电子拔河游戏机数字电路课程设计

机械与电子工程学院课程设计报告课程名称数字电路技术基础设计题目电子拔河游戏机所学专业名称电子科学与技术班级学号学生姓名指导教师2012年

机电学院数字电子技术课程设计任务书设计名称：电子拔河游戏机学生姓名：指导教师：起止时间：自2012年5月12日起至2012年6月2日止一、课程设计目的1、掌握四数计数器CC4518，CC4514的原理及使用，显示电路原理。2、熟悉与与门、与非门、异或门的使用。3、掌握实验电路的工作原理。4、培养独立分析故障及排除故障的能力。二、课程设计任务和基本要求设计任务：1、设计一个能进行拔河游戏的电路。2、电路使用15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。基本要求：1、能够实现设计任务的基本功能；2、要求依据电子拔河游戏机的任务要求，运用数字电子技术的理论设计、制定实验方案，并撰写课程设计论文要求符合模板的相关要求，字数要求3000字以上。

机电学院数字电子技术课程设计指导老师评价表院（部）机电学院年级专业学生姓名学生学号题目指导老师评语指导老师签名：年月日成绩评定指导老师签名：年月日目录摘要与关键词 61总体方案设计 71.1设计思路 71.2电路原理图 71.3电路工作原理 81.4各单元电路的设计 8编码电路的设计 8整体电路设计 9译码电路 9控制电路 9胜负显示 10复位控制 102元器件的使用及其引脚图 112.1元器件的使用 112.2引脚图 113电路仿真结果 123.1开始电路 123.2比赛结束 124总结 134.1设计总结 134.2实验心得 13参考文献 13附录 13摘要与关键词摘要：拔河游戏机共有15个发光二级管，开机后只有中间一个发亮，以此作为拔河的中心线，游戏双方各持一个按键，迅速地，不断地按动以产生脉冲，谁按的快，亮点就向谁的方向移动，每按一次，亮点移动一次，移到任一方终端二极管发亮，这一方就得胜，此时双方按键均无作用，输出保持，只有经复位后才使亮点恢复到中心线,用七段数码管显示胜者取胜的盘数。本实验通过设计多谐振荡器提供输入脉冲，用可逆计数器，译码器，将甲乙双方的输入转换为脉冲，再经过译码，显示译码器和七段数码管实现电路的记分功能。用开关设计的裁判可以实现电路的记分和清零功能。在设计中需要分步实现不同的功能，编码功能、整形功能等等，在不同功能设计中需要使用不同的元件，根据元件的物理属性来实现该功能。进度安排：1、认真思考和理解所选题目的有关要求，大致知道要求做什么。2、根据实验的设计要求，到图书馆或上网查找相关的资料，了解拔河游戏机的工作原理。3、学习数字电路中触发器、计数器、译码显示器等单元电路的设计及综合应用，掌握逻辑电路的设计与测试方法，等。4、综合相关的资料，设计实验方案。5、根据所设计方案，用仿真软件进行电路仿真。6、根据要求撰写实验报告。关键字：电子拔河；计数器；课程设计1总体方案设计1.1设计思路1、本课题所设计的拔河游戏机由15个电平指示灯排列成一行，开机之后只有中间一个电平指示灯亮，以此作为拔河的中心线，游戏双方各持一个按键，迅速地、不断地按动产生脉冲，谁按得快，亮点向谁方向移动，每按一次，亮点移动一次。移到任一方终端指示灯点亮，这一方就获胜，此时双方按键均无作用，输出保持，只有经裁判复位后才使亮点恢复到中心线。2、当一局比赛结束后,由点亮该终点灯的信号使电路封锁加减脉冲信号的作用.即实现电路自锁,使加家减脉冲无效。同时，使计分电路自动加分。3、控制电路部分应能控制由振荡器产生的脉冲信号进入计数器的加减脉冲的输入端，其进入方向则由参赛双方的按键信号决定。1.2电路原理图图一，图二分别为拔河游戏机的电路框图、整机逻辑图。1.3电路工作原理可逆计数器74LS193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电平指示灯Y0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电平指示灯点亮并产生位移，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。将双方终端指示灯的正端分别经两个与非门后接到2个十进制计数器CC4518的使能端EN，当任一方取胜，该方终端指示灯点亮，产生1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。1.4各单元电路的设计编码电路的设计由双时钟二进制同步可逆计数器74LS193构成，它有2个输入端，4个输出端，能进行加／减计数。通过编码器来控制电平指示灯的显示，加计数时向右移动，进行减计数时，向相反方向移动。电路图如下：整体电路设计由与门74LS08和与非门74LS00构成。因74LS193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，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。加一整形电路，使A、B二键出来的脉冲经整形后变为一个占空比很大的脉冲，这就减少了进行某一计数时另一计数输入为低电平的可能性，从而使每按一次键都有可能进行有效的计数。电路图如下图所示：译码电路由4线－16线译码器CC4514构成。译码器的输出Y0～Y15中选15个接电平指示灯，电平指示灯的负端接地，而正端接译码器；这样，当输出为高电平时电平指示灯点亮。比赛准备，译码器输入为0000，Y0输出为1，中心处指示灯首先点亮，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。电路图如下图所示：控制电路由异或门74LS86和与非门74LS00构成，其作用是指示出谁胜谁负。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。将双方终端指示灯的正接至异或门的2个输入端，当获胜一方为“1”，而另一方则为“0”，异或门输出为“1”，经与非门产生低电平“0”，再送到74LS193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D0、D1、D2、D3和输出Q0、Q1、Q胜负显示由计数器CC4518和译码显示器构成。将双方终端指示灯正极经与非门输出后分别接到2个CC4518计数器的EN端，CC4518的两组4位BCD码分别接到实验箱中的两组译码显示器的8、4、2、1插孔上。当一方取胜时，该方终端指示灯发亮，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1位数不够，则进行2位数的级连。电路图如下：复位控制74LS193的清零端CR接一个电平开关，作为一个开关控制，进行多次比赛而需要的复位操作，使亮点返回中心点。CC4518的清零端RD也接一个电平开关，作为胜负显示器的复位来控制胜负计数器使其重新计数。其中CC4518功能表下表所示：输入输出功能时钟CP清零RD使能EN×1×全部为0↑01加计数00↓↓0×保持×0↑↑0010↓2元器件的使用及其引脚图2.1元器件的使用CC45144线—16线译码器1片CC4518双同步十进制计数器1片74LS193同步二进制可逆计数器1片74LS00四2输入与非门3片74LS08四2输入与门1片74LS86四2输入异或门1片电阻：1KΩ4个2.2引脚图(各原器件的引角图见附录)3电路仿真结果3.1开始电路3.2比赛结束4总结4.1设计总结拔河游戏机共有15个发光二级管，开机后只有中间一个发亮，以此作为拔河的中心线，游戏双方各持一个按键，迅速地，不断地按动以产生脉冲，谁按的快，亮点就向谁的方向移动，每按一次，亮点移动一次，移到任一方终端二极管发亮，这一方就得胜，此时双方按键均无作用，输出保持，只有经复位后才使亮点恢复到中心线,用七段数码管显示胜者取胜的盘数。本实验通过设计多谐振荡器提供输入脉冲，用可逆计数器，译码器，将甲乙双方的输入转换为脉冲，再经过译码，显示译码器和七段数码管实现电路的记分功能。用开关设计的裁判可以实现电路的记分和清零功能。在设计中需要分步实现不同的功能，编码功能、整形功能等等，在不同功能设计中需要使用不同的元件，根据元件的物理属性来实现该功能。4.2实验心得参考文献[1]《电子技术基础实验与课