數字電路課程設計---電子拔河游戲機

1、<p><b>　　機械與電子工程學院</b></p><p><b>　　課程設計報告</b></p><p>　　課 程 名 稱 數字電路技術基礎 </p><p>　　設 計 題 目 電子拔河游戲機 </p><p>　　所學專業(yè)名稱 電子科學與技

2、術 </p><p>　　班 級 </p><p>　　學 號 </p><p>　　學 生 姓 名 </p><p>　　指 導 教 師

3、 </p><p>　　2012年 5月 28日</p><p><b>　　任 務 書</b></p><p>　　設計名稱： 電子拔河游戲機 </p><p>　　學生姓名： 指導教師：

4、 </p><p>　　起止時間：自 2012 年 5 月 12 日起 至 2012 年 6 月 2 日止</p><p><b>　　一、課程設計目的</b></p><p>　　1、掌握四數計數器CC4518，CC4514的原理及使用，顯示電路原理。</p><p>　　2

5、、熟悉與與門、與非門、異或門的使用。</p><p>　　3、掌握實驗電路的工作原理。</p><p>　　4、培養(yǎng)獨立分析故障及排除故障的能力。</p><p>　　二、課程設計任務和基本要求</p><p><b>　　設計任務：</b></p><p>　　1、設計一個能進行拔河游戲的電路。

6、</p><p>　　2、電路使用15個發(fā)光二極管，開機后只有中間一個發(fā)亮，此即拔河的中心點。</p><p>　　3、游戲雙方各持一個按鈕，迅速地、不斷地按動，產生脈沖，誰按得快，亮點就向誰的方向移動，每按一次，亮點移動一次。</p><p>　　4、亮點移到任一方終端二極管時，這一方就獲勝，此時雙方按鈕均無作用，輸出保持，只有復位后才使亮點恢復到中心。</

7、p><p>　　5、用數碼管顯示獲勝者的盤數。</p><p><b>　　基本要求：</b></p><p>　　1、能夠實現設計任務的基本功能；</p><p>　　2、要求依據電子拔河游戲機的任務要求，運用數字電子技術的理論設計、制定實驗方案，并撰寫課程設計論文要求符合模板的相關要求，字數要求3000字以上。</

8、p><p>　　機電學院數字電子技術課程設計</p><p><b>　　指導老師評價表</b></p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要與關鍵詞6</b></p><p>　　1 總體方案設計7</p>

9、<p>　　1.1 設計思路7</p><p>　　1.2 電路原理圖7</p><p>　　1.3 電路工作原理8</p><p>　　1.4 各單元電路的設計8</p><p>　　1.4.1編碼電路的設計8</p><p>　　1.4.2整體電路設計9</p><p>

10、;　　1.4.3譯碼電路9</p><p>　　1.4.4控制電路9</p><p>　　1.4.5勝負顯示10</p><p>　　1.4.6復位控制10</p><p>　　2 元器件的使用及其引腳圖11</p><p>　　2.1 元器件的使用11</p><p>　　2.2

11、引腳圖11</p><p>　　3 電路仿真結果12</p><p>　　3.1 開始電路12</p><p>　　3.2 比賽結束12</p><p><b>　　4 總結13</b></p><p>　　4.1 設計總結13</p><p>　　4.2 實驗

12、心得13</p><p><b>　　參考文獻13</b></p><p><b>　　附錄13</b></p><p><b>　　摘要與關鍵詞</b></p><p><b>　　摘要：</b></p><p>　　拔河游

13、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，只有經復位后才使亮點恢復到中心線, 用七段數碼管顯示勝者取勝的盤數。</p><p>　　本實驗通過設計多諧振蕩器提供輸入脈沖，用可逆計數器，譯碼器，將甲乙雙方的輸

14、入轉換為脈沖，再經過譯碼，顯示譯碼器和七段數碼管實現電路的記分功能。用開關設計的裁判可以實現電路的記分和清零功能。</p><p>　　在設計中需要分步實現不同的功能，編碼功能、整形功能等等，在不同功能設計中需要使用不同的元件，根據元件的物理屬性來實現該功能。</p><p><b>　　進度安排：</b></p><p>　　1、認真思考和理

15、解所選題目的有關要求，大致知道要求做什么。</p><p>　　2、根據實驗的設計要求，到圖書館或上網查找相關的資料，了解拔河游戲機的工作原理。</p><p>　　3、學習數字電路中觸發(fā)器、計數器、譯碼顯示器等單元電路的設計及綜合應用，掌握邏輯電路的設計與測試方法，等。</p><p>　　4、綜合相關的資料，設計實驗方案。</p><p>

16、;　　5、根據所設計方案，用仿真軟件進行電路仿真。</p><p>　　6、根據要求撰寫實驗報告。</p><p><b>　　關鍵字：</b></p><p>　　電子拔河；計數器；課程設計</p><p><b>　　1 總體方案設計</b></p><p><b&

17、gt;　　1.1 設計思路</b></p><p>　　1、本課題所設計的拔河游戲機由15個電平指示燈排列成一行，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，游戲雙方各持一個按鍵，迅速地、不斷地按動產生脈沖，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，這一方就獲勝，此時雙方按鍵均無作用，輸出保持，只有經裁判復位后才使亮點恢復到中心線。</p>

18、<p>　　2、當一局比賽結束后,由點亮該終點燈的信號使電路封鎖加減脈沖信號的作用.即實現電路自鎖,使加家減脈沖無效。同時，使計分電路自動加分。</p><p>　　3、控制電路部分應能控制由振蕩器產生的脈沖信號進入計數器的加減脈沖的輸入端，其進入方向則由參賽雙方的按鍵信號決定。</p><p><b>　　1.2 電路原理圖</b></p>

19、<p>　　圖一， 圖二分別為拔河游戲機的電路框圖、整機邏輯圖。</p><p>　　1.3 電路工作原理</p><p>　　可逆計數器74LS193原始狀態(tài)輸出4位二進制數0000，經譯碼器輸出使中間的一只電平指示燈Y0點亮。當按動A、B兩個按鍵時，分別產生兩個脈沖信號，經整形后分別加到可逆計數器上，可逆計數器輸出的代碼經譯碼器譯碼后驅動電平指示燈點亮并產生位移，當亮點移到

20、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，而對輸入脈沖不起作用。如按動復位鍵，亮點又回到中點位置，比賽又可重新開始。</p><p>　　將雙方終端指示燈的正端分別經兩個與非門后接到2個十進制計數器CC4518的使能端EN，當任一方取勝，該方終端指示燈點亮，產生1個下降沿使其對應的計數器計數。這樣，計數器的輸出即顯示了勝者取勝的盤數。</p><p>　　1.4 各單元電路的設

21、計</p><p>　　1.4.1編碼電路的設計</p><p>　　由雙時鐘二進制同步可逆計數器74LS193構成，它有2個輸入端，4個輸出端，能進行加／減計數。通過編碼器來控制電平指示燈的顯示，加計數時向右移動，進行減計數時，向相反方向移動。電路圖如下：</p><p>　　1.4.2整體電路設計</p><p>　　由與門74LS08和

22、與非門74LS00構成。因74LS193是可逆計數器，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時，減法輸入端CPD必須接高電平；進行減法計數時，加法輸入端CPU也必須接高電平，若直接由A、B鍵產生的脈沖加到5腳或4腳，就有很多時機在進行計數輸入時另一計數輸入端為低電平，使計數器不能計數，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A、B二鍵出來的脈沖經整形后變?yōu)橐粋€占空比很大的脈沖，這就減少了進行某

23、一計數時另一計數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。電路圖如下圖所示：</p><p><b>　　1.4.3譯碼電路</b></p><p>　　由4線－16線譯碼器CC4514構成。譯碼器的輸出Y0～Y15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。</p><p

24、>　　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時，亮點向右移，進行減法計數時，亮點向左移。電路圖如下圖所示：</p><p><b>　　1.4.4控制電路</b></p><p>　　由異或門74LS86和與非門74LS00構成，其作用是指示出誰勝誰負。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

25、無效。將雙方終端指示燈的正接至異或門的2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”，經與非門產生低電平“0”，再送到74LS193計數器的置數端,于是計數器 停止計數，處于預置狀態(tài)，由于計數器數據端D0、D1、D2、D3和輸出Q0、Q1、Q2、Q3對應相連，輸入也就是輸出，從而使計數器對脈沖不起作用。電路圖如下圖所示：</p><p><b>　　1.4.5勝負顯示&

26、lt;/b></p><p>　　由計數器CC4518和譯碼顯示器構成。將雙方終端指示燈正極經與非門輸出后分別接到2個CC4518計數器的EN端，CC4518的兩組4位BCD碼分別接到實驗箱中的兩組譯碼顯示器的8、4、2、1插孔上。當一方取勝時，該方終端指示燈發(fā)亮，產生一個上升沿，使相應的計數器進行加一計數，于是就得到了雙方取勝次數的顯示，若1位數不夠，則進行2位數的級連。電路圖如下：</p>

27、<p><b>　　1.4.6復位控制</b></p><p>　　74LS193的清零端CR接一個電平開關，作為一個開關控制，進行多次比賽而需要的復位操作，使亮點返回中心點。</p><p>　　CC4518的清零端RD也接一個電平開關，作為勝負顯示器的復位來控制勝負計數器使其重新計數。其中CC4518功能表下表所示：</p><p&

28、gt;　　2 元器件的使用及其引腳圖</p><p>　　2.1 元器件的使用</p><p>　　CC4514 4線—16線譯碼器 1片 </p><p>　　CC4518 雙同步十進制計數器 1片</p><p>　　74LS193 同步二進制可逆計數器

29、 1片</p><p>　　74LS00 四2輸入與非門 3片</p><p>　　74LS08 四2輸入與門 1片</p><p>　　74LS86 四2輸入異或門 1片</p><p>　　

30、電阻： 1KΩ 4個</p><p><b>　　2.2 引腳圖</b></p><p>　　(各原器件的引角圖見附錄)</p><p><b>　　3 電路仿真結果</b></p><p><b>　　3.1 開始電路<

31、/b></p><p><b>　　3.2 比賽結束</b></p><p><b>　　4 總結</b></p><p><b>　　4.1 設計總結</b></p><p>　　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

32、一個按鍵，迅速地，不斷地按動以產生脈沖，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，只有經復位后才使亮點恢復到中心線, 用七段數碼管顯示勝者取勝的盤數。</p><p>　　本實驗通過設計多諧振蕩器提供輸入脈沖，用可逆計數器，譯碼器，將甲乙雙方的輸入轉換為脈沖，再經過譯碼，顯示譯碼器和七段數碼管實現電路的記分功能。用開關設計的裁判

33、可以實現電路的記分和清零功能。</p><p>　　在設計中需要分步實現不同的功能，編碼功能、整形功能等等，在不同功能設計中需要使用不同的元件，根據元件的物理屬性來實現該功能。</p><p><b>　　4.2 實驗心得</b></p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[

34、1] 《電子技術基礎 實驗與課程設計》 高吉祥主編 電子工業(yè)出版社</p><p>　　[2] 《電子線路實驗》(第二版) 方建中主編 浙江大學出版社</p><p>　　[3] 《數字電路 設計與制作》 彭軍譯主編 科學出版社</p><p>　　[4] 《電子技術基礎（數字部分）》第四版 康華光主編 高等教育出版社</p><

35、p>　　[5]《電子技術課程設計指導》 彭芥華主編 高等教育出版社</p><p><b>　　附錄</b></p><p><b>　　附錄1</b></p><p><b>　　各元器件的引角圖：</b></p><p>　　1、74LS00 四2輸入與非門

36、 </p><p>　　2、74LS08 四2輸入與門</p><p>　　3、74LS193 同步二進制可逆計數器</p><p>　　4、74LS86 四2輸入異或門</p><p>　　5、CC4518 雙同步十進制計數器</p><p>　　6、CC4514 4線—16線譯碼器</