拔河游戲機的設(shè)計與制作報告

1、數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計報告拔河游戲機設(shè)計與制作設(shè)計要求：拔河游戲機需用9個發(fā)光二極管排列成一行，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發(fā)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。設(shè)計人：夏凱強學號：1881090127專業(yè)：計算機班級：09<1>班成績：評閱人：安徽科技學院理學院拔河游戲機的設(shè)計與制作拔河游戲機需用9個發(fā)光二極管排列成一行，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、

2、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發(fā)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。一、設(shè)計要求(一)設(shè)計指標(1)初始9個發(fā)光二極管排列成一行，開機后只有中間一個點亮；(2)游戲雙方各持有一個按鍵，按鍵按動一次，亮點有可能移動一次；(3)亮點移動的方向與按鍵快的一方一致；(4)當任一方終端二極管點亮時，這一方就得勝，再按鍵電路輸出不變；(5)按復(fù)位后，回到初始狀態(tài)(二)設(shè)計要求1、畫出電路原理圖(或仿真電路圖)；2、元器件及參數(shù)選擇；3、電路仿真與調(diào)試；(三)制作要求自行裝配和調(diào)試，并能發(fā)現(xiàn)問題和解

3、決問題。(四)編寫設(shè)計報告寫出設(shè)計與制作的全過程，附上有關(guān)資料和圖紙，有心得體會。原理框圖控制電路中心線顯示復(fù)位整形電路選擇開關(guān)取勝顯示1.拔河游戲機的構(gòu)成本次拔河游戲機的主要設(shè)計思路是讓電平指示燈由中點向速度快的一方延伸，而阻止向速度慢的一方延伸?？梢栽O(shè)想用可預(yù)置的加/減計數(shù)器作主要器件，用計數(shù)器的輸出狀態(tài)通過譯碼器控制電平指示燈的顯示狀態(tài)。如當計數(shù)器進行加法計數(shù)時，發(fā)亮的電平指示燈向右方延伸，相反，進行減法計數(shù)時，發(fā)亮的電平指示燈向相反方向移動。當移動到一方的終點時就把電路鎖定，此時雙方按鍵均無作用，只有按了復(fù)位按鍵雙方才能繼續(xù)下一局的比賽，計數(shù)器就記錄雙方的獲勝的次數(shù)，數(shù)碼管顯示勝者贏的

4、盤數(shù)。J+J110CC4O11CC4081CC4O1L拉迎料電更<3CC4O193_而fjINI1CC4514vxL?;naa6p2.整形電路的設(shè)計夕立夕義置SI小黨堀w力黨雄黨方黨ABcD二駕yj推理輯ifetJFX圖1拔河游戲機總體結(jié)構(gòu)圖當電路要求進行加法計數(shù)時，減法輸入端CR必須接高電平；進行減法計數(shù)時，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CPU和CR,那么就有很多時機在進行計數(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行。加一整形電路，使從A、B按鍵出來的脈沖經(jīng)整形后變?yōu)橐粋€占空比很大的脈沖，這樣就減少了進行某

5、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行有效的計數(shù)。整形電路由與門CC4081和與非門CC4011構(gòu)成。3 .編碼電路編碼器有二個輸入端，四個輸出端，要進行加/減計數(shù)，因此選用CC4019數(shù)時鐘十進制同步加/減計數(shù)器來完成。其電路及連接方式如下:4 .整形電路由與門CC4081和與非門CC4011構(gòu)成整形電路。起初，由兩片CC4011構(gòu)成一RS觸發(fā)器，它有兩個輸入端RS和兩個輸出端QQ當R=1、S=0時，則Q=0,Q=1,觸發(fā)器置1。當R=0S=1時，則Q=1,Q=0觸發(fā)器置0,當觸發(fā)器的兩個輸入端加入不同邏輯電平時，它的兩個輸出端Q和Q有兩種互補的穩(wěn)定狀態(tài)。S=0,

6、R=1使觸發(fā)器置1,或稱置位。因置位的決定條件是S=0,故稱S端為置1端。R=0,S=1時，使觸發(fā)器置0,或稱復(fù)位。同理，稱R端為置0端或復(fù)位端。經(jīng)RS觸發(fā)器后再經(jīng)與門和非門，以達到整形的目的。因CC4019犯可逆計數(shù)器，控制加減的CP脈沖分別加至5腳和4腳，此時當電路要求進行加法計數(shù)時，減法輸入端CPD必須接高電平；進行減法計數(shù)時，加法輸入端CP電必須接高電平,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行。加一整形電路，使原先加的脈沖經(jīng)整形后變?yōu)橐粋€占空比很大的脈沖，這就減少了進行某一

7、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CPDTB有可能進行有效的計數(shù)。5 .譯碼電路由4線16線譯碼器CC451幽成。譯碼器白輸出Y0Y15中選15個接電平指示燈，電平指示燈的負端接地，而正端接譯碼器；這樣，當輸出為高電平時電平指示燈點亮。比賽準備，譯碼器輸入為0000,Y0輸出為1,中心處指示燈首先點亮，當編碼器進行加法計數(shù)時，亮點向右移，進行減法計數(shù)時，亮點向左移。電路圖如下圖所示：6 .控制電路為指示出誰勝誰負，需用一個控制電路。當亮點移到任何一方的終端時，判該方為勝，此時雙方的按鍵均宣告無效。此電路可用異或門CC40303非門CC4011來實現(xiàn)。將雙方終端二極管的正極接至

8、異或門的兩個輸入端，當獲勝一方為“1”，而另一方則為“0”，異或門輸出為“1”，經(jīng)非門產(chǎn)生低電平“0”，再送到CC40193t數(shù)器的置數(shù)端PE于是計數(shù)器停止計數(shù)，處于預(yù)置狀態(tài)，由于計數(shù)器數(shù)據(jù)端A、RGD和輸出端QOQ1、Q2、Q3寸應(yīng)相連，輸入也就是輸出，從而使計數(shù)器對輸入脈沖不起作用。其電路圖如下所示：7 .勝負顯示將雙方終端二極管正極經(jīng)非門后的輸出分別接到二個CC4518計數(shù)器的EN端，CC4518勺兩組4位BC由分別接到實驗裝置的兩組譯碼顯示器的AB、C、麗口處。當一方取勝時，該方終端二極管發(fā)亮，產(chǎn)生一個上升沿，使相應(yīng)的計數(shù)器進行加一計數(shù)，于是就得到了雙方取勝次數(shù)的顯示，若一位數(shù)不夠，則

9、進行二位數(shù)的級聯(lián)。其電路圖如下圖所示：1AOLIB1亡lEim巨匚3;MDSEXK仃-1=_1_8 .復(fù)位為能進行多次比賽而需要進行復(fù)位操作，使亮點返回中心點，可用一個開關(guān)控制CC4019的清零端RW可。勝負顯示器的復(fù)位也應(yīng)用一個開關(guān)來控制勝負計數(shù)器CC4518勺清零端R,使其重新計數(shù)。三、元器件9 、+5V直流電源10 譯碼顯小器11 邏輯電平開關(guān)4、CC45144線16線譯碼/分配器CC40193同步遞增/遞減二進制計數(shù)器CC4518十進制計數(shù)器CC4081與門CC401X3與非門CC4030異或門電阻1KX4四、各芯片原理及所構(gòu)電路介紹（一）CC40193芯片構(gòu)成計數(shù)器卜面是CC4019

10、35|腳圖，CC40193CC4019泥同步遞增/遞減二進制計數(shù)器功能(1)各引腳的功能：CP必加計數(shù)時鐘輸入端，CPM減計數(shù)時鐘輸入端國為預(yù)置輸入控制端，異步預(yù)置。CR;復(fù)位輸入端，高電平有效，異步消除。CGE為進位輸出：1001狀態(tài)后負脈沖輸出。BQE為借位輸出：0000犬態(tài)后負脈沖輸出。(2)引腳圖CRW-8一LD02小(3)功能表清零預(yù)置時鐘預(yù)置數(shù)據(jù)輸入LDCRCP)ABCDHXXxxxxXLLXxABCD1Ll1H11個HxxxxL1H1HTxxXX(二)CC4514K片級聯(lián)構(gòu)成譯碼器實驗過程中，其功能相同。由兩片3線8線譯碼器CC451幽成4線16線譯碼器。CC451較低電平有效的

11、芯片,從譯碼器的輸出Y0Y15中選9個輸出，這樣，當譯碼器輸出為低電平時，燈泡的輸入為低電平故中心二極管熄滅，其他二極管點亮。比賽準備，譯碼器輸入為0000,Y0輸出為0,中心處指示燈首先熄滅，當編碼器進行加法計數(shù)時，該點向右移，進行減法計數(shù)時，點向左移。若在譯碼器的輸出再接一個CC4514門，則當譯碼器輸出為低電平時，發(fā)光二極管的輸入為高電平。譯碼器輸入為0000,Y0輸出為1,中心的二極管點亮。(1)引腳圖川對明工112dl911ftli力聞網(wǎng)聞1WIvnoJHHAjAYidYilYeiYuYisYlAiiJCC4514LEArAiYjYr.YrYiYjYiYaYnVsft1|23|<

12、;|5|6|7|&9|10|112|(2)功能表L-輸A=T*高電警健崎A,i,高信軍工LELZHAjAaAAo出端5KTNH.IA?AiTAM出m11'00o0hv4JVIo10I0n1¥b100QU1Yi1010cYm101o0oYjI1011YitII0u00o11010YjYi1100111o00IJ00101Y.1011101I00I0Y'101111Q0111Y?11XXuEMu1000YsoQXK(三)CC4518®片構(gòu)成功能表CC4518為雙BCD加計數(shù)器，該器件由兩個相同的同步4級計數(shù)器組成。計數(shù)器級為D型觸發(fā)器。具有內(nèi)部可交換CP

13、和EN線，用于在時鐘上升沿或下降沿加計數(shù)。在單個單元運算中，EN輸入保持高電平，且在CP上升沿進位。CR線為高電平時，計數(shù)器清零。計數(shù)器在脈動模式可級聯(lián)，通過將Q3連接至下一計數(shù)器的EN輸入端可實現(xiàn)級聯(lián)。同時后者的CP輸入保持低電平。(1)引腳圖和邏輯圖rdIICP匚1wVddCTRD1V10OC4518MC(2)功能表引腳捋號1 9CLOCK715RESET2 1(JENABLE3456Q1A-Q4A11121314Q1B*Q4B功能時鐘輸入喘消除端計數(shù)允在控制端計數(shù)輸出端計數(shù)輸出喘地電源正8 VSS(四)CC4011CC4081芯片構(gòu)成與非門和與門邏輯圖及引腳圖(1)CC4011是常用的2

14、輸入四與非門集成電路141312111091234567功能表ABZ001011101110表3CC4011功能表9 2)CC4081構(gòu)成與門引腳圖cVC回ryl-B-B-B-aHEE叵叵LJ輸入輸入輸出ABY000010100111五、總接線元件布局簡圖仿真及使用原理可以實現(xiàn)按動A、B兩個按鍵時，分別產(chǎn)生兩個脈沖信號,經(jīng)整形后分-二二-Ter射"ECb別加到可逆計數(shù)器CC40193上，可逆計數(shù)器輸出的代碼經(jīng)譯碼器譯碼后驅(qū)動電平指示燈熄滅并產(chǎn)生位移，當熄滅的點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，雙方按鍵產(chǎn)生的輸入脈沖不起作用。如按動復(fù)位鍵C,該點又回到中點位置，

15、再次按C鍵則比賽又可重新開始。六、芯片連接總圖因仿真與實際元件上的差異，所以在原有的簡圖的基礎(chǔ)上，又按實際布局畫了這張按實際芯片布局的接線圖，如上圖。七、總結(jié)1 .實驗過程中遇到的問題及解決方法連接實物圖時，CC4514為低電平有效，故當打開電源，并對各個芯片復(fù)位請清零時，處于中點位置的發(fā)光二極管熄滅，其他二極管均點亮。所以本次實驗觀察的時熄滅的而二極管的移動方向。實驗過程中，由于線路的接觸不良、芯片損壞及認為接觸錯誤等會造成實驗結(jié)果不正確。2 .設(shè)計體會剛開始做這個課程設(shè)計的時候感覺無從下手，通過網(wǎng)絡(luò)和圖書館查閱相關(guān)的文獻資料，思路才清晰。大致的方框圖已成型后，在整形電路上遇到了較大的困難，網(wǎng)上有已經(jīng)做好的整形電路，知道這塊電路的作用，但具體的工作原理開始不太明白，經(jīng)過與同組同學的討論，徹底明白了整形電路在整個電路中的作用。根據(jù)自己設(shè)計的電路方框圖，查閱需要用到的相關(guān)芯片的功能，再用相關(guān)軟件把整體電路圖畫出來。在設(shè)計過程中花費時間最多的就是各個芯片的連接方面，這種細節(jié)問題需要我們對芯片功能很熟悉而且能掌握整個電路原理，要求邏輯思路嚴謹。通