拔河游戏机课程设计报告样本.doc

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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:
小组成员:
指导教师:
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、 课程设计目的
1. 掌握四数计数器CC4518, CC4514的原理及使用, 显示电路原理。
2. 熟悉与门、 与非门、 异或门的使用。
3. 掌握实验电路的工作原理。
4. 培养独立分析故障及排除故障的能力。
二、 设计任务与要求
( 1) 设计一个能进行拔河游戏的电路。
( 2) 电路使用9个发光二极管, 开机后只有中间一个发亮, 此即拔河的中心点。
( 3) 游戏双方各持一个按钮, 迅速地、 不断地按动, 产生脉冲, 谁按得快, 亮点就向谁的方向移动, 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的盘数。

摘要与关键字
摘要: 电子拔河游戏机电路可分为脉冲发生器电路和计数/译码器电路两大部分。脉冲发生器电路部分采用两个与非门组成的基本RS触发器, 经整形后产生脉冲信号。计数/译码器电路部分以CC40193为主体, 译码器采用集成芯片CC4514。计数器根据脉冲输入发生变化, CC4514的输出随之发生相应的变化, 当脉冲信号移动至Q7或Q9时, 将CC4514的输出端锁存。经调试, 整机功能效果等各项性能指标均达到本实验要求。
关键词 :
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个发光的二极管排列成一行, 开机后只有中间一个点亮, 以此作为拔河的中心线, 游戏双方各持一个按键, 迅速地、 不断按动产生脉冲, 谁按得快亮点向谁的方向移动, 每按一次亮 点移动一次。移动到任意一方的终端二极管点亮, 这一方就取得了胜利。 此时双方的按键均不起作用, 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, 由点亮该终点灯的信号使电路封锁加减脉冲信号的作用, 即实现电路自锁, 使加减脉冲无效。同时, 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的电路框图、 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的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, 可逆计数器输出的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, 由于控制电路的作用, 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。将双方终端二极管的正端分别经两个与非门后接至二个十进制计数器CC4518的允许控制端EN, 当任一方取胜, 该方终端二极管点亮, 产生一个下降沿使其对应的计数器计数。这样, 计数器的输出即显示了胜者取胜的盘数。
1.4单元电路设计与参数计算
( 1) 、 脉冲发生电路
如图二, 前两个与非门组成一个基本RS触发器, 在按钮的作用下产生脉冲, 后一个与门和一个与非门和一个异或门组成一个整形电路其作用是产生一个占空比很大的脉冲信号, 这样就减少某一方在计数时另一方输出为低电平的概率, 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, 控制加减的CP脉冲分别加至5脚和4脚, 此时当电路要求进行加法计数时, 减法输入端CPD 必须接高电平; 进行减法计数时, 加法输入端CPU 也必须接高电平, 若直接由A、 B键产生的脉冲加到5脚或4脚, 那么就有很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。译码器的输出Q0～Q14 分接9个发光二极管, 二极管的负端接地, 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”, 中心处二极管首先点亮, 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个LE＝”1”时, A0～A3的输入状态
( 4) 、 控制电路
如图二, 为指示出谁胜谁负, 需用一个控制电路。当亮点移到任何一方的终端时, 判该方为胜, 此时双方的按键均宣告无效。此电路可用异或门CC4030和非门CC4011来实现。将双方终端二极管的正极接至异或门的两个输入端, 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计数器的置数端, 于是计数器停止计数, 处于预置状态, 由于计数器数据端A、 B、 C、 D和输出端QA、 QB、 QC、 QD对应相连, 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的输出分别接到二个CC4518计数器的EN端, CC4518的两组4位BCD码分别接到实验装置的两组译码显示器的A、 B、 C、 D插口处。当一方取胜时, 该方终端二极管发亮, 产生一个上升沿, 使相应的计数器进行加一计数, 于是就得到了双方取胜次数的显示。
1CP、 2CP — 时钟输入端
1R、 2R — 清除端
1EN、 2EN — 计数允许控制端
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
×
全部为”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, 可用一个开关控制CC40193的清零端R即可。胜负显示器的复位也应用一个开关来控制胜负计数器CC4518的清零端R, 使其重新计数。
2、 元器件的使用 元器件清单 ＋5V直流电源 译码显示器 逻辑电平开关 CC45144线 16线译码／分配器 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
对我们而言, 知识上的收获重要, 精神上的丰收更加可喜。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个非常美好的回忆! 经过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的, 只有理论知识是远远不够的, 只有把所学的理论知识与实践相结合起来, 从理论中得出结论, 才能真正为社会服务, 从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题, 能够说得是困难重重, 这毕竟第一次做的, 难免会遇到过各种各样的问题, 同时在设计的过程中发现了自己的不足之处, 对以前所学过的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成了, 在设计中遇到了很多专业知识问题, 最后在我们的努力下, 终于游逆而解。