數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計電子拔河游戲機(jī)

1、課程設(shè)計說明書課程名稱： 數(shù)字電子技術(shù) 題 目： 電子拔河游戲機(jī) 學(xué)生姓名： 班 級： 日 期： 2008 年 6 月12 目 錄一設(shè)計任務(wù)分析 1二總體設(shè)計方案 121 設(shè)計思路 122 電路設(shè)計原理 1 方案一 2 方案二 4三兩方案的對比 4四電路主要部分的仿真 5五各邏輯門的引腳圖 6六總結(jié) 7一、設(shè)計任務(wù)分析：數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計是數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程的實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，通過該教學(xué)環(huán)節(jié)，可以使學(xué)生進(jìn)一步掌握數(shù)字電子技術(shù)的理論知識，培養(yǎng)學(xué)生工程設(shè)計能力和綜合分析問題、解決問題的能力；可以使學(xué)生基本掌握常用電子電路的一般設(shè)計方法，提高電子電路的設(shè)計和實驗?zāi)芰?；讓學(xué)生熟悉并學(xué)會選用電子元器件

2、，為以后從事生產(chǎn)和科研工作打下一定的基礎(chǔ)。設(shè)計主要內(nèi)容及要求 ：1、設(shè)計一個模擬拔河游戲比賽的邏輯電路。2、電路使用15個發(fā)光二極管，開機(jī)后只有在拔河繩子中間的發(fā)光二極管亮。3、比賽雙方各持一個按鈕，快速不斷地按動按鈕，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、亮的發(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、總體設(shè)計方案：21、設(shè)計思路 1該設(shè)計的主要任務(wù)是控制“電子繩”發(fā)亮的led管由中點向速度快的一方移動，而阻止向另一方

3、移動。用可預(yù)制的加/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led發(fā)亮。當(dāng)向計數(shù)器輸入“加脈沖”時，使其作加運算而發(fā)亮的led向增大的一方移動，相反，當(dāng)輸入“減脈沖”時，發(fā)亮的led向相反的方向移動。 2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。同時，使電路自動加分。 3控制電路部分應(yīng)能夠控制由振蕩器產(chǎn)生的脈沖信號進(jìn)入計數(shù)器的加/減脈沖輸入端，其進(jìn)入方向由參賽雙方輸入的按鍵信號決定。22、電路設(shè)計原理拔河游戲機(jī)用15個電平指示燈排列成一行，開機(jī)后只有中間一個點亮，有以此作為拔河的中心線，

4、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，顯示器顯示勝者的盤數(shù)。圖1為拔河游戲機(jī)的電路框圖。圖1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(fù)位方案一： 圖2為拔河游戲機(jī)的電路框圖。圖2可逆計數(shù)器74ls193原始狀態(tài)輸出4位二進(jìn)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(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

5、驅(qū)動電平指示燈點亮并產(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。將雙方終端指示燈的正端分別經(jīng)兩個與非門后接到2個十進(jìn)制計數(shù)器cc4518的使能端en，當(dāng)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(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)。1編碼電路：由雙時鐘二進(jìn)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(jìn)行加減計數(shù)。2整形電路：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(dāng)

6、電路要求進(jìn)行加法計數(shù)時，減法輸入端cpd必須接高電平；進(jìn)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(jī)在進(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)行有效的計數(shù)。圖3為整形電路圖。 圖33譯碼電路：由4線16線譯碼器cc4514構(gòu)成。譯碼器的輸出y0y15中選出15個接電平指示燈，電平指示燈的負(fù)端接地，而正端接譯碼器；這樣，當(dāng)輸出為高電平時

7、電平指示燈點亮。比賽準(zhǔn)備，譯碼器輸入為0000，y0輸出為1，中心處指示燈首先點亮，當(dāng)編碼器進(jìn)行加法計數(shù)時，亮點向右移，進(jìn)行減法計數(shù)時，亮點向左移。4控制電路：由或非門74ls02構(gòu)成，其作用是指示出誰勝誰負(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(dāng)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(yù)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(yīng)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(fù)顯示：由計數(shù)器cc45

8、18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cp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(dāng)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(yīng)的計數(shù)器進(jìn)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(jìn)行2位數(shù)的級連。6.復(fù)位：74ls193的清零端cr接一個電平開關(guān)，作為一個開關(guān)控制，進(jìn)行多次比賽而需要的復(fù)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(fù)顯示器的復(fù)位來控制勝負(fù)計數(shù)器使其重新計數(shù)。cc4518功能表下表所示，引腳排列見附錄。輸 入輸出功能時鐘c

9、p清零rd使能en1全部為001加計數(shù)000保持00010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(jìn)制的可逆，然后將其改成十六進(jìn)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。將雙方終端指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”，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(yù)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、q

10、1、q2、q3對應(yīng)相連，則輸入也就是輸出，從而使計數(shù)器對脈沖不起作用。電路的其他部分不變。三、兩個方案的對比：兩方案對比，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單，但當(dāng)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。四、電路主要部分的仿真：1、整形電路部分2、計數(shù)器部分（由于ewb軟件中沒有74ls193和四位全加器，這里使用方案二的部分，且用半加器代替全加器）3、電子繩部分 4、勝負(fù)顯示電路5最后電路五、各邏輯門的引腳圖1、74ls00的引腳圖。 2、74ls02的引腳圖。74ls021

11、234567141312111098vcc 4b 4a 4y 3b 3a 3y1a 1b 1y 2a 2b 2y gnd74ls001234567141312111098vcc 4b 4a 4y 3b 3a 3y1a 1b 1y 2a 2b 2y gnd3、74ls08的引腳圖。 4、74ls193的引腳圖。74ls19312345678161514131211109vcc d0 cr bo co ld d2 d3d1 q1 q0 cpd cpu q2 q3 gnd74ls081234567141312111098vcc 4b 4a 4y 3b 3a 3y1a 1b 1y 2a 2b 2y gnd5、4線16線譯碼器cc4514的引腳圖。cc451412345678vdd inh a3 a2 y10 y11 y8 y9 y14 y15 y12 y13le a0 a1 y7 y6 y5 y4 y3 y1 y2 y0 vss16151413121110917181920212223246、cc4518的引腳圖。