華北電力大學(xué)-電子課設(shè)-17燈電子拔河游戲機(jī)

1、課程設(shè)計(jì)(綜合實(shí)驗(yàn))報(bào)告( 2014 - 2015 年度第 1 學(xué)期)名 稱：電子技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn) 題 目：電子拔河游戲機(jī) 院 系：電氣與電子工程學(xué)院 班 級(jí)： 學(xué) 號(hào)： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 設(shè)計(jì)周數(shù)： 一 周 成 績： 日期：2015 年 01月 08 日 課程 課程設(shè)計(jì)（綜合實(shí)驗(yàn)）報(bào)告電子技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)任 務(wù) 書一、 目的與要求1.目的1.1課程設(shè)計(jì)是教學(xué)中必不可少的重要環(huán)節(jié)，通過課程設(shè)計(jì)鞏固、深化和擴(kuò)展學(xué)生的理論知識(shí)與初步的專業(yè)技能，提高綜合運(yùn)用知識(shí)的能力，逐步增強(qiáng)實(shí)際工程訓(xùn)練。1.2注重培養(yǎng)學(xué)生正確的設(shè)計(jì)思想，掌握課程設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容、步驟和方法。1.3培養(yǎng)學(xué)生獲取信息和綜合處理信息的能力

2、、文字和語言表達(dá)能力以及協(xié)作工作能力。1.4提高學(xué)生運(yùn)用所學(xué)的理論知識(shí)和技能解決實(shí)際問題的能力及其基本工程素質(zhì)。2.要求2.1 能夠根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)和指標(biāo)要求，綜合運(yùn)用電子技術(shù)課程中所學(xué)到的理論知識(shí)與實(shí)踐技能獨(dú)立完成一個(gè)設(shè)計(jì)課題。 2.2根據(jù)課題需要選擇參考書籍，查閱手冊(cè)、圖表等有關(guān)文獻(xiàn)資料。要求通過獨(dú)立思考、深入鉆研課程設(shè)計(jì)中所遇到的問題，培養(yǎng)自己分析、解決問題的能力。 2.3進(jìn)一步熟悉常用電子器件的類型和特性，掌握合理選用的原則。 2.4學(xué)會(huì)電子電路的安裝與調(diào)試技能，掌握常用儀器設(shè)備的正確使用方法。利用“觀察、判斷、實(shí)驗(yàn)、再判斷”的基本方法，解決實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問題。 2.5學(xué)會(huì)撰寫課程設(shè)計(jì)總結(jié)報(bào)

3、告。 2.6通過課程設(shè)計(jì)，逐步形成嚴(yán)肅認(rèn)真、一絲不茍、實(shí)事求是的工作作風(fēng)和科學(xué)態(tài)度，培養(yǎng)學(xué)生樹立一定的生產(chǎn)觀點(diǎn)、經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)和全局觀點(diǎn)。要求學(xué)生在設(shè)計(jì)過程中，堅(jiān)持勤儉節(jié)約的原則，從現(xiàn)有條件出發(fā)，力爭少損壞元件。 2.7在課程設(shè)計(jì)過程中，要做到愛護(hù)公物、遵守紀(jì)律、團(tuán)結(jié)協(xié)作、注意安全。二、 主要內(nèi)容共有8個(gè)既有學(xué)習(xí)價(jià)值又有一定的實(shí)用性和趣味性的設(shè)計(jì)課題，學(xué)生根據(jù)自身情況自由選擇其中之一。1.移位寄存器型彩燈控制器2.智力競(jìng)賽搶答器3.電子拔河游戲機(jī)4.交通信號(hào)燈控制器5.數(shù)字電子鐘6.電子密碼鎖7.電子秒表8. 數(shù)字電子鐘（硬件）3、 進(jìn)度計(jì)劃序號(hào)設(shè)計(jì)(實(shí)驗(yàn))內(nèi)容完成時(shí)間備注1設(shè)計(jì)內(nèi)容講解、學(xué)習(xí)資料查

4、找方法半天2發(fā)放材料、清點(diǎn)材料、熟悉各種元器件半天3查找資料、設(shè)計(jì)電路、繪制總體電路草圖1天4電路組裝并調(diào)試或在Multisim上繪制電路圖、仿真并調(diào)試2天5驗(yàn)收、撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告1天四、 設(shè)計(jì)（實(shí)驗(yàn)）成果要求1.學(xué)生根據(jù)所選課題的任務(wù)、要求和條件進(jìn)行總體方案的設(shè)計(jì)，通過論證與選擇，確定總體方案；然后對(duì)方案中單元電路進(jìn)行選擇和設(shè)計(jì)計(jì)算；最后畫出總體電路圖。2.預(yù)設(shè)計(jì)經(jīng)指導(dǎo)教師審查通過后，學(xué)生即可向?qū)嶒?yàn)室領(lǐng)取所需元器件等材料，在面包板上組裝、調(diào)試電路，使之達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)要求。3.在Multisim軟件平臺(tái)上學(xué)生可直接設(shè)計(jì)、仿真和實(shí)現(xiàn)，直至達(dá)到設(shè)計(jì)要求。五、 考核方式綜合以下指標(biāo)評(píng)定課程設(shè)計(jì)總成績：優(yōu)、

5、良、中、及格和不及格。1.設(shè)計(jì)方案的正確性與合理性；2.實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力(安裝工藝水平、調(diào)試中分析解決問題的能力以及創(chuàng)新精神等)；3.總結(jié)報(bào)告；4.答辯情況(課題的論述和回答問題的情況)；5.設(shè)計(jì)過程中的學(xué)習(xí)態(tài)度、工作作風(fēng)和科學(xué)精神。 學(xué)生姓名：指導(dǎo)教師： 年 月 日目錄一、課程設(shè)計(jì)(綜合實(shí)驗(yàn))的目的與要求3二、設(shè)計(jì)框圖及電路系統(tǒng)概述4設(shè)計(jì)方案4三、各單元電路的設(shè)計(jì)方案及原理說明、參數(shù)計(jì)算4 各部分電路的設(shè)計(jì)5四、調(diào)試過程及結(jié)果分析8五、設(shè)計(jì)、安裝及調(diào)試中的體會(huì)101. 實(shí)驗(yàn)結(jié)論102. 總結(jié)10六、參考文獻(xiàn)10 一、 課程設(shè)計(jì)(綜合實(shí)驗(yàn))的目的與要求電子拔河游戲機(jī)是一種能容納甲乙雙方參賽或甲乙雙

6、方加裁判的三人游戲電路。由一排小燈泡表示拔河的“電子繩”。由甲，乙二人通過按鈕開關(guān)使發(fā)光的小燈泡向自己一方的終點(diǎn)移動(dòng)，當(dāng)亮點(diǎn)移到任何一方的終點(diǎn)時(shí)，則該方獲勝，連續(xù)比賽多局以定勝負(fù)。1. 由裁判下達(dá)比賽開始命令后，甲乙雙方才能輸入信號(hào)，否則，由于電路具有自鎖功能，使輸入信號(hào)無效。2. “電子繩”至少有17個(gè)小燈泡構(gòu)成，裁判下達(dá)“比賽開始”命令后，位于“電子繩”中點(diǎn)的小燈泡發(fā)亮。甲，乙二人通過按鈕開關(guān)使發(fā)光的小燈泡向自己一方的終點(diǎn)移動(dòng)，并阻止其向?qū)Ψ窖由臁．?dāng)點(diǎn)亮的小燈泡到達(dá)某一方的終點(diǎn)是，該方獲勝。此時(shí)通過自鎖功能鎖定電路，使輸入不再有效，必須由裁判再次發(fā)出“比賽開始”命令時(shí)方能開始下一次比賽。3

7、. 某方贏一次，由記分電路自動(dòng)給該方加分一次，通過多次比賽以定勝負(fù)。二、 設(shè)計(jì)框圖及電路系統(tǒng)概述1. 設(shè)計(jì)方案（1） 如圖所示，甲乙通過信號(hào)輸入電路中各自的開關(guān)的閉合，輸入信號(hào)。主要元件有開關(guān)。（2） 控制電路中包括裁判的控制信號(hào)，以及一局結(jié)束后自動(dòng)鎖住的信號(hào)來控制甲乙的輸入信號(hào)是否有效。主要元件有鎖存器和觸發(fā)器。（3） 計(jì)數(shù)器主要是實(shí)現(xiàn)對(duì)甲乙信號(hào)的加減運(yùn)算。本實(shí)驗(yàn)方案是通過兩個(gè)74LS192 雙時(shí)鐘可逆十進(jìn)制計(jì)數(shù)器來實(shí)現(xiàn)的。（4） 譯碼器為了實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)器的信號(hào)在17個(gè)指示燈組成的電子繩上顯示。并且一方贏的指示燈的信號(hào)還能反饋的主控制電路中，使甲乙輸入信號(hào)無效。譯碼器中主要用3個(gè)74LS138

8、3線-8線譯碼器組成。（5） 甲方、乙方得分累計(jì)和顯示甲乙各自的得分?jǐn)?shù)，通過判斷首尾指示燈信號(hào)產(chǎn)生的下降沿，來計(jì)算和顯示。其中用74LS192 雙時(shí)鐘可逆十進(jìn)制計(jì)數(shù)器來計(jì)數(shù)，用七段數(shù)碼顯示器來顯示雙方的得分。三、 各單元電路的設(shè)計(jì)方案及原理說明、參數(shù)計(jì)算各部分電路的設(shè)計(jì)（1） 計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)：由加減計(jì)數(shù)器構(gòu)成，加減兩端分別接控制門的兩個(gè)輸出端，若當(dāng)甲有效時(shí)，就進(jìn)行加計(jì)數(shù)，乙有效時(shí)則減計(jì)數(shù)。實(shí)驗(yàn)中用2片74LS192級(jí)聯(lián)。用雙時(shí)鐘二進(jìn)制同步可逆計(jì)數(shù)器74LS192構(gòu)成，它有2個(gè)輸入端，4個(gè)輸出端，能進(jìn)行加、減計(jì)數(shù)。通過編碼器來控制電平指示燈的顯示，加計(jì)數(shù)時(shí)向右移動(dòng)，進(jìn)行減計(jì)數(shù)時(shí)，向相反方向移動(dòng)。電

9、路圖如下：74LS192的功能表如下： 2片74LS192的級(jí)聯(lián)電路如下所示 （2） 控制電路電路設(shè)計(jì)：控制電路：主要由2個(gè)JK觸發(fā)器和一個(gè)鎖存器構(gòu)成。初始狀態(tài)通過JK觸發(fā)器的R端復(fù)位，鎖存器輸出都為1。甲或乙按兩回開關(guān)則相應(yīng)的一端變?yōu)?，由于波形發(fā)生器的方波頻率遠(yuǎn)高于甲乙按開關(guān)的頻率，所以變?yōu)?的一端會(huì)因?yàn)镴K觸發(fā)器R端的復(fù)位而立刻再變?yōu)?，及產(chǎn)生一個(gè)脈沖。74LS12有兩端分別接電子繩最兩邊的燈泡，有一方獲勝，74LS12就會(huì)有一個(gè)0輸入，輸出為1，R端無效，鎖存器作用使甲乙輸入無效。電路圖如下圖所示：（3） 譯碼電路和電子繩：由3個(gè)3線8線譯碼器74LS138構(gòu)成。譯碼器的輸出Y0Y16

10、中選17個(gè)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(shí)電平指示燈點(diǎn)亮。比賽準(zhǔn)備，譯碼器輸入為1001，Y9輸出為0，中心處指示燈首先點(diǎn)亮，當(dāng)編碼器進(jìn)行加法計(jì)數(shù)時(shí)，亮點(diǎn)向左移，進(jìn)行減法計(jì)數(shù)時(shí)，亮點(diǎn)向右移。電路圖如下圖所示：（4）顯示部分：主要由兩個(gè)74LS192計(jì)數(shù)器構(gòu)成，兩個(gè)74LS192的UP端分別與1燈和17燈相連。當(dāng)1燈或17燈亮?xí)r，計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)并且通過數(shù)碼管顯示。由單刀雙擲開關(guān)控制清零。電路圖如下：另一方的電路是對(duì)稱的四、調(diào)試過程及結(jié)果分析整體電路圖五、設(shè)計(jì)、安裝及調(diào)試中的體會(huì)1. 實(shí)驗(yàn)結(jié)論： 本課題所設(shè)計(jì)的拔河游戲機(jī)中，由17個(gè)電平指示燈組成“電子繩

11、”作為主體，由RS觸發(fā)器輸出動(dòng)作信號(hào)，由可逆計(jì)數(shù)器74LS192構(gòu)成編碼電路，由譯碼器74LS138構(gòu)成譯碼器電路，由計(jì)數(shù)器74LS192作為勝負(fù)的顯示。裁判有兩個(gè)控制開關(guān)，分別控制游戲開始和分?jǐn)?shù)清零。選手各有一個(gè)控制開關(guān)。對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行分過程解決。2. 總結(jié)：這次課程設(shè)計(jì)中遇到了很多的問題，但是通過自己的努力解決問題后，發(fā)現(xiàn)我的收獲非常大。幾乎在每一個(gè)設(shè)計(jì)板塊都有難點(diǎn)。（1）在控制電路上，開始不知道電子拔河的關(guān)鍵是什么。在查閱相關(guān)的資料和參考文獻(xiàn)后，拔河的控制電路主要就是考慮信號(hào)在傳輸路徑上的延時(shí)，并且利用這個(gè)延時(shí)產(chǎn)生的上升沿來得到計(jì)數(shù)的信號(hào)。（2）在計(jì)數(shù)電路上，我開始考慮的是使用一片74LS1

12、93，能夠16進(jìn)制加減計(jì)數(shù)，但是后來發(fā)現(xiàn)這種方案不行，因?yàn)楹竺?7個(gè)燈，就無法給出17個(gè)信號(hào)。于是改用2片74LS192級(jí)聯(lián)。（3）在譯碼器電路上，我開始考慮的是使用2片74LS138級(jí)聯(lián)，后來發(fā)現(xiàn)不合適，因?yàn)橐?7個(gè)輸出，于是采用3片74LS138級(jí)聯(lián)，從中選出17個(gè)燈作為輸出，從而能夠很好地滿足要求。（4）在答辯過程中，我使用了兩個(gè)與非門連接的RS觸發(fā)器，老師讓我思考用兩個(gè)或非門能不能實(shí)現(xiàn)或非門，我在在相同的連接方式下在輸入和輸出端各家了一個(gè)非門，成功實(shí)現(xiàn)了RS觸發(fā)器。 （5）方針是出現(xiàn)了連續(xù)輸入信號(hào)，小燈泡亮滅不移動(dòng)的現(xiàn)象，我用示波器觀察了產(chǎn)生脈沖的波形，發(fā)現(xiàn)有時(shí)按鍵連續(xù)動(dòng)作時(shí)沒有產(chǎn)生相應(yīng)的脈沖，可能是由于靈敏度不夠的原因，不能在開關(guān)動(dòng)作的瞬間產(chǎn)生脈沖。此次拔河游戲機(jī)課程設(shè)計(jì)，我仍體會(huì)頗深。從中學(xué)到很多的東西，不僅鞏固了以前所學(xué)過的知識(shí)，而且學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過的知識(shí)。通過這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。在設(shè)計(jì)的過程中，難免會(huì)遇到過各種各樣的問