電子拔河游戲機數(shù)字電路課程設(shè)計

機械與電子工程學(xué)院課程設(shè)計報告課程名稱數(shù)字電路技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)計題目電子拔河游戲機所學(xué)專業(yè)名稱電子科學(xué)與技術(shù)班級學(xué)號學(xué)生姓名指導(dǎo)教師2012年

機電學(xué)院數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計任務(wù)書設(shè)計名稱：電子拔河游戲機學(xué)生姓名：指導(dǎo)教師：起止時間：自2012年5月12日起至2012年6月2日止一、課程設(shè)計目的1、掌握四數(shù)計數(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、掌握實驗電路的工作原理。4、培養(yǎng)獨立分析故障及排除故障的能力。二、課程設(shè)計任務(wù)和基本要求設(shè)計任務(wù)：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(fù)位后才使亮點恢復(fù)到中心。5、用數(shù)碼管顯示獲勝者的盤數(shù)?；疽螅?、能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)計任務(wù)的基本功能；2、要求依據(jù)電子拔河游戲機的任務(wù)要求，運用數(shù)字電子技術(shù)的理論設(shè)計、制定實驗方案，并撰寫課程設(shè)計論文要求符合模板的相關(guān)要求，字數(shù)要求3000字以上。

機電學(xué)院數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計指導(dǎo)老師評價表院（部）機電學(xué)院年級專業(yè)學(xué)生姓名學(xué)生學(xué)號題目指導(dǎo)老師評語指導(dǎo)老師簽名：年月日成績評定指導(dǎo)老師簽名：年月日目錄摘要與關(guān)鍵詞 61總體方案設(shè)計 71.1設(shè)計思路 71.2電路原理圖 71.3電路工作原理 81.4各單元電路的設(shè)計 8編碼電路的設(shè)計 8整體電路設(shè)計 9譯碼電路 9控制電路 9勝負顯示 10復(fù)位控制 102元器件的使用及其引腳圖 112.1元器件的使用 112.2引腳圖 113電路仿真結(jié)果 123.1開始電路 123.2比賽結(jié)束 124總結(jié) 134.1設(shè)計總結(jié) 134.2實驗心得 13參考文獻 13附錄 13摘要與關(guān)鍵詞摘要：拔河游戲機共有15個發(fā)光二級管，開機后只有中間一個發(fā)亮，以此作為拔河的中心線，游戲雙方各持一個按鍵，迅速地，不斷地按動以產(chǎn)生脈沖，誰按的快，亮點就向誰的方向移動，每按一次，亮點移動一次，移到任一方終端二極管發(fā)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,用七段數(shù)碼管顯示勝者取勝的盤數(shù)。本實驗通過設(shè)計多諧振蕩器提供輸入脈沖，用可逆計數(shù)器，譯碼器，將甲乙雙方的輸入轉(zhuǎn)換為脈沖，再經(jīng)過譯碼，顯示譯碼器和七段數(shù)碼管實現(xiàn)電路的記分功能。用開關(guān)設(shè)計的裁判可以實現(xiàn)電路的記分和清零功能。在設(shè)計中需要分步實現(xiàn)不同的功能，編碼功能、整形功能等等，在不同功能設(shè)計中需要使用不同的元件，根據(jù)元件的物理屬性來實現(xiàn)該功能。進度安排：1、認真思考和理解所選題目的有關(guān)要求，大致知道要求做什么。2、根據(jù)實驗的設(shè)計要求，到圖書館或上網(wǎng)查找相關(guān)的資料，了解拔河游戲機的工作原理。3、學(xué)習(xí)數(shù)字電路中觸發(fā)器、計數(shù)器、譯碼顯示器等單元電路的設(shè)計及綜合應(yīng)用，掌握邏輯電路的設(shè)計與測試方法，等。4、綜合相關(guān)的資料，設(shè)計實驗方案。5、根據(jù)所設(shè)計方案，用仿真軟件進行電路仿真。6、根據(jù)要求撰寫實驗報告。關(guān)鍵字：電子拔河；計數(shù)器；課程設(shè)計1總體方案設(shè)計1.1設(shè)計思路1、本課題所設(shè)計的拔河游戲機由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(fù)位后才使亮點恢復(fù)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,使加家減脈沖無效。同時，使計分電路自動加分。3、控制電路部分應(yīng)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。1.2電路原理圖圖一，圖二分別為拔河游戲機的電路框圖、整機邏輯圖。1.3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(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(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)。1.4各單元電路的設(shè)計編碼電路的設(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，進行減計數(shù)時，向相反方向移動。電路圖如下：整體電路設(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效的計數(shù)。電路圖如下圖所示：譯碼電路由4線－16線譯碼器CC4514構(gòu)成。譯碼器的輸出Y0～Y15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。電路圖如下圖所示：控制電路由異或門74LS86和與非門74LS00構(gòu)成，其作用是指示出誰勝誰負。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、Q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(yīng)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。電路圖如下：復(fù)位控制74LS193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(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)，作為勝負顯示器的復(fù)位來控制勝負計數(shù)器使其重新計數(shù)。其中CC4518功能表下表所示：輸入輸出功能時鐘CP清零RD使能EN×1×全部為0↑01加計數(shù)00↓↓0×保持×0↑↑0010↓2元器件的使用及其引腳圖2.1元器件的使用CC45144線—16線譯碼器1片CC4518雙同步十進制計數(shù)器1片74LS193同步二進制可逆計數(shù)器1片74LS00四2輸入與非門3片74LS08四2輸入與門1片74LS86四2輸入異或門1片電阻：1KΩ4個2.2引腳圖(各原器件的引角圖見附錄)3電路仿真結(jié)果3.1開始電路3.2比賽結(jié)束4總結(jié)4.1設(shè)計總結(jié)拔河游戲機共有15個發(fā)光二級管，開機后只有中間一個發(fā)亮，以此作為拔河的中心線，游戲雙方各持一個按鍵，迅速地，不斷地按動以產(chǎn)生脈沖，誰按的快，亮點就向誰的方向移動，每按一次，亮點移動一次，移到任一方終端二極管發(fā)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,用七段數(shù)碼管顯示勝者取勝的盤數(shù)。本實驗通過設(shè)計多諧振蕩器提供輸入脈沖，用可逆計數(shù)器，譯碼器，將甲乙雙方的輸入轉(zhuǎn)換為脈沖，再經(jīng)過譯碼，顯示譯碼器和七段數(shù)碼管實現(xiàn)電路的記分功能。用開關(guān)設(shè)計的裁判可以實現(xiàn)電路的記分和清零功能。在設(shè)計中需要分步實現(xiàn)不同的功能，編碼功能、整形功能等等，在不同功能設(shè)計中需要使用不同的元件，根據(jù)元件的物理屬性來實現(xiàn)該功能。4.2實驗心得參考文獻[1]《電子技術(shù)基礎(chǔ)實驗與課