拔河游戲機課設(shè)報告

1、沈陽航空航天大學(xué)課 程 設(shè) 計（說明書）拔河游戲機的設(shè)計 學(xué) 號 班 級 學(xué) 生 姓 名 指 導(dǎo) 教 師 沈陽航空航天大學(xué)課 程 設(shè) 計 任 務(wù) 書課 程 名 稱 數(shù)字邏輯課程設(shè)計 課程設(shè)計題目 拔河游戲機的設(shè)計 課程設(shè)計的內(nèi)容及要求：一、設(shè)計說明與技術(shù)指標(biāo)設(shè)計一個拔河游戲機，各項技術(shù)指標(biāo)如下： 用15個發(fā)光二極管排列成一行，開機后只有中間一個點亮，以此作為拔河的中心線； 游戲方法各持一個按鍵，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； 移到任一方終端二極管點亮，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； 顯示器顯示勝

2、者的盤數(shù)。二、設(shè)計要求1在選擇器件時，應(yīng)考慮成本。2根據(jù)技術(shù)指標(biāo)，通過分析計算確定電路和元器件參數(shù)。3畫出電路原理圖（元器件標(biāo)準(zhǔn)化，電路圖規(guī)范化）。三、實驗要求1根據(jù)技術(shù)指標(biāo)制定實驗方案；驗證所設(shè)計的電路，用軟件仿真。2進(jìn)行實驗數(shù)據(jù)處理和分析。四、推薦參考資料1. 彭介華.電子技術(shù)課程設(shè)計指導(dǎo)M.北京：高等教育出版社2. 孫梅生，李美鶯，徐振英. 電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計M. 北京：高等教育出版社3. 梁宗善. 電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計M. 武漢：華中理工大學(xué)出版社4. 張玉璞，李慶常. 電子技術(shù)課程設(shè)計M. 北京：北京理工大學(xué)出版社5. 謝自美.電子線路設(shè)計·實驗·測試（第二版）

3、M.武漢：華中科技大學(xué)出版社五、按照要求撰寫課程設(shè)計報告成績評定表：序號評定項目評分成績1設(shè)計方案正確，具有可行性，創(chuàng)新性（15分）2設(shè)計結(jié)果可信（例如：系統(tǒng)分析、仿真結(jié)果）（15分）3態(tài)度認(rèn)真，遵守紀(jì)律（15分）4設(shè)計報告的規(guī)范化、參考文獻(xiàn)充分（不少于5篇）（25分）5答辯（30分）總分最終評定成績（以優(yōu)、良、中、及格、不及格評定）指導(dǎo)教師簽字： 2016 年 月 日一、概述 隨著現(xiàn)代科技的不斷發(fā)展，人們的生產(chǎn)生活水平也在不斷提高。與此同時，各式各樣的儀器設(shè)備、新型家電產(chǎn)品都在不斷出現(xiàn)，豐富著人們的生活，為人們排憂解難，娛樂身心。拔河游戲機就是一種綜合性、趣味性的試驗，它結(jié)構(gòu)簡單，易安裝與調(diào)

4、試，是生產(chǎn)或者自行制作的最佳選擇。 本課程設(shè)計的內(nèi)容是由信號發(fā)生器電路、可逆計數(shù)/譯碼器電路、勝負(fù)顯示電路和控制電路四部分組成設(shè)計的一款電子拔河游戲機。信號產(chǎn)生電路通過開關(guān)選擇接地還是接電源產(chǎn)生的脈沖，經(jīng)過由與非門和與門組成的RS觸發(fā)器整形電路整形后脈沖信號?？赡嬗嫈?shù)/譯碼電路中的計數(shù)器采用集成芯片二進(jìn)制可逆計數(shù)器74ls192，譯碼器采用集成芯片4線16線譯碼器CC4514。由脈沖變化來控制9個發(fā)光二極管的亮滅，從而模仿現(xiàn)實生活中拔河的要求，并由計數(shù)器CC4518記錄下兩邊的比分，在顯示器上顯示。經(jīng)調(diào)試仿真效果均達(dá)到課程設(shè)計要求。二、方案論證 設(shè)計一個拔河游戲機，要求由15個指示燈排成一行，

5、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?？赡嬗嫈?shù)器原始狀態(tài)為0000，經(jīng)譯碼后輸出中間的電平指示燈亮。游戲雙方各持一個按鍵，迅速地、不斷地按動產(chǎn)生脈沖信號，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。當(dāng)一局比賽結(jié)束后，由點亮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，使加減脈沖無效。同時，使計分電路自動加分。當(dāng)比賽結(jié)束后，裁判可以讓計分顯示器清零?？刂齐娐凡糠謶?yīng)能控制由振蕩器產(chǎn)生的脈沖信號進(jìn)入計數(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

6、號決定。系統(tǒng)原理框圖如圖1所示。按鍵A,B整形電路選擇開關(guān)可逆計時器取勝計時器取勝顯示譯碼器中心線顯示控制電路復(fù)位圖1 拔河游戲機電路的原理框圖三、電路設(shè)計1.編碼電路由同步十進(jìn)制可逆計時器74LS192構(gòu)成，它有2個輸入端，4個輸出端，能進(jìn)行加/減計數(shù)。編碼電路如圖2所示。圖2 編碼電路2. 整形電路整形電路由74LS08和與74LS00構(gòu)成。可逆計時器74LS192的5腳和4腳分別為加計數(shù)端和減計數(shù)端，當(dāng)電路要求進(jìn)行加法計數(shù)時，減法計數(shù)端要求接高電平；當(dāng)電路要求進(jìn)行減法計數(shù)時，加法計數(shù)端要求接高電平。如果將A,B產(chǎn)生的脈沖直接接到編碼電路，就會出現(xiàn)一端計數(shù)時，另一端計數(shù)輸入端為低電平，從而

7、使計數(shù)器無法計數(shù)，是雙方按鍵均無效，從而使整個電路無法運行下去。當(dāng)加了這個整形電路，會使A,B在產(chǎn)生脈沖時，減少某一計數(shù)端計數(shù)時另一端產(chǎn)生低電平的可能，進(jìn)一步使得拔河游戲機的每按一次鍵都進(jìn)行有效的計數(shù)，使輸出結(jié)果更加準(zhǔn)確。整形電路如圖3所示。圖3 整形電路3.譯碼電路譯碼電路由4514BD構(gòu)成。譯碼器的輸出X1-X15接二極管，二極管的反相端接地，而其正向端接譯碼器；可知當(dāng)輸出為高電平的時候，二極管點亮。比賽準(zhǔn)備，譯碼器輸入為0000，X1輸出為1，中心處的二極管先亮。當(dāng)編碼器進(jìn)行加法計數(shù)時，亮點向右移動，減法時亮點向左移動。譯碼電路如圖24所示。圖4 譯碼電路4. 控制電路整個控制電路由非門

8、和或門構(gòu)成，主要是指示出勝負(fù)。二極管亮點移到任意一方終端時，此電路可以判定該方為勝者方，此時雙方按鍵均無效。非門的作用是將輸入的高電平轉(zhuǎn)換為低電平，將低電平轉(zhuǎn)換為高電平。或門的作用是當(dāng)2個輸入端均為低電平時，輸出位低電平；其余的都為高電平。控制電路如圖5所示。圖5 控制電路5. 勝負(fù)顯示 由2個計數(shù)器和2個譯碼器構(gòu)成。譯碼器是將4位二進(jìn)制碼輸入譯成16狀態(tài)輸出，傳入到計數(shù)器，讓計數(shù)器顯示比分。及當(dāng)一方獲得勝利時，該方終端指示燈發(fā)亮，產(chǎn)生一個上升沿，是相應(yīng)的計數(shù)器進(jìn)行加一計數(shù)，最終可以顯示雙方的取勝次數(shù)。勝負(fù)顯示如圖6所示。圖6 勝負(fù)顯示6. 復(fù)位控制74LS192清零端CR接一個電平開關(guān)，作為

9、一個開關(guān)控制，進(jìn)行多次比賽而需要的復(fù)位操作，使亮點返回中心點。 4518BD清零端RD也接一個電平開關(guān)，作為勝負(fù)顯示器的復(fù)位來控制勝負(fù)計數(shù)器使其重新計數(shù)。4、 性能測試1. 顯示器顯示測試 將電路運行，當(dāng)手持A,B鍵的二人比分為2:3時，譯碼顯示器的顯示如圖7所示（左邊的譯碼器的顯示為手持B鍵的人贏的盤數(shù)，右邊的譯碼器的顯示為手持A鍵的人贏的盤數(shù)）。圖7 譯碼器顯示2. 二極管顯示測試 電路運行過程中，當(dāng)A,B鍵都還沒按時，二極管顯示如圖8所示。A，B鍵同時不斷地按動產(chǎn)生脈沖時，當(dāng)按A鍵的頻率比B鍵快時，可知二極管亮點向右移動，如圖9，圖10所示，當(dāng)按B鍵的頻率比A鍵快時，可知二極管亮點向左移

10、動，如圖11所示。圖8圖9圖10 圖113. 電路整體性能測試 電將電路開啟時，整個電路如圖12所示，最中間的二極管亮起，且譯碼器顯示為0:0。圖12當(dāng)按A鍵的頻率比B鍵快時，二極管亮點從中間向右移動，最終亮點到達(dá)最右端，此時在按A,B鍵均沒用，譯碼器顯示比為1:0，如圖13所示。按下C鍵，可以將二極管亮點回復(fù)到最中間，如圖14所示。圖13圖14 當(dāng)按B鍵的頻率比A鍵快時，二極管亮點從中間向左移動，最終亮點到達(dá)最左端，此時在按A,B鍵均沒用，譯碼器顯示比為1:1，如圖15所示。再按下C鍵，將二極管亮點回復(fù)到最中間，如圖16所示。圖15圖16 最終將譯碼器上的比分記錄下來。此時，可以按空格鍵將譯

11、碼器歸零，如圖17所示，進(jìn)而可以進(jìn)行下一場比賽。 圖17五、結(jié)論 拔河游戲機共有15個指示燈，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，誰按得快，亮點就向誰的方向移動，每按一次，亮點移動一次，移到任意一方終端指示燈發(fā)亮，這一方獲勝，此時雙方按鍵均無效，輸出保持，只有經(jīng)復(fù)位后才能使亮點恢復(fù)到中心線，用七段數(shù)碼管顯示勝者盤數(shù)。本實驗通過設(shè)計多諧振蕩器提供輸入脈沖，用可逆計時器，譯碼器，將AB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。因74LS192是可逆計數(shù)器控制加

12、減的CP脈沖分別加至5腳和4腳，此時當(dāng)電路要求進(jìn)行加法計數(shù)時，減法輸入端CP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(jìn)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(jìn)行。需加一整形使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，這樣就可減少了進(jìn)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(jìn)行有效的計數(shù)。整形電路由與非門和與門實現(xiàn)。 參考文獻(xiàn)1 彭介華.電子技術(shù)課程設(shè)計指導(dǎo)M.北京：高等教育出版社2 孫梅生，李美鶯，徐振英. 電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計M. 北京：高等教育出版社3 梁宗善. 電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計M. 武漢：華中理工大學(xué)出版社4 張玉璞，李慶常. 電子技術(shù)課程設(shè)計M. 北京：北京理工大學(xué)出版社5 謝自美.電子線路設(shè)計·實驗·測試（第二版）M.武漢：華中科技大學(xué)出版社6 閻石主編：數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)M，北京，高等教育出版社7 康華光主編：電子技術(shù)基礎(chǔ)M,北京，高等教育出版社 8 聶典、丁偉主編：Multisim10計算機仿真M,北京，電子工業(yè)出版社附錄I 總電路圖附錄II 元器件清單序號編號名稱型號數(shù)量1導(dǎo)線若干2S1,S3,S4,S5單刀雙擲開關(guān)43VCC+5V直流電源+5V24U28,U29譯碼顯示器25U3同步十進(jìn)制可逆計時器74LS1