電子拔河游戲機(jī)課程設(shè)計(jì)報(bào)告

課程設(shè)計(jì)闡明書(shū)課程名稱(chēng)：數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)題目：電子拔河游戲機(jī)學(xué)生姓名：專(zhuān)業(yè)：電子信息工程班級(jí)：學(xué)號(hào)：指導(dǎo)教師：李繼凱李冬梅日期：年4月20日電子拔河游戲機(jī)設(shè)計(jì)任務(wù)與規(guī)定1．設(shè)計(jì)一種模擬拔河游戲比賽的邏輯電路。2．使用15個(gè)發(fā)光二極管，開(kāi)機(jī)后只有在拔河繩子中間的發(fā)光二極管亮。3．賽雙方各持一種按鈕，快速不停地按動(dòng)按鈕，產(chǎn)生脈沖，誰(shuí)按得快，發(fā)光的二極管就向誰(shuí)的方向移動(dòng)，每按一次，發(fā)光二極管移動(dòng)一位。4．的發(fā)光二極管移到任一方的終點(diǎn)時(shí)，該方就獲勝，此后雙方的按鈕都應(yīng)無(wú)作用，狀態(tài)保持，只有當(dāng)栽判按動(dòng)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(pán)數(shù)。二、方案設(shè)計(jì)與論證1．總體設(shè)計(jì)思路本次課程設(shè)計(jì)的題目是電子拔河游戲機(jī)，其原理可理解為甲乙兩人通過(guò)按下AB兩個(gè)按鍵的的快慢來(lái)讓拔河游戲機(jī)的電平批示燈由中點(diǎn)向速度快的一方延伸，而制止向速度慢的一方延伸。能夠構(gòu)想用可預(yù)置的加/減可逆計(jì)數(shù)器作重要器件，用計(jì)數(shù)器的輸出狀態(tài)通過(guò)譯碼器控制電平批示燈的顯示狀態(tài)。如當(dāng)計(jì)數(shù)器進(jìn)行加法計(jì)數(shù)時(shí)，發(fā)亮的電平批示燈向右方延伸，相反，進(jìn)行減法計(jì)數(shù)時(shí)，發(fā)亮的電平批示燈向相反方向移動(dòng)。當(dāng)一局比賽結(jié)束，即發(fā)亮的LED移動(dòng)某一方的終點(diǎn)時(shí)，由點(diǎn)亮該終點(diǎn)燈的信號(hào)使電路封鎖加/減脈沖信號(hào)的作用，既實(shí)現(xiàn)電路的自鎖，使加/減脈沖無(wú)效。只有按了復(fù)位按鍵雙方才干繼續(xù)下一局的比賽，計(jì)數(shù)器就統(tǒng)計(jì)雙方的獲勝的次數(shù)，數(shù)碼管顯示勝者贏的盤(pán)數(shù)。2．電路設(shè)計(jì)原理拔河游戲機(jī)用15個(gè)電平批示燈排列成一行，開(kāi)機(jī)后只有中間一種點(diǎn)亮，有以此作為拔河的中心線，游戲雙方各持一種按鍵，快速地、不停地按動(dòng)產(chǎn)生脈沖，誰(shuí)按得快，亮點(diǎn)向誰(shuí)方向移動(dòng)，每按一次，亮點(diǎn)移動(dòng)一次。移到任一方終端批示燈點(diǎn)亮，這一方就得勝，此時(shí)雙方按鍵均無(wú)作用，輸出保持，只有經(jīng)復(fù)位后才使亮點(diǎn)恢復(fù)到中心線。最后，顯示屏顯示勝者的盤(pán)數(shù)。圖1電子拔河游戲機(jī)原理框圖圖2拔河游戲機(jī)的電路框圖。可逆計(jì)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批示燈點(diǎn)亮。當(dāng)按動(dòng)A、B兩個(gè)按鍵時(shí)，分別產(chǎn)生兩個(gè)脈沖信號(hào)，經(jīng)整形后分別加到可逆計(jì)數(shù)器上，可逆計(jì)數(shù)器輸出的代碼經(jīng)譯碼器譯碼后驅(qū)動(dòng)電平批示燈點(diǎn)亮并產(chǎn)生位移，當(dāng)亮點(diǎn)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(duì)輸入脈沖不起作用。如按動(dòng)復(fù)位鍵，亮點(diǎn)又回到中點(diǎn)位置，比賽又可重新開(kāi)始。將雙方終端批示燈的正端分別經(jīng)兩個(gè)與非門(mén)后接到2個(gè)十進(jìn)制計(jì)數(shù)器CC4518的使能端EN，當(dāng)任一方取勝，該方終端批示燈點(diǎn)亮，產(chǎn)生1個(gè)下降沿使其對(duì)應(yīng)的計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)。這樣，計(jì)數(shù)器的輸出即顯示了勝者取勝的盤(pán)數(shù)。方案一1．編碼電路：由雙時(shí)鐘二進(jìn)制步可逆計(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／減計(jì)數(shù)。2．譯碼電路：由譯碼器4514BD的輸出Y0～Y15中選出15個(gè)接電平批示燈，電平批示燈的負(fù)端接地，而正端接譯碼器；這樣，當(dāng)輸出為高電平時(shí)電平批示燈點(diǎn)亮。比賽準(zhǔn)備，譯碼器輸入為0000，Y0輸出為1，中心處批示燈首先點(diǎn)亮，當(dāng)編碼器進(jìn)行加法計(jì)數(shù)時(shí)，亮點(diǎn)向右移，進(jìn)行減法計(jì)數(shù)時(shí)，亮點(diǎn)向左移。3．控制電路：由或非門(mén)由74LS02構(gòu)成，其作用是分出誰(shuí)勝誰(shuí)負(fù)。當(dāng)亮點(diǎn)移到任何一方的終端時(shí)，判該方為勝，此時(shí)雙方的按鍵均宣布無(wú)效。將雙方終端批示燈的正接至或非門(mén)的2個(gè)輸入端，當(dāng)獲勝一方為“1”，而另一方則為“0”，或非門(mén)輸出為“0”4．勝負(fù)顯示：由計(jì)數(shù)器74HC160D和譯碼顯示屏構(gòu)成。將雙方終端批示燈正極經(jīng)與非門(mén)輸出后分別接到2個(gè)74HC160D計(jì)數(shù)器的CP端，74HC160D的兩組4位BCD碼分別接到實(shí)驗(yàn)箱中的兩組譯碼顯示屏的8、4、2、1插孔上。當(dāng)一方取勝時(shí)，該方終端批示燈發(fā)亮，產(chǎn)生一種上升沿，使對(duì)應(yīng)的計(jì)數(shù)器進(jìn)行加一計(jì)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(jí)連。方案二本課題，能夠用兩片74LS192替代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(jì)數(shù)器。用一全加器將兩片74LS192的輸出信號(hào)八位轉(zhuǎn)化成四位，再接給CC4514的輸入端。控制電路也可由異或門(mén)74LS86和與非門(mén)74LS00構(gòu)成。將雙方終端批示燈的正接至異或門(mén)的2個(gè)輸入端，當(dāng)獲勝一方為“1”，而另一方則為“0”，異或門(mén)輸出為“1”，經(jīng)與非門(mén)產(chǎn)生低電平“0”其它電路基本保持不變。兩個(gè)方案的對(duì)比：兩個(gè)方案對(duì)比，明顯方案一優(yōu)于方案二，方案二要多加一塊計(jì)數(shù)器和一塊全加器，這樣無(wú)疑增加了電路的成本，且方案一的連接較為簡(jiǎn)樸，但當(dāng)沒(méi)有74LS193芯片時(shí)，我們能夠用方案二替代方案一。因此在方案的選擇上普通選擇方案一。設(shè)計(jì)方案論證：該控制系統(tǒng)由輸入、輸出和控制器模塊構(gòu)成。輸入模塊完畢裁判啟動(dòng)命令和兩個(gè)按鈕信號(hào)的輸入，其邏輯關(guān)系由門(mén)電路實(shí)現(xiàn)；控制器模塊完畢對(duì)輸入脈沖信號(hào)的統(tǒng)計(jì)，由可預(yù)置加／減計(jì)數(shù)器構(gòu)成,其預(yù)置數(shù)為0100，作為加／減計(jì)數(shù)的起點(diǎn)，加／減計(jì)數(shù)的脈沖源分別取自?xún)蓚€(gè)按鈕信號(hào)，計(jì)數(shù)器輸出狀態(tài)變量進(jìn)入輸出模塊；輸出模塊完畢計(jì)數(shù)器統(tǒng)計(jì)信號(hào)的翻譯與顯示(可由發(fā)光二極管完畢)并給出一種本次比賽結(jié)束信號(hào)。三、單元電路設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算1．觸發(fā)電路：2．計(jì)數(shù)電路：74LS193是雙時(shí)鐘4位二進(jìn)制同時(shí)可逆計(jì)數(shù)器。

74LS193的特點(diǎn)是有兩個(gè)時(shí)鐘脈沖（計(jì)數(shù)脈沖）輸入端CPU和CPD。在RD=0、LD＝1的條件下，作加計(jì)數(shù)時(shí),令CPD＝1,計(jì)數(shù)脈沖從CPU輸入；作減計(jì)數(shù)時(shí)，令CPU＝1，計(jì)數(shù)脈沖從CPD輸入。另外，74LS193還含有異步清零和異步預(yù)置數(shù)的功效。當(dāng)清零信號(hào)RD＝1時(shí)，不管時(shí)鐘脈沖的狀態(tài)如何,計(jì)數(shù)器的輸出將被直接置零；當(dāng)RD＝0,LD＝0時(shí)，不管時(shí)鐘脈沖的狀態(tài)如何，將立刻把預(yù)置數(shù)數(shù)據(jù)輸入端A、B、C、D的狀態(tài)置入計(jì)數(shù)器的QA、QB、QC、QD端，稱(chēng)為異步預(yù)置數(shù)。

3.譯碼電路：4.勝負(fù)顯示屏：74HC160同時(shí)十進(jìn)制計(jì)數(shù)器(帶異步清零.)(可直接復(fù)位與時(shí)鐘無(wú)關(guān))引腳1---*R2---CP3---A4---B5---C6---D7---EN18---VSS9---PE10---EN211---QD12---QC13---QB14---QA15---C016---VDD原理CP*REN1EN2PE功效Q0QQQ復(fù)位Q1101計(jì)數(shù)和C0復(fù)位Q1011計(jì)數(shù)復(fù)位Q1001計(jì)數(shù)和C0復(fù)位上1QQ0預(yù)置上1111加計(jì)數(shù)闡明:上------上升沿.C0為進(jìn)位輸出四、總電路工作原理及元器件清單1.總電路工作原理2．電路完整工作過(guò)程描述（總體工作原理）原理：甲乙兩人通過(guò)按鍵“W”“Q”的控制來(lái)產(chǎn)生一種上升沿的觸發(fā)，如果誰(shuí)按鍵的頻率高，則74LS193可逆計(jì)數(shù)器可優(yōu)先收到一種脈沖，對(duì)應(yīng)的管腳會(huì)予以一種信號(hào)，使得該可逆計(jì)數(shù)器做加法或者減法的運(yùn)算。如果兩者按下的頻率同樣，則可逆計(jì)數(shù)器無(wú)任何變化。然后當(dāng)可逆計(jì)數(shù)器收到脈沖后做加法或者減法的計(jì)數(shù)，相對(duì)應(yīng)的予以4線16線譯碼器4514BD一種信號(hào)，其控制的15的小燈泡會(huì)按照對(duì)應(yīng)的信號(hào)亮燈，最初沒(méi)操作的時(shí)候中間的燈泡亮起，如果可逆計(jì)數(shù)器收到一種加法信號(hào)，則其亮起的燈泡會(huì)改為中間右起第一種，如果是收到一種減法信號(hào)，則其亮起的燈泡會(huì)改為中間左起第一種。以這類(lèi)推，燈泡會(huì)隨著左右移動(dòng)，當(dāng)燈泡移動(dòng)到最左或者最右邊的時(shí)候就停止了移動(dòng)，此時(shí)不管按下“Q”“W”都不能變化燈泡的位置，然后數(shù)碼顯示管則顯示對(duì)應(yīng)的數(shù)字。即統(tǒng)計(jì)勝負(fù)的局?jǐn)?shù)。要想在原來(lái)的基礎(chǔ)局?jǐn)?shù)上再來(lái)一局，只要按下“space”鍵即可，如果想要全部清零，則只需按下“A”即可。3.元件清單芯片數(shù)量(片)74LS192(同時(shí)二進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器)14514BD(4線—16線譯碼器)174LS02（四2輸入與非門(mén)）17402N(或非門(mén))27405N(反相器)274HC160D(十進(jìn)制計(jì)數(shù)器)2五、結(jié)論與心得本次課程設(shè)計(jì)后我對(duì)數(shù)字電子技術(shù)有了更進(jìn)一步的熟悉，實(shí)際操作和課本上的知識(shí)有很大聯(lián)系，但又高于課本，一種看似很簡(jiǎn)樸的電路，要?jiǎng)邮职阉O(shè)計(jì)出來(lái)就比較困難了，由于是設(shè)計(jì)規(guī)定我們?cè)诤髞?lái)的學(xué)習(xí)中注意這一點(diǎn)，要把課本上所學(xué)到的知識(shí)和實(shí)際聯(lián)系起來(lái)，同時(shí)通過(guò)本次電路的設(shè)計(jì)，不僅鞏固了所學(xué)知識(shí)，也使我們把理論與實(shí)踐從真正意義上結(jié)合起來(lái)，增強(qiáng)了學(xué)習(xí)的愛(ài)好，考驗(yàn)了我們借助互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)收集、查閱有關(guān)文獻(xiàn)資料，和組織材料的綜合能力。通過(guò)設(shè)計(jì)拔河游戲機(jī)控制電路，讓我對(duì)數(shù)字邏輯這門(mén)課有了更深刻的理解，對(duì)電子器件的認(rèn)識(shí)也不再停留在字面上，實(shí)現(xiàn)了從理論到實(shí)踐的飛躍。我理解到理論和實(shí)踐是分不開(kāi)的。只有理論不行，