電子拔河游戲機(jī)數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)

1、機(jī)械與電子工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告課 程 名 稱 數(shù)字電路技術(shù)基礎(chǔ) 設(shè) 計(jì) 題 目 電子拔河游戲機(jī) 所學(xué)專業(yè)名稱 電子科學(xué)與技術(shù) 班 級(jí) 學(xué) 號(hào) 學(xué) 生 姓 名 指 導(dǎo) 教 師 2012年 5月 28日機(jī)電學(xué)院數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)任 務(wù) 書設(shè)計(jì)名稱： 電子拔河游戲機(jī) 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 起止時(shí)間：自 2012 年 5 月 12 日起 至 2012 年 6 月 2 日止一、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

2、、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，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)?；疽螅?、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。機(jī)電學(xué)院數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)老師評(píng)價(jià)表院（部）機(jī)電學(xué)院

3、年級(jí)專業(yè)學(xué)生姓名學(xué)生學(xué)號(hào)題 目一、 指導(dǎo)老師評(píng)語(yǔ)指導(dǎo)老師簽名： 年 月 日 二、 成績(jī)?cè)u(píng)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(jì)71.1 設(shè)計(jì)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(jì)81.4.1編碼電路的設(shè)計(jì)81.4.2整體電路設(shè)計(jì)91.4.3譯碼電路91.4.4控制電路91.4.5勝負(fù)顯示101.4.6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(kāi)始電路123.2 比賽結(jié)束124 總結(jié)134.1 設(shè)計(jì)總結(jié)134.2 實(shí)驗(yàn)心得13參考文獻(xiàn)13附錄13摘要與關(guān)鍵詞摘要：拔河

4、游戲機(jī)共有15個(gè)發(fā)光二級(jí)管，開(kāi)機(jī)后只有中間一個(gè)發(fā)亮，以此作為拔河的中心線，游戲雙方各持一個(gè)按鍵，迅速地，不斷地按動(dòng)以產(chǎn)生脈沖，誰(shuí)按的快，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，移到任一方終端二極管發(fā)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, 用七段數(shù)碼管顯示勝者取勝的盤數(shù)。本實(shí)驗(yàn)通過(guò)設(shè)計(jì)多諧振蕩器提供輸入脈沖，用可逆計(jì)數(shù)器，譯碼器，將甲乙雙方的輸入轉(zhuǎn)換為脈沖，再經(jīng)過(guò)譯碼，顯示譯碼器和七段數(shù)碼管實(shí)現(xiàn)電路的記分功能。用開(kāi)關(guān)設(shè)計(jì)的裁判可以實(shí)現(xiàn)電路的記分和清零功能。在設(shè)計(jì)中需要分步實(shí)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(jì)中需要使用不同的元件

5、，根據(jù)元件的物理屬性來(lái)實(shí)現(xiàn)該功能。進(jìn)度安排：1、認(rèn)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(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)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(jī)的工作原理。3、學(xué)習(xí)數(shù)字電路中觸發(fā)器、計(jì)數(shù)器、譯碼顯示器等單元電路的設(shè)計(jì)及綜合應(yīng)用，掌握邏輯電路的設(shè)計(jì)與測(cè)試方法，等。4、綜合相關(guān)的資料，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。5、根據(jù)所設(shè)計(jì)方案，用仿真軟件進(jìn)行電路仿真。6、根據(jù)要求撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。關(guān)鍵字：電子拔河；計(jì)數(shù)器；課程設(shè)計(jì)1 總體方案設(shè)計(jì)1.1 設(shè)計(jì)思路1、本課題所設(shè)計(jì)的拔河游戲機(jī)由15個(gè)電平指示燈排列成一行，開(kāi)機(jī)之后只有中間一個(gè)電平指示燈亮，以此作為拔河的中心線，游戲雙方各持一個(gè)按鍵，迅速地

6、、不斷地按動(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。移到任一方終端指示燈點(diǎn)亮，這一方就獲勝，此時(shí)雙方按鍵均無(wú)作用，輸出保持，只有經(jīng)裁判復(fù)位后才使亮點(diǎn)恢復(fù)到中心線。2、當(dāng)一局比賽結(jié)束后,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.即實(shí)現(xiàn)電路自鎖,使加家減脈沖無(wú)效。同時(shí)，使計(jì)分電路自動(dòng)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(hào)進(jìn)入計(jì)數(shù)器的加減脈沖的輸入端，其進(jìn)入方向則由參賽雙方的按鍵信號(hào)決定。1.2 電路原理圖圖一， 圖二分別為拔河游戲機(jī)的電路框圖、整機(jī)邏輯圖。1.3 電路工作原理可逆計(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

7、只電平指示燈y0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)電平指示燈點(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。將雙方終端指示燈的正端分別經(jīng)兩個(gè)與非門后接到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，該方終端指示燈點(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數(shù)。1.4 各單元電路的設(shè)計(jì)1.4.1編碼電路的設(shè)計(jì)由雙時(shí)鐘二進(jìn)制同步可逆計(jì)數(shù)器74ls193構(gòu)成，它有2

8、個(gè)輸入端，4個(gè)輸出端，能進(jìn)行加減計(jì)數(shù)。通過(guò)編碼器來(lái)控制電平指示燈的顯示，加計(jì)數(shù)時(shí)向右移動(dòng)，進(jìn)行減計(jì)數(shù)時(shí)，向相反方向移動(dòng)。電路圖如下：1.4.2整體電路設(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，控制加減的cp脈沖分別加至5腳和4腳，此時(shí)當(dāng)電路要求進(jìn)行加法計(jì)數(shù)時(shí)，減法輸入端cpd必須接高電平；進(jìn)行減法計(jì)數(shù)時(shí)，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(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。加一整形電路，使a、b二鍵出來(lái)的脈沖經(jīng)整形后變?yōu)橐粋€(gè)占空比很大的脈沖，這

9、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：1.4.3譯碼電路由4線16線譯碼器cc4514構(gòu)成。譯碼器的輸出y0y15中選15個(gè)接電平指示燈，電平指示燈的負(fù)端接地，而正端接譯碼器；這樣，當(dāng)輸出為高電平時(shí)電平指示燈點(diǎn)亮。比賽準(zhǔn)備，譯碼器輸入為0000，y0輸出為1，中心處指示燈首先點(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。電路圖如下圖所示：1.4.4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(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)雙方的按鍵均宣告無(wú)效。將雙方終端

10、指示燈的正接至異或門的2個(gè)輸入端，當(dāng)獲勝一方為“1”，而另一方則為“0”，異或門輸 出為“1”，經(jīng)與非門產(chǎn)生低電平“0”，再送到74ls193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。電路圖如下圖所示：1.4.5勝負(fù)顯示由計(jì)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(gè)cc4518計(jì)數(shù)器的en端，cc4518的兩組4位bcd碼分別接到實(shí)驗(yàn)箱中的兩組譯碼顯示器的8、4、2、1插孔上。當(dāng)一方取勝時(shí)，該方終端指示燈發(fā)亮，產(chǎn)生一個(gè)上升沿，使

11、相應(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。電路圖如下：1.4.6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：輸 入輸出功能時(shí)鐘cp清零rd使能en×1×全部為001加計(jì)數(shù)000×保持×000102 元器件的使用及其引腳圖2.1 元器件的使用cc4514 4線16線譯碼器 1片 cc4518 雙同步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器 1

12、片74ls193 同步二進(jìn)制可逆計(jì)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： 1k 4個(gè)2.2 引腳圖 (各原器件的引角圖見(jiàn)附錄)3 電路仿真結(jié)果3.1 開(kāi)始電路3.2 比賽結(jié)束4 總結(jié)4.1 設(shè)計(jì)總結(jié)拔河游戲機(jī)共有15個(gè)發(fā)光二級(jí)管，開(kāi)機(jī)后只有中間一個(gè)發(fā)亮，以此作為拔河的中心線，游戲雙方各持一個(gè)按鍵，迅速地，不斷地按動(dòng)以產(chǎn)生脈沖，誰(shuí)按的快，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，移到任一方終端二極管發(fā)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, 用七段數(shù)碼管顯示勝者取勝的盤數(shù)。本實(shí)驗(yàn)通過(guò)設(shè)計(jì)多諧振蕩器提供輸入脈沖，用可逆計(jì)數(shù)器，譯碼器，將甲乙雙方的輸入轉(zhuǎn)換為脈沖，再經(jīng)過(guò)譯碼，顯示譯碼器和七段數(shù)碼管實(shí)現(xiàn)電路的記分功能。用開(kāi)關(guān)設(shè)計(jì)的裁判可以實(shí)現(xiàn)電路的記分和清零功能。在設(shè)計(jì)中需要分步實(shí)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(jì)中需要使用不同的元件，根據(jù)元件的物理屬性來(lái)實(shí)現(xiàn)該功能。4.2 實(shí)驗(yàn)心得參考文獻(xiàn) 1 電子技術(shù)基礎(chǔ) 實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì) 高吉祥主編 電子工業(yè)出版社2 電子線路實(shí)驗(yàn)(第二版) 方建中主編 浙江大學(xué)出版社3 數(shù)