼器CC4514構(gòu)成。譯碼器的輸出Y0Y15中選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。電路圖如圖6所示。圖6 譯碼電路（4）控制電路LD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(jīng)與非門產(chǎn)生低電平“0”，再送到

9、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、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。（5）勝負顯示由計數(shù)器CC4518和譯碼顯示器構(gòu)成。將雙方終端指示燈正極經(jīng)與非門輸出后分別接到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(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。電路圖如圖7所示。圖7 勝負顯示電路（6）復位控制74LS

10、193的清零端CR接一個電平開關(guān)，作為一個開關(guān)控制，進行多次比賽而需要的復位操作，使亮點返回中心點。CC4518的清零端RD也接一個電平開關(guān)，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)。其中CC4518功能表如表1所示：表1 CC4518功能表輸 入輸出功能時鐘CP清零RD使能EN1全部為001加計數(shù)000保持000104 實驗仿真結(jié)果Pcb原理圖Pcb板5總結(jié)5.1 實驗評價 本課題所設(shè)計的拔河游戲機主體大概是由15個電平指示燈組成“電子繩”，由可逆計數(shù)器74LS193構(gòu)成編碼電路，由譯碼器74LS154構(gòu)成譯碼器電路，由計數(shù)器CC4518作為勝負的顯示。但不難想象，74LS154可以

11、由CC4514所代替， 這一點是可以改進的。還有就是電路的主體部分還可以用移位寄存器所代替，由于時間的關(guān)系，留待以后思考。5.2 心得體會課程設(shè)計是培養(yǎng)學生綜合運用所學知識,發(fā)現(xiàn),提出,分析和解決實際問題,鍛煉實踐能力的重要環(huán)節(jié),是對學生實際工作能力的具體訓練和考察過程. 回顧起此次拔河游戲機課程設(shè)計，至今我仍感慨頗多，的確，從選題到定稿，從理論到實踐，在這一個星期的日子里，可以說得是苦多于甜，但是可以學到很多很多的東西，同時不僅可以鞏固了以前所學過的知識，而且學到了很多在書本上所沒有學到過的知識。通過這次課程設(shè)計使我懂得了理論與實際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的理論

12、知識與實踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。在設(shè)計的過程中遇到問題，可以說得是困難重重，這畢竟第一次做的，難免會遇到過各種各樣的問題，同時在設(shè)計的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的很多的不足，自己知識的很多漏洞，對以前所學過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固，比如說觸發(fā)器的運用還是不怎么熟識，對73LS193計數(shù)器的邏輯功能還是不怎么了解,看到了自己基礎(chǔ)知識還是不夠扎實，實踐經(jīng)驗還是比較缺乏，理論聯(lián)系實際的能力還待急需提高。通過這次課程設(shè)計之后，一定把以前所學過的知識重新溫故。在這個過程中，也曾經(jīng)因為實踐經(jīng)驗的缺乏失落過，也曾經(jīng)仿真成功而熱情高漲。生活就是這樣，汗水預示著結(jié)果也見證著收獲。雖然這只是一次的較簡單的課程設(shè)計，可是也耗費了我們不少的心血。無論如何，就當它是一次數(shù)電的復習課吧！為期考作了一次好好的復習！通過這次的課程設(shè)計，知識上的不但有了重要收獲，精神上的豐收更加可喜。讓我知道了學無止境的道理。我們每一個人永遠不能滿足于現(xiàn)有的成就，人生就像在爬山，一座山峰的后面還有更高的山峰在