拔河游戏机专业课程设计方案报告.doc

西南民族大学

电气信息工程学院
数字电路课程设计报告

设计课题： 拔河游戏机
专业班级： 电子信息工程
学 号：
小构成员：
指引教师：
设计时间： .04-.05
电信学院数字电子技术课程设计

任务书

设计名称：拔河游戏机
一、 课程设计目
1. 掌握四数计数器CC4518，CC4514原理及使用，显示电路原理。
2. 熟悉与门、与非门、异或门使用。
3. 掌握实验电路工作原理。
4. 培养独立分析故障及排除故障能力。
二、 设计任务与规定
（1）设计一种能进行拔河游戏电路。
（2）电路使用9个发光二极管，开机后只有中间一种发亮，此即拔河中心点。
（3）游戏双方各持一种按钮，迅速地、不断地按动，产生脉冲，谁按得快，亮点就向谁方向移动，每按一次，亮点移动一次。
（4）亮点移到任一方终端二极管时，这一方就获胜，此时双方按钮均无作用，输出保持，只有复位后才使亮点恢复到中心。
（5）用数码管显示获胜者盘数。

摘要与核心字
摘要： 电子拔河游戏机电路可分为脉冲发生器电路和计数/译码器电路两大某些。脉冲发生器电路某些采用两个与非门构成基本RS触发器，经整形后产生脉冲信号。计数/译码器电路某些以CC40193为主体，译码器采用集成芯片CC4514。计数器依照脉冲输入发生变化，CC4514输出随之发生相应变化，当脉冲信号移动至Q7或Q9时，将CC4514输出端锁存。经调试，整机功能效果等各项性能指标均达到本实验规定。
核心词 ：
脉冲发生器 计数/译码器 CC4514 脉冲信号

1总方案设计
1.1设计思路
1、 拔河游戏机需要使用9个发光二极管排列成一行，开机后只有中间一种点亮，以此作为拔河中心线，游戏双方各持一种按键， 迅速地、不断按动产生脉冲，谁按得快亮点向谁方向移动，每按一次亮 点移动一次。移动到任意一方终端二极管点亮，这一方就获得了胜利。 此时双方按键均不起作用，输出保持，只有经复位后才使亮点恢复到中心线。
2、 当一局比赛结束后，由点亮该终点灯信号使电路封锁加减脉冲信号作用，即实现电路自锁，使加减脉冲无效。同步，使计分电路自动计分。
1.2电路原理图
图一
图一、图二分别为拔河游戏机电路框图、整机线路图。

图二

1.3电路工作原理
状态输出4位二进制数0000，经译码器输出使中间一只发光二极管点亮。当按动A、B两个按键时，分别产生两个脉冲信号，经整形后分别加到可逆计数器上，可逆计数器输出代码经译码器译码后驱动发光二极管点亮并产生位移，当亮点移到任何一方终端后，由于控制电路作用，使这一状态被锁定，而对输入脉冲不起作用。如按动复位键，亮点又回到中点位置，比赛又可重新开始。将双方终端二极管正端分别经两个与非门后接至二个十进制计数器CC4518容许控制端EN，当任一方取胜，该方终端二极管点亮，产生一种下降沿使其相应计数器计数。这样，计数器输出即显示了胜者取胜盘数。
1.4单元电路设计与参数计算
（1）、脉冲发生电路
如图二，前两个与非门构成一种基本RS触发器，在按钮作用下产生脉冲，后一种与门和一种与非门和一种异或门构成一种整形电路其作用是产生一种占空比很大脉冲信号，这样就减少某一方在计数时另一方输出为低电平概率，使甲乙双方都能有效计数。
(2）、编码电路
如图二，CC40193是可逆计数器，控制加减CP脉冲分别加至5脚和4脚，此时当电路规定进行加法计数时，减法输入端CPD 必要接高电平；进行减法计数时，加法输入端CPU 也必要接高电平，若直接由A、B键产生脉冲加到5脚或4脚，那么就有诸多时机在进行计数输入时另一计数输入端为低电平，使计数器不能计数，双方按键均失去作用，拔河比赛不能正常进行。
(3）、译码电路
如图二 ，选用4－16线CC4514译码器。译码器输出Q0～Q14 分接9个发光二极管，二极管负端接地，而正端接译码器；这样，当输出为高电平时发光二极管点亮。比赛准备，译码器输入为0000，Q0 输出为“1”，中心处二极管一方面点亮，当编码器进行加法计数时，亮点向右移，进行减法计数时，亮点向左移。
注：CC4514 4线－16线译码器引脚排列及功能：[1]
A0～A3 — 数据输入端 ；
INH — 输出禁止控制端；
LE — 数据锁存控制端；
Y0～Y15 — 数据输出端
输   入
高电平输出端
输   入
高电平输出端
LE
INH
A3
A2
A1
A0
LE
INH
A3
A2
A1
A0
1
0
0
0
0
0
YO
1
0
1
0
0
1
Y9
1
0
0
0
0
1
Y1
1
0
1
0
1
0
Y10
1
0
0
0
1
0
Y2
1
0
1
0
1
1
Y11
1
0
0
0
1
1
Y3
1
0
1
1
0
0
Y12
1
0
0
1
0
0
Y4
1
0
1
1
0
1
Y13
1
0
0
1
0
1
Y5
1
0
1
1
1
0
Y14
1
0
0
1
1
0
Y6
1
0
1
1
1
1
Y15
1
0
0
1
1
1
Y7
1
1
×
×
×
×
无
1
0
1
0
0
0
Y8
0
0
×
×
×
×
①
①输出状态锁定在上一种LE＝“1”时，A0～A3输入状态
（4）、控制电路
如图二，为批示出谁胜谁负，需用一种控制电路。当亮点移到任何一方终端时，判该方为胜，此时双方按键均宣布无效。此电路可用异或门CC4030和非门CC4011来实现。将双方终端二极管正极接至异或门两个输入端，当获胜一方为“1”，而另一方则为“0”，异或门输出为“1”，经非门产生低电平“0”，再送到CC40193计数器置数端，于是计数器停止计数，处在预置状态，由于计数器数据端A、B、C、D和输出端QA、QB、QC、QD相应相连，输入也就是输出，从而使计数器对输入脉冲不起作用。
（5）、胜负显示
如图二，将双方终端二极管正极经非门后输出分别接到二个CC4518计数器EN端，CC4518两组4位BCD码分别接到实验装置两组译码显示屏A、B、C、D插口处。当一方取胜时，该方终端二极管发亮，产生一种上升沿，使相应计数器进行加一计数，于是就得到了双方取胜次数显示。
1CP、2CP — 时钟输入端
1R、2R — 清除端
1EN、2EN — 计数容许控制端
1Q0～1Q3 — 计数器输出端
2Q0～2Q3 — 计数器输出端
输   入
输出功能
CP
R
EN
↑
0
1
加 计 数
0
0
↓
加 计 数
↓
0
×
保   持
×
0
↑
↑
0
0
1
0
↓
×
1
×
所有为“0”
（6）、复位
如图二，为能进行多次比赛而需要进行复位操作，使亮点返回中心点，可用一种开关控制CC40193清零端R即可。胜负显示屏复位也应用一种开关来控制胜负计数器CC4518清零端R，使其重新计数。
2、元器件使用 元器件清单 ＋5V直流电源 译码显示屏 逻辑电平开关 CC45144线 16线译码／分派器 CC40193  同步递增／递减 二进制计数器 CC4518×2   十进制计数器CC4511×2 译码器CC4081×2 与门    CC4011×7  与非门CC4030  异或门发光二极管LED×9电阻 1K×4 200×9

3、仿真电路
3.1脉冲电路

3.2译码电路

3.3胜负显示

4.结论与心得
对咱们而言，知识上收获重要，精神上丰收更加可喜。挫折是一份财富，经历是一份拥有。这次课程设计必将成为我人生旅途上一种非常美好回忆！通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要，只有理论知识是远远不够，只有把所学理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才干真正为社会服务，从而提高自己实际动手能力和独立思考能力。在设计过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做，难免会遇到过各种各样问题，同步在设计过程中发现了自己局限性之处，对此前所学过知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固。无论如何，这次课程设计终于顺利完毕了，在设计中遇到了诸多专业知识问题，最后在咱们努力下，终于游逆而解。