拔河比赛控制器

1、 摘要 电子拔河游戏机电路可分为脉冲发生器电路和计数/译码器电路两大部分。脉冲发生器电路部分采用两个与非门组成的基本RS触发器，经整形后产生脉冲信号。计数/译码器电路部分以CC40193为主体，译码器采用集成芯片CC4514。计数器根据脉冲输入发生变化，CC4514的输出随之发生相应的变化，当脉冲信号移动至Q7或Q9时，将CC4514的输出端锁存。经调试，整机功能效果等各项性能指标均达到本实验要求。关键词 脉冲发生器 计数/译码器 CC4514 脉冲信号引言 随着现代科技的不断发展，人们的生产生活水平也在不断提高。与此同时，各式各样的仪器设备、新型家电产品都在不断出现，丰富着人们的生活，为人们

2、排忧解难，娱乐身心。拔河游戏机就是一种综合性、趣味性的试验，它结构简单，易安装与调试，使生产或者自行制作的最佳选择。1 设计任务与要求（1）设计一个能进行拔河游戏的电路。（2）电路使用9个发光二极管，开机后只有中间一个发亮，此即拔河的中心点。（3）游戏双方各持一个按钮，迅速地、不断地按动，产生脉冲，谁按得快，亮点就向谁的方向移动，每按一次，亮点移动一次。（4）亮点移到任一方终端二极管时，这一方就获胜，此时双方按钮均无作用，输出保持，只有复位后才使亮点恢复到中心。（5）用数码管显示获胜者的盘数。22 方案设计与论证可逆计数器CC40193原始状态输出4位二进制数0000，经译码器输出使中间的一只

3、发光二极管点亮。当按动A、B两个按键时，分别产生两个脉冲信号，经整形后分别加到可逆计数器上，可逆计数器输出的代码经译码器译码后驱动发光二极管点亮并产生位移，当亮点移到任何一方终端后，由于控制电路的作用，使这一状态被锁定，而对输入脉冲不起作用。如按动复位键，亮点又回到中点位置，比赛又可重新开始。将双方终端二极管的正端分别经两个与非门后接至二个十进制计数器CC4518的允许控制端EN，当任一方取胜，该方终端二极管点亮，产生一个下降沿使其对应的计数器计数。这样，计数器的输出即显示了胜者取胜的盘数。设计电路框图如图一所示：图一 设计电路框图 3 单元电路设计与参数计算1.脉冲发生电路如图二部分，前两个

4、与非门组成一个基本RS触发器，在按钮的作用下产生脉冲，后一个与门和两个与非门组成一个整形电路其作用是产生一个占空比很大的脉冲信号，这样就减少某一方在计数时另一方输出为低电平的概率，使甲乙双方都能有效计数。2、编码电路 如图二部分，CC40193是可逆计数器，控制加减的CP脉冲分别加至5脚和4脚，此时当电路要求进行加法计数时，减法输入端CPD 必须接高电平；进行减法计数时，加法输入端CPU 也必须接高电平，若直接由A、B键产生的脉冲加到5脚或4脚，那么就有很多时机在进行计数输入时另一计数输入端为低电平，使计数器不能计数，双方按键均失去作用，拔河比赛不能正常进行。注：CC40193是加/减可逆计数

5、器，其功能与74LS193的功能相似。3、译码电路如图二 部分，选用416线CC4514译码器。译码器的输出Q0Q14 分接9个发光二极管，二极管的负端接地，而正端接译码器；这样，当输出为高电平时发光二极管点亮。比赛准备，译码器输入为0000，Q0 输出为“1”，中心处二极管首先点亮，当编码器进行加法计数时，亮点向右移，进行减法计数时，亮点向左移。注：CC45144线16线译码器引脚排列及功能：1A0A3 数据输入端 ；INH 输出禁止控制端；LE 数据锁存控制端；Y0Y15 数据输出端输入 高电平输出端 输入 高电平输出端 LEINHA3A2A1A0LEINHA3A2A1A0100000YO

6、101001Y9100001Y1101010Y10100010Y2101011Y11100011Y3101100Y12100100Y4101101Y13100101Y5101110Y14100110Y6101111Y15100111Y711 无 101000Y800 输出状态锁定在上一个LE“1”时，A0A3的输入状态 4、控制电路如图二 部分，为指示出谁胜谁负，需用一个控制电路。当亮点移到任何一方的终端时，判该方为胜，此时双方的按键均宣告无效。此电路可用异或门CC4030和非门CC4011来实现。将双方终端二极管的正极接至异或门的两个输入端，当获胜一方为“1”，而另一方则为“0”，异或门输出

7、为“1”，经非门产生低电平“0”，再送到CC40193计数器的置数端，于是计数器停止计数，处于预置状态，由于计数器数据端A、B、C、D和输出端QA、QB、QC、QD对应相连，输入也就是输出，从而使计数器对输入脉冲不起作用。5、 胜负显示如图二 部分，将双方终端二极管正极经非门后的输出分别接到二个CC4518计数器的EN端，CC4518的两组4位BCD码分别接到实验装置的两组译码显示器的A、B、C、D插口处。当一方取胜时，该方终端二极管发亮，产生一个上升沿，使相应的计数器进行加一计数，于是就得到了双方取胜次数的显示，若一位数不够，则进行二位数的级联。注：CC4518双十进制同步计数器引脚排列及功

8、能： 31CP、2CP 时钟输入端 1R、2R 清除端1EN、2EN 计数允许控制端1Q01Q3 计数器输出端2Q02Q3 计数器输出端 输入 输出功能 CPREN 01加 计 数 00 加 计 数 0 保持 0 0010 1 全部为“0” 6、 复位如图二 部分，为能进行多次比赛而需要进行复位操作，使亮点返回中心点，可用一个开关控制CC40193的清零端R即可。胜负显示器的复位也应用一个开关来控制胜负计数器CC4518的清零端R，使其重新计数。4 总原理图及元器件清单图二4.1 总原理图4.2 元件清单1) 5V直流电源2) 译码显示器3) 逻辑电平开关4) CC45144线16线译码分配器

9、CC40193 同步递增递减 二进制计数器CC45182 十进制计数器CC45112 译码器CC40812与门CC40117与非门CC4030异或门发光二极管LED95) 电阻 1K4 2009 5 安装与调试6 性能测试与分析7 结论与心得对我们而言，知识上的收获重要，精神上的丰收更加可喜。挫折是一份财富，经历是一份拥有。这次课程设计必将成为我人生旅途上一个非常美好的回忆！通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固。无论如何，这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多专业知识问题