拔河游戲機(jī)課程設(shè)計(jì)報(bào)告

1、 西北工業(yè)大學(xué)課 程 設(shè) 計(jì) 報(bào) 告題 目: 簡易拔河游戲機(jī) 學(xué) 院 : 航海學(xué)院班 級 : 03040902學(xué)生（學(xué)號）: 2009300833學(xué)生（姓名）: 梁清學(xué)生（學(xué)號）: 2009300845學(xué)生（姓名）: 史伊朝日期: 2012 年 1 月 12日摘 要 我們設(shè)計(jì)的是一個(gè)用于模擬拔河游戲的電路，它是通過有限的實(shí)驗(yàn)器材來完成的。其中有兩個(gè)按鈕式開關(guān)，分別代表參與比賽的兩組選手，用按鍵的快慢代表各方選手使勁兒大小，另外還有七個(gè)發(fā)光二極管，用點(diǎn)亮的發(fā)光二極管的移動(dòng)代表繩子的移動(dòng)。當(dāng)繩子移動(dòng)到最后一個(gè)時(shí)，即一方勝出時(shí)，鎖定按鍵的同時(shí)勝出的一方對應(yīng)的數(shù)碼管顯示的計(jì)數(shù)值加1，直到復(fù)位鍵按下之后

2、方可進(jìn)行下一局比賽。當(dāng)有一方達(dá)到了獲勝的條件，即獲勝的局?jǐn)?shù)為預(yù)置數(shù)的次數(shù)時(shí)，比賽結(jié)束，鎖定計(jì)數(shù)結(jié)果，鎖定選手按鍵，同時(shí)數(shù)碼管閃爍顯示，表示比賽結(jié)束的同時(shí)為勝利者喝彩。直到數(shù)碼管計(jì)數(shù)值清零，復(fù)位鍵按下之后，方可進(jìn)行下一場比賽（一場比賽可以有好多局）。關(guān)鍵詞：拔河、游戲機(jī)、閃爍、鎖定按鍵、計(jì)數(shù)電路目 錄1.課程設(shè)計(jì)目的   4 2.設(shè)計(jì)任務(wù)與要求 4 3.方案設(shè)計(jì)與論證 5 4.單元電路設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算 9 5.電路的安裝與調(diào)試 16 6.遇到問題的解決方法 17 7.結(jié)論與心得  18 8.參考文獻(xiàn)

3、 18 題目：簡易拔河游戲機(jī)一、 課程設(shè)計(jì)目的電子技術(shù)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程,加強(qiáng)工程訓(xùn)練,特別是技能的培養(yǎng),對于培養(yǎng)學(xué)生的素質(zhì)和能力具有十分重要的作用.對于我們大學(xué)生,課程設(shè)計(jì)是一個(gè)重要的實(shí)踐環(huán)節(jié),它包括選擇課題、電子電路設(shè)計(jì)、組裝、調(diào)試和總結(jié)報(bào)告等實(shí)踐內(nèi)容.通過課程設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)如下: 1)鞏固和加深所學(xué)電子技術(shù)課程的基本知識， 提高綜合運(yùn)用所學(xué)知識的能力；2)培養(yǎng)學(xué)生根據(jù)課題需要選用參考書、查閱手冊、圖表和文獻(xiàn)資料的能力，提高學(xué)生獨(dú)立解決工程實(shí)際問題的能力3)通過設(shè)計(jì)方案的分析比較、設(shè)計(jì)計(jì)算、元件選繹及電路安裝調(diào)試等環(huán)節(jié)初步掌握單實(shí)用電路的工程設(shè)計(jì)方法 4)提高學(xué)生的動(dòng)手能力掌握

4、常用儀器設(shè)備的正確使用方法，學(xué)會對簡單實(shí)用電路的實(shí)驗(yàn)調(diào)試和對整機(jī)指標(biāo)的測試方法，5)了解與課題有關(guān)的電路以及元器件的工程技術(shù)規(guī)范，能按課程設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求編寫設(shè)計(jì)說明書，能正確反映設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)成果，能正確繪制電路固等二、 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求一） 任務(wù)： 設(shè)計(jì)可用于兩人進(jìn)行拔河游戲的電路二） 設(shè)計(jì)要求：1） 用排成一排的七個(gè)LED燈表示繩子;2） 用2個(gè)按鍵，分別為參賽的兩名選手;3） 通過按動(dòng)按鍵的快慢表示選手拔河力量的大小;4） 任何一方得勝后立即封鎖按鍵，同時(shí)獲勝方勝利局?jǐn)?shù)記錄值加1，直到復(fù)位按鍵按下后方可繼續(xù)進(jìn)行下一局比賽;5） 可預(yù)置N局M勝制；顯示方式：2個(gè)一位十進(jìn)制數(shù)顯示;6） 全場比賽

5、結(jié)束后封鎖按鍵，然后LED燈移動(dòng)閃爍。三、方案設(shè)計(jì)與論證總體設(shè)計(jì)思路：要用排成一排的七個(gè)LED燈代表繩子，則七個(gè)LED燈中要有一個(gè)與其他的六個(gè)不一樣，用點(diǎn)亮來表示該燈，則LED燈應(yīng)與74LS138三八譯碼器的輸出相連。繩子移動(dòng)，即LED燈的移動(dòng)點(diǎn)亮問題，可以看出三八譯碼器輸入接的是一個(gè)計(jì)數(shù)器。雙方拔河時(shí)，以按鍵的快慢來使燈的點(diǎn)亮左右移動(dòng)，可以看出一方的按鍵進(jìn)行加法計(jì)數(shù)，一方的按鍵進(jìn)行減法計(jì)數(shù)。結(jié)束時(shí)，LED燈的閃爍，需要一個(gè)計(jì)數(shù)器接入74LS138的輸入端，計(jì)數(shù)器的cp信號有555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器提供。74LS138有兩路輸入信號，因此需要進(jìn)行選擇，所以還需要一個(gè)2選1數(shù)據(jù)選擇器來選擇究

6、竟輸出哪一路信號。方案一： 電路的主體部分，當(dāng)選手按鍵時(shí)，其中一個(gè)選手的按鍵進(jìn)行加法計(jì)數(shù)，另一個(gè)選手的按鍵進(jìn)行減法計(jì)數(shù)，七個(gè)LED燈分別接的74LS138的、。兩個(gè)選手控制的計(jì)數(shù)器的輸出，與比賽結(jié)束后控制的計(jì)數(shù)器的輸出，通過2選1數(shù)據(jù)選擇器74LS157輸出到74LS138的數(shù)據(jù)輸入端口。74LS138的輸出端、通過非門之后分別連到用于控制記錄選手獲勝局?jǐn)?shù)的計(jì)數(shù)器74LS161的cp脈沖輸入端口。、再連到選手所控制的計(jì)數(shù)器的CT端，當(dāng)一局比賽結(jié)束之后，封鎖計(jì)數(shù)器，及封鎖選手按鍵，直到復(fù)位按鍵按下后方可進(jìn)行下一局比賽。進(jìn)行獲勝局?jǐn)?shù)統(tǒng)計(jì)的兩個(gè)74LS161的輸出分別接到全加器74LS283的輸入端

7、的A組端口、B組端口。74LS283的輸出端接比較器74LS85的其中一組輸入端口，與另一組輸入端口的輸入數(shù)值進(jìn)行比較，當(dāng)兩組端口輸入相等時(shí)，當(dāng)他們之和為預(yù)制比賽局?jǐn)?shù)時(shí)，封鎖控制端口，同時(shí)選擇74LS157的另外一路輸入信號，即LED燈閃爍顯示。 方案二：電路的主體部分，當(dāng)選手按鍵時(shí)，他們所控制的計(jì)數(shù)器都進(jìn)行加法計(jì)數(shù)，其中一個(gè)計(jì)數(shù)值的高三位直接接到74LS283全加器的一組輸入端口的低三位，高位接0，另一個(gè)計(jì)數(shù)值的高三位求反后接到74LS283全加器的另一組輸入端口的低三位，高位接1，進(jìn)位輸入端口接1。即用一個(gè)選手的計(jì)數(shù)值家另一個(gè)選手的計(jì)數(shù)值的補(bǔ)碼。七個(gè)LED燈分別接的是74LS138的、通過

8、非門之后的輸出。兩個(gè)選手控制的計(jì)數(shù)器的輸出，與比賽結(jié)束后控制的計(jì)數(shù)器的輸出，通過2選1數(shù)據(jù)選擇器74LS157輸出到74LS138的數(shù)據(jù)輸入端口。74LS138的輸出端、通過非門之后分別連到用于控制記錄選手獲勝局?jǐn)?shù)的計(jì)數(shù)器74LS161的cp脈沖輸入端口。、再連到選手所控制的計(jì)數(shù)器的CT端，當(dāng)一局比賽結(jié)束之后，封鎖計(jì)數(shù)器，及封鎖選手按鍵，直到復(fù)位按鍵按下后方可進(jìn)行下一局比賽。進(jìn)行獲勝局?jǐn)?shù)統(tǒng)計(jì)的兩個(gè)74LS161的輸出分別接到兩個(gè)比較強(qiáng)74LS85的輸入端的其中一組端口，當(dāng)有一個(gè)選手的獲勝局?jǐn)?shù)與預(yù)置數(shù)相等時(shí)就停止比賽，封鎖輸入端口，LED燈閃爍顯示。分析：因?yàn)橐蠹茨苓M(jìn)行加法計(jì)數(shù)，用能進(jìn)行減法計(jì)

9、數(shù)時(shí)，需要用到可逆計(jì)數(shù)器，考慮到這個(gè)電路比較復(fù)雜，同時(shí)又因?yàn)檫M(jìn)行N局M勝制的過程中，方案一中的全場比賽結(jié)束的控制電路要求就算其中一名選手已獲勝M(fèi)局還是必須打滿N局，才能結(jié)束比賽。而方案二中在比賽一方獲勝M(fèi)局之后就會結(jié)束所有比賽。 經(jīng)過以上分析決定選擇方案二。電路主體部分的結(jié)構(gòu)示意圖：四、單元電路設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算1）電路原理圖數(shù)據(jù)的比較當(dāng)A=2，B=1（相當(dāng)于7），則有A-B= 1，à用補(bǔ)碼表示=1當(dāng)A=2，B=2（相當(dāng)于6），則有A-B= 0，à用補(bǔ)碼表示=0當(dāng)A=2，B=3（相當(dāng)于5），則有A-B= -1，à用補(bǔ)碼表示=7當(dāng)A=1，B=2（相當(dāng)于6），則有A-B=

10、 -1，à用補(bǔ)碼表示=7當(dāng)A=2，B=2（相當(dāng)于6），則有A-B= 0，à用補(bǔ)碼表示=0當(dāng)A=3，B=2（相當(dāng)于6），則有A-B= 1，à用補(bǔ)碼表示=1AB求取2個(gè)數(shù)的差值時(shí)，只能使用補(bǔ)碼計(jì)算當(dāng)0010-0001=0010+（1111）補(bǔ)碼 =0001當(dāng)0010-0010=0010+（1110）補(bǔ)碼 =0000當(dāng)0010-0011=0010+（1101）補(bǔ)碼 =1111當(dāng)0001-0010=0010+（1110）補(bǔ)碼 =1111當(dāng)0010-0010=0010+（1110）補(bǔ)碼 =0000當(dāng)0011-0010=0010+（1110）補(bǔ)碼 =0001舍去最高位，得到所

11、需結(jié)果，見電路比較、求差值、求補(bǔ)碼、譯碼和顯示電路如下：2）55定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器3）55構(gòu)成的用于消除抖動(dòng)的單穩(wěn)觸發(fā)器 4）路的主體部分注意：開關(guān)A和B分別接的是單穩(wěn)觸發(fā)器。 5）獲勝局?jǐn)?shù)計(jì)數(shù)及結(jié)束控制電路接74LS138的輸出端口接74LS138的輸出端口接74LS157的選擇端口 6)總體電路圖 五、電路的安裝與調(diào)試 首先領(lǐng)取電路所需的元器件，按照電路圖所示連接電路，我們是分工合作，但又能夠保證每個(gè)人都能夠參與連接，所以我們是一個(gè)人連線的時(shí)候，另一個(gè)人負(fù)責(zé)提供導(dǎo)線并認(rèn)真檢查連接好的導(dǎo)線。但所有導(dǎo)線和元器件連接好之后，還是沒有成功，之后我們進(jìn)行電路的分塊檢查。首先檢查數(shù)碼管的顯示問題，

12、當(dāng)給它們對應(yīng)的數(shù)器接上cp脈沖的時(shí)候，他們都可以正常顯示。接下來檢查當(dāng)比賽結(jié)束時(shí)，用于封鎖電路的輸出是否正確，經(jīng)過檢查發(fā)現(xiàn)顯示不正確，仔細(xì)檢查了它的每個(gè)管腳之后，原來是有個(gè)銜接差了，改過之后連接正確了。然后就是檢查另一半電路的問題了，經(jīng)過連接cp脈沖的檢查發(fā)現(xiàn)拔河功能能夠正常實(shí)現(xiàn)。各電路的調(diào)試:1.靜態(tài)調(diào)試:(1).消除抖動(dòng)電路調(diào)試:用示波器檢測電路的輸出,撥動(dòng)開關(guān)測試輸出是否符合邏輯0,1的電壓標(biāo)準(zhǔn).(2).比較,求差,求補(bǔ)碼電路:通過開關(guān)與計(jì)數(shù)電路,將A與B輸入至比較,求差,求補(bǔ)碼電路,查看結(jié)果.(3).譯碼顯示電路:輸入幾組不同的信號,通過LED燈的不同變化判斷電路是否達(dá)標(biāo).(4).獲取

13、局?jǐn)?shù)計(jì)數(shù)及結(jié)束控制電路:給電路接入脈沖信號,輸出接入示波器觀察是否正常顯示.(5).選擇電路:給選擇器接入不同的兩路待選信號,固定預(yù)置數(shù)改變待比較數(shù)值,檢測選擇器輸出是否符合標(biāo)準(zhǔn).(6).控制電路:輸出連到顯示器,檢測由0變到8是否為10秒.輸出連到顯示器,檢測顯示數(shù)值和頻率是否和預(yù)期相符.2.動(dòng)態(tài)調(diào)試:將各個(gè)部分電路組裝成整體電路,然后進(jìn)行多次調(diào)試,并與試驗(yàn)任務(wù)相對比.六、遇到問題的解決方法在實(shí)際實(shí)驗(yàn)的過程中，我們發(fā)現(xiàn)和仿真還是有些區(qū)別的，首先，仿真反應(yīng)時(shí)間比較慢，所有在電路的周期控制上需要改變，要適當(dāng)加大一些電阻、電容的值。仿真中74LS161是下降沿計(jì)數(shù)，實(shí)際中的是上升沿計(jì)數(shù)，因此需要讓

14、cp通過非門之后再與某些74LS161的cp輸入端相連。在連接好電路之后發(fā)現(xiàn)電路工作很不穩(wěn)定，于是我們斷定是因?yàn)閷?dǎo)線與芯片的接觸問題，之后我們檢查導(dǎo)線并重新連接之后，問題便得到了解決。 七、結(jié)論與心得 在認(rèn)真的學(xué)習(xí)了數(shù)字電路這門基礎(chǔ)專業(yè)課后，我們對數(shù)字電路有了初步的了解，掌握了基本物理概念，電路的工作原理和分析、設(shè)計(jì)方法，并且在努力完成了整個(gè)學(xué)期的數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)課后，有了一定的動(dòng)手設(shè)計(jì)電路并實(shí)際操作的能力。但是此次實(shí)驗(yàn)要求設(shè)計(jì)的相對復(fù)雜，所以我們從一開始就認(rèn)真準(zhǔn)備。剛拿到題目我們就開始查資料,了解所需要的芯片及其各個(gè)管腳的連接，慢慢地完成實(shí)驗(yàn)要求,實(shí)現(xiàn)整個(gè)電路.在通過與同學(xué)們討論之后，我們逐步掌

15、握了整個(gè)設(shè)計(jì)思路并成功完成了電路mutism的仿真。我們在按照實(shí)驗(yàn)要求領(lǐng)取到所有器材元件之后便開始了連接電路，由于我們一開始并沒有仔細(xì)規(guī)劃整個(gè)電路板的設(shè)計(jì)，因此走了一些彎路，致使連線太過復(fù)雜難看，所以我們明白了在做實(shí)驗(yàn)之前，必須能夠?qū)γ總€(gè)元器件進(jìn)行合理的布局。在布局完芯片之后我們開始按照電路圖連接導(dǎo)線，連接了一些導(dǎo)線之后因?yàn)樾菹⒘艘幌轮?，我們突然想不起來連到哪里了，之得重新檢查連接，之后我們吸取教訓(xùn)從第一個(gè)芯片的上半部分開始一直從左到右，從上到下，一步一步有條不紊的進(jìn)行，就這樣一鼓作氣，我們將所有需要的導(dǎo)線連接好之后，當(dāng)我們信心滿滿的以為就要大功告成的時(shí)候，在調(diào)試之后卻發(fā)現(xiàn)根本沒有我們想象的

16、那么順利，實(shí)驗(yàn)沒有成功，我們經(jīng)過考慮之后，初步斷定是因?yàn)閷?dǎo)線和芯片直接因?yàn)闆]有緊密連接而導(dǎo)致的接觸不良，隨后經(jīng)過再次的檢查之后，糾正了一些錯(cuò)誤，最終經(jīng)過調(diào)試，成功完成了實(shí)驗(yàn)。在經(jīng)過本次數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)之后，我們不對所學(xué)的理論知識有了更深的鞏固，更好的掌握了獅子電路及其基本脈沖電路的原理和分析方法，逐步提高了自己分析電路，設(shè)計(jì)電路的能力。同時(shí)在設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)電路的過程中我們逐步建立起對于數(shù)字電路這門課程的興趣，這對于我們以后在此方面的學(xué)習(xí)和研究是大有裨益的。同時(shí)考驗(yàn)了我們借助互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)搜集、查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，和組織材料的綜合能力。我們深刻地感受到理論知識的重要性,學(xué)好課本知識是完成實(shí)驗(yàn)的前提條件,而實(shí)踐同樣重要,我們需要在學(xué)好理論的基礎(chǔ)上多多動(dòng)手,多積累些實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。另外，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)的復(fù)雜我們都是以兩人小組為單位完成的，通過實(shí)驗(yàn)我們明白了合作的重要性，而且在合作時(shí)一定要耐心，并且善于聽取合作伙伴的建議。八、參考文獻(xiàn)1 岳怡主編的數(shù)字電路與數(shù)字電子技術(shù)，西北工業(yè)大學(xué)出版社2 余道衡，徐承和. 電子電路手冊M.  北京：北京大學(xué)出版社， 19963 李毅、謝松云、王安麗、曾淵編的數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)，西北工業(yè)大學(xué)出版社,20074 閻石主編數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ),高等教育出版社,19985 陳良主編電子工程師常用手冊,中國電