數(shù)字電子課程設(shè)計(jì)報(bào)告書

1、 武 漢 工 程 大 學(xué)數(shù)字電子課程設(shè)計(jì)-電子拔河機(jī)報(bào)告書 專業(yè)班級(jí)：12屆電氣工程及其自動(dòng)化01班 姓名： 學(xué)號(hào)： 指導(dǎo)老師： 26 / 28文檔可自由編輯打印電氣信息學(xué)院數(shù)字電子課程設(shè)計(jì)任務(wù)書設(shè)計(jì)名稱 電子拔河機(jī)學(xué)生姓名 指導(dǎo)老師 起止時(shí)間 2014年5月20日至2014年6月12日1、 課程設(shè)計(jì)目的 1、 掌握四數(shù)計(jì)數(shù)器 CC4518，CC4514 的原理及使用，顯示電路原理。 2、熟悉與與門、與非門、異或門的使用。 3、掌握實(shí)驗(yàn)電路的工作原理。 4、培養(yǎng)獨(dú)立分析故障及排除故障的能力。二、課程設(shè)計(jì)任務(wù)和基本要求設(shè)計(jì)任務(wù)1、設(shè)計(jì)一個(gè)能進(jìn)行拔河游戲的電路。 2、 電路使用 15 個(gè)發(fā)光二極管

2、，開(kāi)機(jī)后只有中間一個(gè)發(fā)亮，此即拔河的 中心點(diǎn)。 3、游戲雙方各持一個(gè)按鈕，迅速地、不斷地按動(dòng)，產(chǎn)生脈沖，誰(shuí)按得快， 亮點(diǎn)就向誰(shuí)的方向移動(dòng)，每按一次，亮點(diǎn)移動(dòng)一次。4、亮點(diǎn)移到任一方終端二極管時(shí)，這一方就獲勝，此時(shí)雙方按鈕均無(wú)作 用，輸出保持，只有復(fù)位后才使亮點(diǎn)恢復(fù)到中心。5、用數(shù)碼管顯示獲勝者的盤數(shù)。三、基本要求： 1、 能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)計(jì)任務(wù)的基本功能；2、 要求依據(jù)電子拔河游戲機(jī)的任務(wù)要求，運(yùn)用數(shù)字電子技術(shù)的理論設(shè)計(jì)、 制定實(shí)驗(yàn)方案，并撰寫課程設(shè)計(jì)論文要求符合模板的相關(guān)要求，字?jǐn)?shù)要 求 3000 字以上。電氣信息學(xué)院數(shù)字電子課程設(shè)計(jì) 指導(dǎo)教師評(píng)價(jià)表學(xué)院電氣院年級(jí)專業(yè)12級(jí)電氣自動(dòng)化1班學(xué)生姓名學(xué)

3、生學(xué)號(hào)題目電子課程設(shè)計(jì)電子拔河機(jī)1、 指導(dǎo)老師評(píng)語(yǔ) 指導(dǎo)老師簽名： 年 月 日2、 成績(jī)?cè)u(píng)定 指導(dǎo)老師簽名： 年 月 日目 錄摘要.6 Abstract.6第一章 緒論.71.1 電子拔河機(jī)簡(jiǎn)介.71.2 課程設(shè)計(jì)目的.7第二章 方案設(shè)計(jì)與分析.82.1 方案分析.82.2 電子拔河機(jī)工作原理框圖.82.3 電路模擬圖.9 第三章 電路各部分設(shè)計(jì).103.1整形電路設(shè)計(jì).103.2 編碼電路.113.3 譯碼電路.123.4 控制電路.133.5 計(jì)數(shù)器電路（勝負(fù)顯示).133.6 復(fù)位控制.14第4章 安裝與調(diào)試.154.1安裝.154.2拔河機(jī)實(shí)物圖.164.3 調(diào)試過(guò)程.17第五章 元件

4、清單和芯片引腳圖.185.1元件清單.185.2芯片引腳圖.19第六章 總結(jié)與致謝.226.1課程設(shè)計(jì)總結(jié).226.2致謝.23第七章 參考文獻(xiàn).24思考題.25 摘要隨著電子技術(shù)的發(fā)展，電子游戲成為了日常生活中重要的娛樂(lè)方式。電子拔河機(jī)是我們?cè)O(shè)計(jì)的一種類似實(shí)際拔河的電子游戲。電子拔河機(jī)的具體游戲設(shè)計(jì)思路如下：用7個(gè)發(fā)光二極管代替繩子，一開(kāi)始僅有正中間的二極管發(fā)光。比賽雙方通過(guò)快速按動(dòng)A B兩個(gè)輕觸按鈕產(chǎn)生脈沖，發(fā)光點(diǎn)會(huì)朝著按動(dòng)的快的一方移動(dòng)。直到光點(diǎn)到達(dá)任意一端端點(diǎn)，到達(dá)端點(diǎn)后，繼續(xù)按動(dòng)按鈕無(wú)效，計(jì)數(shù)器記錄分?jǐn)?shù)，通過(guò)復(fù)位可以重復(fù)上過(guò)程，在規(guī)定的次數(shù)內(nèi)，哪一方分?jǐn)?shù)高就哪一方獲勝。通過(guò)計(jì)數(shù)器清零

5、，可進(jìn)入下一次游戲。關(guān)鍵詞：電子拔河機(jī) 發(fā)光二極管 設(shè)計(jì)思路 產(chǎn)生脈沖 計(jì)數(shù)器AbstractElectronic entertainment in people occupy an increasingly important role.So we designed electronic tug of war machine the electronic game.Following our design ideas, with 7 light-emitting diodes to replace the rope, only the beginning of the intermediat

6、e light-emitting diodes.Game player by pressing the A, B two buttons to control the light.Window will move towards the side push fast.When the window to any one endpoint, button not work, at the same time counter counts. Through the reset can repeat the process.Within the prescribed number of times,

7、 whoever high score wins.Through the counter reset, reset the game.Key Words: Electronic tug of war machines Light-emitting diodes Design ideas pulse counter .第一章 緒論1.1電子拔河機(jī)簡(jiǎn)介 電子拔河機(jī)是一款利用數(shù)字電子技術(shù)設(shè)計(jì)的代替實(shí)際拔河的游戲，具有操作簡(jiǎn)單，趣味性強(qiáng)的游戲設(shè)備。電子拔河機(jī)利用7個(gè)發(fā)光2級(jí)管代替繩子，以兩個(gè)可以產(chǎn)生脈沖的按鈕代替參賽選手，通過(guò)按動(dòng)按鈕產(chǎn)生脈沖，脈沖產(chǎn)生快慢，代表拔河力度大小。一方獲勝后計(jì)數(shù)器會(huì)記錄分?jǐn)?shù)

8、，規(guī)定比賽次數(shù)內(nèi)哪方獲勝。1.2課程設(shè)計(jì)目的鞏固和加深所學(xué)電子技術(shù)課程的基本知識(shí)，提高綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)的能力；培養(yǎng)學(xué)生根據(jù)課題需要選用參考書、查閱手冊(cè)、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(wèn)題的能力通過(guò)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 提高學(xué)生的動(dòng)手能力掌握常用儀器設(shè)備的正確使用方法，學(xué)會(huì)對(duì)簡(jiǎn)單實(shí)用電路的實(shí)驗(yàn)調(diào)試和對(duì)整機(jī)指標(biāo)的測(cè)試方法， 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(shuō)明書，能正確反映設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)成果，能正確繪制電路圖等第2章 方案設(shè)計(jì)與分析2.1 方案分析分析1） 本課程設(shè)計(jì)所設(shè)

9、計(jì)電子拔河機(jī)，有7個(gè)發(fā)光二極管排成一行，開(kāi)機(jī)后只有中間的二極管亮，作為游戲中線，雙方各持一按鍵，通過(guò)按鍵產(chǎn)生脈沖，誰(shuí)按的快，亮點(diǎn)就向哪一方移動(dòng)，到達(dá)任意端點(diǎn)，這是按鍵無(wú)效，只有經(jīng)復(fù)位后才能是亮點(diǎn)回歸中點(diǎn)。2） 當(dāng)一方獲勝后，電路實(shí)現(xiàn)自鎖，使得減脈沖無(wú)效，同時(shí)計(jì)數(shù)器自動(dòng)增分。3） 控制電路應(yīng)能控制從按鍵產(chǎn)生脈沖信號(hào)進(jìn)入計(jì)數(shù)器的加減脈沖輸入端，進(jìn)入方向由雙方按鍵信號(hào)決定。 2.2 電子拔河機(jī)工作原理圖 圖1 電子拔河機(jī)工作原理框圖2.3電路模擬圖由以上分析我們可以通過(guò)軟件Multisim來(lái)進(jìn)行電路模擬，下面的圖2是電路仿真模擬圖。關(guān)于仿真圖各部分原理及其介紹第三章將具體介紹。圖2 電子拔河機(jī)模擬電

10、路圖第三章 電路各部分設(shè)計(jì)3.1 整形電路設(shè)計(jì) 由與門 74LS08 和與非門 74LS00 構(gòu)成。因 74LS193 是可逆計(jì)數(shù)器，當(dāng)電路要進(jìn)行加計(jì)數(shù)或減計(jì)數(shù)時(shí)，另一端口必須保持高電平才能正常計(jì)數(shù)。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(shí)機(jī)在進(jìn)行計(jì)數(shù)輸入時(shí)另一計(jì)數(shù)輸入端為低電平，使計(jì)數(shù)器不能計(jì)數(shù)，雙方按鍵均失去作用，拔河比賽不能正常進(jìn)行。所以加一整形電路，使 A、B 兩鍵出來(lái)的脈沖經(jīng)整形后變?yōu)橐粋€(gè)占空比很大的脈沖，產(chǎn)生一個(gè)延遲，這樣就減少了進(jìn)行某一計(jì)數(shù)時(shí)另一計(jì)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(jì)數(shù)。電路圖如下圖所示。圖3 整形電路3.2 編碼電

11、路：由雙時(shí)鐘二進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器74LS193構(gòu)成，它有2個(gè)輸入端，4個(gè)輸出端，能進(jìn)行加減法計(jì)數(shù)。下面是74SL193的引腳圖，引腳功能表以及真值表 圖4 74LS193芯片引腳圖圖5 74LS193引腳功能表注：H=高電平 L=低電平 X=不定（高或低電平） =由“低”“高”電平的躍變圖6 74LS193真值表3.3譯碼電路 由4線-16線譯碼器CC4514構(gòu)成.譯碼器的輸出00到015中選出7個(gè)和發(fā)光二級(jí)管相連。發(fā)光二極管負(fù)極接地，正極接4514譯碼器：這樣，當(dāng)輸出為高電平時(shí)，發(fā)光二極管發(fā)光。 準(zhǔn)備，譯碼器輸入為0000，所以00端輸出為1，中間發(fā)光二極管發(fā)光，當(dāng)譯碼器進(jìn)行加減法計(jì)數(shù)時(shí)，亮點(diǎn)左

12、右移動(dòng)。 譯碼電路如下圖7所示 圖7 譯碼電路3.4控制電路： 由與門 74LS08 和與非門 74LS00 構(gòu)成，其作用是鎖定電路。當(dāng)亮點(diǎn)移到任何一方的終端時(shí)，判該方為勝，此時(shí)雙方的按鍵均宣告無(wú)效。將雙方終端指示燈的正接至與非門的 2 個(gè)輸入端，當(dāng)獲勝一方為“1”，而另一方則為“0”，與非門輸出為“1”，經(jīng)與非門產(chǎn)生低電平“0”，再送到 74LS192計(jì)數(shù)器的置數(shù)端，于是計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)，處于預(yù)置狀態(tài)，由于計(jì)數(shù)器數(shù)據(jù)端 D0、D1、D2、D3 和輸出Q0、Q1、Q2、Q3 對(duì)應(yīng)相連，輸入也就是輸出，從而使計(jì)數(shù)器對(duì)脈沖不起作用3.5計(jì)數(shù)器電路（勝負(fù)顯示） 由計(jì)數(shù)器CC4518和譯碼顯示器構(gòu)成。將

13、雙方終端發(fā)光二極管正極經(jīng)過(guò)與非門輸出后分別連接到兩個(gè)CC4518計(jì)數(shù)器的CP端，CC4518的兩組4為BCD碼分別連接到實(shí)驗(yàn)板的兩個(gè)譯碼器的8 、4 、2、 1上。當(dāng)一方獲勝后，該方終端的發(fā)光二極管發(fā)光，產(chǎn)生一個(gè)上升沿，使得相應(yīng)計(jì)數(shù)器進(jìn)行+1計(jì)數(shù)，于是就得到了雙方的取勝次數(shù)的顯示。圖8 計(jì)數(shù)器電路3.6復(fù)位控制74LS193 的清零端 CR 接一個(gè)電平開(kāi)關(guān)，作為一個(gè)開(kāi)關(guān)控制，進(jìn)行多次比賽而需要的復(fù)位操作，使亮點(diǎn)返回中心點(diǎn)。 CC4518 的清零端 RD 也接一個(gè)電平開(kāi)關(guān)，作為勝負(fù)顯示器的復(fù)位來(lái)控制勝負(fù)計(jì)數(shù)器使其重新計(jì)數(shù)。其中 CC4518 功能表下表所示：圖9 CC4518功能表第4章 安裝與

14、調(diào)試4.1 安裝 本次課程設(shè)計(jì)的安裝與調(diào)試進(jìn)行了很多次，同組的同學(xué)都非常認(rèn)真努力的去做了。下面就我們的安裝調(diào)試過(guò)程進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹。 安裝一共進(jìn)行了兩次1）第一次安裝，由于經(jīng)驗(yàn)不足，導(dǎo)致元件布局不合理，也沒(méi)用利用不同顏色的導(dǎo)線來(lái)區(qū)分底線和其他線路。做出來(lái)的板子外觀不雅，布線混亂。 在6月3日去電氣樓實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行調(diào)試，由于布線混亂，元件位置混亂等原因，無(wú)法進(jìn)行整改，只能進(jìn)行第二次安裝。2） 第二次安裝，我們吸取第一次失敗的經(jīng)驗(yàn)，在對(duì)模擬圖進(jìn)行分析時(shí)，對(duì)比我們擁有的元件，用畫草圖的方法找到了一種較為明朗的元件布局，為了避免線路混亂，我們利用線的顏色區(qū)分不同線路，比如底線全部采用黑色的導(dǎo)線。在分工合作上

15、，我們一人負(fù)責(zé)連線布局，一人負(fù)責(zé)將導(dǎo)線剪撐需要的長(zhǎng)度，一人負(fù)責(zé)對(duì)照原理圖，盡量減少連線過(guò)程中的錯(cuò)誤。由于調(diào)試時(shí)間接近尾期，我們終于在晚上兩點(diǎn)多將板子弄好了。4.2 電子拔河機(jī)實(shí)物圖下圖為本小組此次課程設(shè)計(jì)制作的電子拔河機(jī)實(shí)物圖圖9 電子拔河機(jī)實(shí)物圖4.3 調(diào)試過(guò)程 第一調(diào)試，于6月3日進(jìn)行調(diào)試。接通電源后發(fā)現(xiàn)，一開(kāi)始僅有正中間的發(fā)光二極管發(fā)光。按A鍵產(chǎn)生脈沖，光點(diǎn)向左移動(dòng)，但是按B鍵，光點(diǎn)不移動(dòng)。光點(diǎn)到達(dá)做端點(diǎn)是，計(jì)數(shù)器不記錄分?jǐn)?shù)，且復(fù)位功能失效。由于第一次安裝的板子布局混亂，線路難以辨認(rèn)，且發(fā)現(xiàn)問(wèn)題很多，經(jīng)過(guò)小組商量，決定與其調(diào)整，不如重新安裝。 第二次調(diào)試，在第一次調(diào)試之后，板子被拆卸重裝

16、，這次吸取上一次失敗的教訓(xùn)，且有室友教授一些小技巧，比如用顏色區(qū)分電路，連接的板子較上次美觀，布局更加科學(xué)。在調(diào)試接通電源之后，有且僅有中間發(fā)光二極管亮。當(dāng)A鍵按動(dòng)較快時(shí)，光點(diǎn)向右移動(dòng)，B鍵按動(dòng)較快時(shí)，光點(diǎn)向左移動(dòng)。但是到達(dá)端點(diǎn)后，復(fù)位鍵失效。對(duì)照著原理圖和芯片引腳圖，檢查發(fā)現(xiàn)原因是40193的14號(hào)引腳接地是復(fù)位，但是我們借偏了一格，導(dǎo)致不能復(fù)位，糾正了這個(gè)錯(cuò)誤，發(fā)現(xiàn)我們的拔河機(jī)能夠正常工作。 至此，第二次調(diào)試成功。第五章 元件清單和芯片引腳圖5.1 元件清單元件名稱個(gè)數(shù)CD40113CC40301CD40811CC401931CD45141CD45182CC45112數(shù)碼管21K電阻820

17、0電阻18發(fā)光二極管LED7輕觸2面包板1導(dǎo)線若干5.2各芯片引腳圖 圖10 408引腳圖 圖11 4011真值表 圖12 4081引腳圖 圖13 74LS40193引腳圖 圖14 CC4514引腳圖 圖15 CC4518引腳圖圖16 4518功能表第六章 總結(jié)與致謝課程設(shè)計(jì)總結(jié) 課程設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，發(fā)現(xiàn)，提出，分析和解決實(shí)際問(wèn)題，鍛煉實(shí)踐能力的重 要環(huán)節(jié)，是對(duì)學(xué)生實(shí)際工作能力的具體訓(xùn)練和考察過(guò)程. 回顧起此次拔河游戲機(jī)課程設(shè)計(jì)，至今我仍 感慨頗多，的確，從構(gòu)思到定稿，從理論到實(shí)踐，在這一個(gè)多星期的日子里，可以說(shuō)得是苦多于甜， 很辛苦，很糾結(jié)，但是從中本人又對(duì)數(shù)電中的一些既有知

18、識(shí)有了新的認(rèn)識(shí)，悟出了很多新的東西，不 僅鞏固了以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)，而且學(xué)到了很多在書本上所沒(méi)有學(xué)到過(guò)的知識(shí)。通過(guò)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(lái)，從理論中得出結(jié)論，再通過(guò)上機(jī)動(dòng)手仿真，才能提高實(shí)踐能力。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中遇到的問(wèn) 題，可以說(shuō)是困難重重，這畢竟第一次做的，難免會(huì)遇到過(guò)各種各樣很困難的問(wèn)題，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中 發(fā)現(xiàn)了自己的很多的不足，自己知識(shí)的很多漏洞，對(duì)以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)理解得不夠深刻，掌握得不夠 牢固，看到了自己基礎(chǔ)知識(shí)還是不夠扎實(shí)，實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)還是比較缺乏，理論聯(lián)系實(shí)際的能力還待亟需提 高。在這個(gè)過(guò)程中，曾

19、經(jīng)為想不出解決方法失落過(guò)，也曾經(jīng)為仿真成功而熱情高漲。生活就是這樣， 汗水預(yù)示著結(jié)果也見(jiàn)證著收獲。雖然這只是一次的較簡(jiǎn)單的課程設(shè)計(jì)，可是也耗費(fèi)了我們不少的心血。 無(wú)論如何，就當(dāng)它是一次數(shù)電的再認(rèn)識(shí)吧！ 通過(guò)這次的課程設(shè)計(jì)，不僅知識(shí)上有了許多收獲，精神上的豐收也更加可喜。這次課程設(shè)計(jì)讓我 知道了學(xué)無(wú)止境的道理。我們每一個(gè)人永遠(yuǎn)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等待著我們?nèi)フ鞣?。挫折是一份?cái)富，經(jīng)歷是一份擁有。這次課程設(shè)計(jì)必將成為 我大學(xué)旅途上一個(gè)非常美好的回憶！致謝 首先要感謝我們的知道老師戴麗萍老師，在此次的課程設(shè)計(jì)之中。戴老師盡自己最大的努力幫助知道我們。

20、在建立的學(xué)習(xí)交流群中，總是熱心的，毫不厭倦的解答我們提出的問(wèn)題。鼓勵(lì)我們不要怕犯錯(cuò)誤，要吃透原理。在調(diào)試過(guò)程，耐心幫助我們尋找錯(cuò)誤，我們一些祖由于種種原因，錯(cuò)過(guò)調(diào)試時(shí)間或者調(diào)試失敗的，戴老師抽出時(shí)間去實(shí)驗(yàn)室單獨(dú)為我們輔導(dǎo)調(diào)試。 再要感謝的是同一個(gè)課程設(shè)計(jì)課題的同學(xué)們，在此次的課程設(shè)計(jì)過(guò)程中，一起做課程設(shè)計(jì)的同學(xué)幫了我們很多，在群里有問(wèn)題的時(shí)候，總是很熱心的幫忙分析解答。 最后要感謝的是我們小組的成員，是他們和我們一起努力完成了這次的課程設(shè)計(jì)，一次一次的調(diào)試排查，甚至重新安裝。沒(méi)有放棄，一直努力著，謝謝你們，和我一起努力。第7章 參考文獻(xiàn)電子技術(shù)基礎(chǔ)（第五版） 康華光. 高教出版社，2006年電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo) 彭介華. 高教出版社，1997年電子線路設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)與測(cè)試（第三版） 謝自美. 華中科技大學(xué)出版社，2006年電子技術(shù)實(shí)驗(yàn) 汪學(xué)典. 華中科技大學(xué)出版社，