拔河游戲數(shù)字電路設(shè)計

1、一、實驗?zāi)康模?.學(xué)習(xí)數(shù)字電路中基本 D 觸發(fā)器、計數(shù)、譯碼顯示等單元電路的綜合應(yīng)用。2.熟悉拔河游戲機的工作原理。3.復(fù)習(xí)數(shù)字電路中 D 4 線16 線譯碼器、計數(shù)器、譯碼顯示器等部分內(nèi)容。4.分析拔河游戲機組成、各部分功能及工作原理。查出各芯片引腳排列及功能。二、實驗器件：1 個 CC45141 個 74LS1912 個 74LS1604 16 線譯碼器雙向加減計數(shù)器十進制加法計數(shù)器3 個與門、2 個或門、2 個非門2 個 D觸發(fā)器三、設(shè)計任務(wù)與要求:（1）設(shè)計思路拔河游戲機共有 15 個發(fā)光二級管，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)

2、生脈沖，誰按的快，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。用七段數(shù)碼管顯示勝者取勝的盤數(shù)。（2）任務(wù)與要求:1.設(shè)計一個模擬拔河游戲比賽的邏輯電路。2.電路使用153.比賽雙方各持一個按鈕，快速不斷地按動按鈕產(chǎn)生脈沖，誰按得快，發(fā)光的二極管4.就向誰的方向移動，每按一次，發(fā)光二極管移動一位。5.亮的發(fā)光二極管移到任一方的終點時，該方就獲勝，此后雙方的按鈕都應(yīng)無作用，狀態(tài)保持，只有當(dāng)栽判按動復(fù)位后，在拔河繩子中間的發(fā)光二極管重新亮。6.用七段數(shù)碼管顯示雙方的獲勝盤數(shù)。7.根據(jù)設(shè)計要求合理選

3、擇方案。1四、總體設(shè)計方案：（1）設(shè)計思路1設(shè)計的主要任務(wù)是控制“電子繩”發(fā)亮的 LED 管由中點向速度快的計數(shù)器的輸出狀態(tài)通過譯碼器控制 LED 發(fā)亮。當(dāng)向計數(shù)器輸入“加脈沖”時，使其作加運算而發(fā)亮的LED 向增大的一方移動，相反，當(dāng)輸入“減脈沖”時，發(fā)亮的 LED 向相反的方向移動。2當(dāng)一局比賽結(jié)束，即發(fā)亮的 LED 移動某一方的終點時，由點亮該終減脈沖無效。同時，使電路自動加分。3控制電路部分應(yīng)能夠控制由振蕩器產(chǎn)生的脈沖信號進入計數(shù)器的加/減脈沖輸入端，其進入方向由參賽雙方輸入的按鍵信號決定。（2）電路設(shè)計原理拔河游戲機用15有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

4、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。移到任一方終端指示燈點亮，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。最后，顯示器顯示勝者的盤數(shù)。圖 1 電子拔河游戲機原理框圖2圖 2 拔河游戲機的電路框圖。同步二進制可逆計數(shù)器 74LS191 原始狀態(tài)輸出 4 位二進制數(shù) 0000，經(jīng)譯碼器輸出使中間的一只電平指示燈點亮。當(dāng)按動AZ 兩個按鍵時，分別產(chǎn)生兩個脈沖信號，經(jīng) D 觸發(fā)器后分別加到可逆計數(shù)器上，可逆計數(shù)器輸出的代碼經(jīng)譯碼器譯碼后驅(qū)動電平指示燈點亮并產(chǎn)生位移，當(dāng)亮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，而對輸入脈

5、沖不起作用。如按動復(fù)位鍵，亮點又回到中點位置，比賽又可重新開始。將雙方終端指示燈的正端分別經(jīng)兩個與非門后接到 2 個十進制計數(shù)器CC4518 的使能端 EN，當(dāng)任一方取勝，該方終端指示燈點亮，產(chǎn)生1 個下降沿使其對應(yīng)的計數(shù)器計數(shù)。這樣，計數(shù)器的輸出即顯示了勝者取勝的盤數(shù)。3（3）單元電路設(shè)計1D觸發(fā)器生成脈沖電路說明：由兩個 D 觸發(fā)器和是三個與門、兩個非門組成的脈沖發(fā)生電路，AZ為玩家輸入端即脈沖輸入端，C為觸發(fā)器清零開關(guān)，非門用來清除上一次的輸出結(jié)果，與門用來防止玩家搶答，兩個 D 74LS193的時鐘脈沖端，D觸發(fā)器輸出連到193的 5端用來進位和降位，42計數(shù)電路：說明：74LS191

6、是雙時鐘4 位二進制同步可逆計數(shù)器。74LS191 RD=0、LD1 ,令CPD1,計數(shù)脈沖從CPU 輸入； 1 CPD74LS191還具有異步清零和異步預(yù)置數(shù)的功能。當(dāng)清零信號RD1 時，不管時鐘脈沖的狀態(tài)如何,計數(shù)器的輸出將被直接置零；當(dāng) RD0,LD0 時，不管時鐘脈沖的狀態(tài)如何，將立即把預(yù)置數(shù)數(shù)據(jù)輸入端ABCD 的狀態(tài)置入計數(shù)器的QAQBQCQD 端，稱為異步預(yù)置數(shù)。53. 譯碼電路： 4 線16線譯碼器CC4514 Y 0Y 中選出 15 個接電平指示燈，電平指示燈的負(fù)端接地，而正端接譯碼器；這樣，當(dāng)輸出為高電平時電平指示燈點亮。比賽準(zhǔn)備，譯碼器輸入為 0000Y 輸出為 ，中心處指

7、示燈0首先點亮，當(dāng)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。64.勝負(fù)顯示電路說明：由兩個十進制加法計數(shù)器74LS160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74LS160計數(shù)器的CP 端，74LS160的兩組4位 BCD碼分別接到實驗箱中的兩組譯碼顯示器的 、421 插孔上。當(dāng)一方取勝時，該方終端指示燈發(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1 位數(shù)不夠，則進行2 位數(shù)的級連。7（4）總原理圖及操作步驟（1） CZAZ用來控制 D觸發(fā)器。C 端用于觸發(fā)器清零。（2） 比賽預(yù)備：Q置于高電平用于顯示器清零

8、。Space開關(guān)連打兩次置于高電平使計數(shù)器置 1，中間的指示燈亮。（3） 比賽開始：兩名玩家通過控制開關(guān) 、Z不斷地給計數(shù)器輸入脈沖， space開關(guān)，再次置 1，然后同樣的步驟進行第二局的比賽。8五設(shè)計總結(jié)：拔河游戲機共有 15 個發(fā)光二級管，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，誰按的快，亮點就向誰的方向移動，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, 用七段數(shù)碼管顯示勝者取勝的盤數(shù)。本實驗通過設(shè)計多諧振蕩器提供輸入脈沖，用可逆計數(shù)器，譯碼器，

9、將甲乙雙方的輸入轉(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 74LS193 CP 脈沖分別加至 5 腳和 4 腳，此時當(dāng)電路要求進行加法計數(shù)時，減法輸入端 CP 必須接高電平；進行減法D計數(shù)時，加法輸入端CP 也必須接高電平，若直接由AB 鍵產(chǎn)生的脈沖加到U5 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。需加一整形電路，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，這一次鍵都有可能進行有效的計數(shù)。整形電路由與非門和與門實現(xiàn)。六實驗心得與體會經(jīng)過一個多星期的努力和付出的汗水，終于把課程設(shè)計做完了。真是不容易呀，一份耕耘，一份收獲。這次課程設(shè)計給了我許多收獲。本次課程很大聯(lián)系，但又高于課本，一個看似很簡單的電路，要動手把它設(shè)計出來就比較困難了，因為是設(shè)計要求我們在以后的學(xué)習(xí)中注意這一點，要把課本上所學(xué)到的知識和實際聯(lián)系起來，同時通過本次電路的設(shè)計，不但鞏固了所學(xué)知識，也使我們把理論與實踐從真正意義上結(jié)合起來，增強了學(xué)習(xí)的興趣，不僅這樣，還使我熟悉掌握了 WORD 文