拔河游戏机课程设计.doc

课 程 设 计 课程名称数字电子技术基础题目名称拔河游戏机专业班级12级电子信息2班学生姓名杨 震学 号51202022019指导教师杨春兰二一四年四月十日14 / 15目 录一 设计任务书21.1 设计课题21.2 设计目的21.3 设计任务2二 电路总体设计32.1 总体设计电路框图32.2 总体设计描述32.3 实验设备及元器件52.4 整机电路62.5 整机电路设计描述7三 部分电路设计及与原理83.1 整形电路设计83.2 编码电路设计93.3 译码电路设计93.4 控制电路设计113.5 胜负显示电路设计123.6 复位电路设计13四 结 论134.1 设计心得与体会13一 设计任务书1.1 设计课题 拔河游戏机 1.2 设计目的1、巩固和加深所学电子技术课程的基本知识， 提高综合运用所学知识的能力，培养严肃认知的工作作风和严谨的科学态度。2、提高学生的动手能力，掌握常用仪器设备的正确使用方法，学会对简单实用电路的实验调试和对整机指标的测试方法。3、了解与课题有关电路以及元器件的工程技术规范，能按课程设计任务书的要求编写设计说明书，能正确反映设计和实验成果等。4、培养学生根据课题需要选用参考书、查阅手册、图表和文献资料的能力，提高学生独立解决工程实际问题的能力。 1.3 设计任务 给定实验设备和主要元器件，按照电路的各部分组合成一个完整的拔河游戏机。1、拔河游戏机需用15个（或9个）发光二极管排列成一行，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、不断地按动产生脉冲，谁按得快，亮点向谁方向移动，每按一次，亮点移动一次。移到任一方终端二极管点亮，这一方就得胜，此时双方按键均无作用，输出保持，只有经复位后才使亮点恢复到中心线。2、 显示器显示胜者的盘数。二 电路总体设计2.1 总体设计电路框图图2-1 拔河游戏机总体设计框图2.2 总体设计描述 1、拔河游戏机是通过控制“电子绳”发亮的LED管由中点向速度快的一方移动，而阻止向另一方移动，按键较快的一方获胜。此次课程设计主要用到加/减计数器，通过其输出状态再通过译码器控制LED发亮。加/减计数器，输入“加脉冲”，加运算亮，亮点向右移；输入“减脉冲”，减运算亮，亮点向左移。 2、拔河游戏机由一个控制电路指示谁胜谁负，当亮点移到任一方终端时，由控制电路产生一个信号，使计数器停止计数。当亮点达到任一方的终点时，该终点发出电路封锁加/减脉冲信号，实现电路自锁，使加/减脉冲立即无效，同时实现电路自动加分。 3、双方终端二极管“点亮”信号分别接两个计数器的“使能”端，当一方取胜时，相应的计数器进行一次计数，这样得到双方取胜次数的显示 4、 设置一个“复位”按钮，使亮点回到中心，取胜计数器也要设置一个“复位”按钮，使之能清零。2.3 实验设备及元器件 1、5V直流电源 2、 译码显示器 3、 逻辑电平开关 4、 CC4514 4线16线译码分配器 CC40193 同步递增递减 二进制计数器 CC4518 十进制计数器 CC4081 与门 CC40113 与非门 CC4030 异或门 电阻 1K4 2.4 整机电路图2-4 拔河游戏机整机电路图2.5 整机电路设计描述整机电路设计包括六个模板，分别为：整形电路、编码电路、译码电路、控制电路、胜负显示电路、复位电路等。 当A、B断开，接通电源，指示灯中间有一个亮点，表示比赛开始。具体的工作原理是，当电路接通是A、B断开，计数器74LS193原始状态输出4位二进制数0000，经译码器输出使中间的一只电平指示灯点亮。 当比赛开始时，A、B两端开始按键，分别产生两种脉冲信号，经过与门74LS08和与非门74LS00分别加到计数器上, 计数器输出代码经译码后驱动指示灯点亮, 当亮点先到底任一方终端, 由于控制电路发出锁定信号, 电路复位, 亮点重新回到中心位置, 比赛又重新开始. 比赛过程中, 双方的终端会分别与两个与非门相连, 接到2个十进制计数器终端, 当一方获胜时, 该方指示灯亮, 产生一个下降沿使其相应的计数器计数。 通过计数器的输出可以判断取胜方，同时，计数器的输出即显示了胜者取胜的盘数。三 部分电路设计及与原理3.1 整形电路设计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。加一整形电路，使A、B二键出来的脉冲经整形后变为一个占空比很大的脉冲，这样就减少了进行某一计数时另一计数输入为低电平的可能性，从而使每按一次键都有可能进行有效的计数。整形电路由与门CC4081和与非门CC4011实现。 (a)CC4081 (b)CC4011图3-13.2 编码电路设计 编码器有二个输入端，四个输出端，要进行加 / 减计数，因此选用CC40193双时钟二进制同步加 / 减计数器来完成。 CC40193同步递增/递减二进制计数器引脚排列及功能 TCD 借位输出端 TCU 进位输出端 CPD 减计数时钟输入端 CPU 加计数时钟输入端 MR 清除端 PL 并行置数控制端 P0P3 并行数据输入端 Q0Q3 计数器输出端 图 3-23.3 译码电路设计 选用416线CC4514译码器。译码器的输出Q0Q14 分接15个（或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。 A0A3 数据输入端 INH 输出禁止控制端 LE 数据锁存控制端 Y0Y15 数据输出端图3-3 CC4514引脚排列及功能 CC4514 功能表：输出状态锁定在上一个LE“1”时，A0A3的输入状态3.4 控制电路设计 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和与非门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。图3-4 CC4030引脚3.5 胜负显示电路设计 将双方终端二极管正极经非门后的输出分别接到CC4518双BCD码计数器的二个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。图3-5 CC4518引脚排列及功能CC4518功能表：3.6 复位电路设计 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。 图 3-6 复位电路设计图四 结 论4.1 设计心得与体会 本次课程设计对数字电子技术有了更进一步的熟悉，实际操作和课本上的知识有很大联系，但又高于课本，一个看似很简单的电路，要动手把它设计出来就比较困难了，因为是设计要求我们在以后的学习中注意这一点，要把课本上所学到的知识和实际联系起来，同时通过本次电路的设计，不但巩固了所学知识，也使我们把理论与实践从真正意义上结合起来，增强了学习的兴趣，考验了我们借助互联网络搜集、查阅相关文献资料，和组织材料的综合能力。 同时，我也总结了一些道理。首先，我们必须努力学好知识，并且必须将知识与实践相结合，做到学以致用，只有这样你才会有自信且有能力去完成一件作品。只有理论扎实，才能更好实践；只有实践，才能更好的掌握理论。其次，必须学会去查找课外资料，有良好的自学能力，吸收汲取新的知识，丰富自己。我们必须认识到课本上学到的总是有限的，有不足的。再次，我们必须要有团队的意识，要善于小组分工合作去解决问题。须知一个人的能力也是有限的，有不足的，有善于的，有不善于的，大家互补学习才是最好的。最后，我们必须熟悉自己所从是行业的一些常用软件，不要用的时候方觉不知道。