专业课程设计方案报告之电子拔河游戏机.doc

题 目 电 子 拔 河 游 戏 机 设 计 成 绩 评 定 表姓 名学号设计题目电子拔河比赛游戏机设计 设计要求 一、设计内容及要求1、拔河游戏机需用15个发光二极管排列成一行，开机后只有中间一个点亮，以此作为拔河中心线，游戏双方各持一个按键，快速地、不停地按动产生脉冲，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、显示器显示胜者盘数对设计中所用电子元器件完成选型，进行原理图设计，对性能指标进行计算分析。使用对应软件比如Multisim或PROTELL，绘制对应电路原理图，并深入仿真电路分析。设计完成情况成绩 目 录一、 设计任务和要求- 4二、 总体框图-4三、 选择器件-5四、 功效模块-10五、 总体设计-16六、 试验感言-17一、 设计任务和要求1. 设计一个模拟拔河游戏机比赛逻辑电路。2. 电路使用15个电平指示灯排成一排，开机后只有中间一个点亮，以此作为拔河中心线。3. 比赛双方各持一个按键，快速不停按动产生脉冲，谁按得快，亮点向谁方向移动。每按一次，亮点移动一次。4. 移动到任何一方终端指示灯点亮，这一方得胜，此时双方按键均无作用，输出保持，只有经裁判按动复位后，恢复到中心线。5. 显示器显示胜者盘数。 二、总体框图1. 设计方案:(1)本课题所设计拔河游戏机由15电平指示灯排列成一行，开机以后只有中间一个电平指示灯亮，以此作为拔河中心线。可逆计数器原始状态为0000，经译码后输出中间电平指示灯亮。游戏双方各持一个按键，快速地、不停地按动产生脉冲信号，谁按得快，亮点向谁方向移动，每按一次，亮点移动一次。移到任一方终端指示灯点亮，这一方就获胜，此时双方按键均无作用，输出保持，只有经裁判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。同时，使计分电路自动加分。当两人比赛结束后，裁判能够让计分显示器清零。(3)控制电路部分应能控制由振荡器产生脉冲信号进入计数器加减脉冲输入端，其进入方向则由参赛双方按键信号决定。2. 电路原理图：图一为拔河游戏机电路框图模块功效及思绪介绍 -此次设计中一共包含了六个模块。（一）、整形电路 整形电路，使A、B二键出来脉冲经整形后变为一个占空比很大脉冲，这就降低了进行某一计数时另一计数输入为低电平可能性，从而使每按一次键全部有可能进行有效计数。（二）、译码电路 拔河开始后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。（三）、控制电路指示出谁胜谁负。当亮点移到任何一方终端时，判该方为胜，此时双方按键均宣告无效。（四）、胜败显示显示比赛选手各自胜败次数（五）、复位控制 每次比赛结束后裁判能控制让电路回复比赛。也能让显示器归零。三、选择器件1、选择器件： +5V直流电源 5个 单刀双掷开关 4个DCD_HEX 译码显示器 2件CC4514BD 4线16线译码器 1片 CC4518BD 双同时十进制计数器 2片74LS193D 同时二进制可逆计数器 1片74LS00D 和非门 8片74LS08D 和门 2片74LS05D 非门 1片 74LS32D 或门 1片 电阻 1K 4个2、关键器件极其相关功效（1）.4514BD 4线16线译码器引脚排列及功效： 4514BD管脚图输   入 高电平输出端 输   入 高电平输出端 LEINHA3A2A1A0LEINHA3A2A1A0100000YO101001Y9100001Y1101010Y10100010Y2101011Y11100011Y3101100Y12100100Y4101101Y13100101Y5101110Y14100110Y6101111Y15100111Y711× × × × 无 101000Y800× × × × 4514BD逻辑功效图说明：Y0Y15 数据输出端； 输出状态锁定在上一个LE“1”时，A0A3输入状态 ；A0A3 数据输入端 ；INH 输出严禁控制端；LE 数据锁存控制端。（2）、4518BD双十进制同时计数器引脚排列及功效： 4518BD管脚图输   入 输出功效 CPREN 01加 计 数 00 加 计 数 0× 保   持 × 0 0010 × 1× 全部为“0” 4518逻辑功效表4518BD管脚说明： 1CP、2CP 时钟输入端 ；1R、2R 清除端；1EN、2EN 计数许可控制端；1Q01Q3 计数器输出端；2Q02Q3 计数器输出端。 （3）74LS193D 同时二进制可逆计数器简明说明：74LS193 为 可 预 置 十 六 进 制 同 步 加 / 减 计 数 器。74LS193 清除端是异步。当清除端（MR）为高电平时，不管时钟端（CPD、CPU）状态怎样，即可完成清除功效。193 预置是异步。当置入控制端（PL）为低电平时，不管时钟CP状态怎样，输出端（Q0Q3）即可预置成和数据输入端（P0P3）相一致状态。193 计数是同时，靠CPD、CPU同时加在 4 个触发器上而实现。在CPD、CPU上升作用下Q0Q3 同时改变，从而消除了异步计数器中出现计数尖峰。当进行加计数或减计数时可分别利用CPD或CPU，此时另一个时钟应为高电平。 74LS193管脚图74LS193管脚说明： 当置入控制端（PL）为低电平时，不管时钟CP状态怎样，输出端3，2，6，7即可预置成和数据输入端15，1，10，9相一致状态。可当成输出端14为置零端 ；11为置数端。3，2，6，7为输出端；14为置零端；5为加法计数端；4为减法计数端 ；12，13分别为进借位端。 逻辑符号图74LS193（4）74LS00和非门 INPUTOUTPUTABY001101011110 74LS00逻辑功效图（5）74LS05D非门INPUT OUTPUTA Y0110(6)74LS32或门 INPUTOUTPUTA B Y001101010111 74LS32逻辑功效表（7）74LS08和门74LS08逻辑功效图四、 功效模块 1、各模块功效及相关原理图(1) 编码电路设计：由双时钟二进制同时可逆计数器74LS193D组成，它有2个输入端，4个输出端，能进行加减计数。经过编码器来控制电平指示灯显示，加计数时向右移动，进行减计数时，向相反方向移动。电路图以下： (2).整形电路设计：由和门74LS08D和和非门74LS00D组成。因74LS192D是可逆计数器，控制加减CP脉冲分别加至5脚和4脚，此时当电路要求进行加法计数时，减法输入端CPD必需接高电平；进行减法计数时，加法输入端CPU也必需接高电平，若直接由A、B键产生脉冲加到5脚或4脚，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二键出来脉冲经整形后变为一个占空比很大脉冲，这就降低了进行某一计数时另一计数输入为低电平可能性，从而使每按一次键全部有可能进行有效计数。电路图以下图所表示：（3）.译码电路：由4线16线译码器4514BD组成。译码器输出Y0Y15中选15个接电平指示灯，电平指示灯正端接译码器；这么，当输出为高电平时电平指示灯点亮。比赛准备，译码器输入为0000，Y0输出为1，中心处指示灯首先点亮，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。电路图以下图所表示：（4）.控制电路：LD由74LS32和74LS05组成，其作用是指示出谁胜谁负。当亮点移到任何一方终端时，判该方为胜，此时双方按键均宣告无效。将双方终端指示灯正接至异或门2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”，经和非门产生低电平“0”，再送到74LS192D计数器置数端,于是计数器停止计数，处于预置状态，因为计数器数据端D0、D1、D2、D3和输出Q0、Q1、Q2、Q3对应相连，输入也就是输出，从而使计数器对脉冲不起作用。电路图以下图所表示：（5）.胜败显示：由计数器CC4518和译码显示器组成。将双方终端指示灯正极经和非门输出后分别接到2个CC4518计数器EN端，CC4518两组4位BCD码分别接到试验箱中两组译码显示器8、4、2、1插孔上。当一方取胜时，该方终端指示灯发亮，产生一个上升沿，使对应计数器进行加一计数，于是就得到了双方取胜次数显示，若1位数不够，则进行2位数级连。电路图以下： （6）.复位控制：74LS193D清零端CR接一个电平开关，作为一个开关控制，进行数次比赛而需要复位操作，使亮点返回中心点。4518BD清零端RD也接一个电平开关，作为胜败显示器复位来控制胜败计数器使其重新计数。其中CC4518功效表下表所表示：输 入输出功效时钟CP清零RD使能EN×1×全部为001加计数000×保持×000102. 仿真结果 整形模块电路仿真图 显示模块电路仿真图 控制模块仿真结果 全电路仿真结果五、总体设计电路图工作原理及部分连接方法：A,B两人经过开关产生脉冲，经过整形电路后接74LS192D同时二进制可逆计数器，经74LS192D同时二进制可逆计数器对信号进行加减后接译码电路，译码电路译码后显示到电平显示器上。再把胜败电路接到两头最边电平显示灯上，胜败电路收到胜败信号后显示胜败次数。当比赛结束后由复位控制对显示胜败装置和电平显示灯回复到初始状态。这么就达成了设计目标和要求。总体电路原理图六、试验感言敬爱老师：您好！这段时间课程设计使我知道了很多。首先课程设计是培养学生综合利用所学知识,发觉提出分析和处理实际问题,锻炼实践能力关键步骤,是对学生实际工作能力具体训练和考察过程。回顾起此次拔河游戏机课程设计，至今我仍感慨颇多。确实，从选题到定稿，从理论到实践，在这段日子里，能够说是苦多于甜，但从中我获益匪浅。 毕竟在课堂上学习内容真正能用到实际是有点超乎我们想象，而且要把理论知识付诸实践确实不是一件易事。我从最初设想设计一个什么样数字电路到绘制电路图，然后打印排版，最终校正设计中漏洞和不足。整个过程中我翻阅大量资料，跑遍图书馆各个能找到数电资料角落，上网查找相关内容，马不停蹄思索怎样绘制电路，并和周围同学进行交流。其次让我对数字电子技术基础这门课程有了更深了解，因为课程设计本身要求将以前所学理论知识利用到实际电路设计当中去，在电路设计过程中，无形中便加深了对数字电子技术基础了解及利用能力，对书本和以前学过知识有了一个愈加好总结和了解；以前数字试验只是针对某一个小功效设计，而课程设计对我们总体电路设计要求更严格，需要经过翻阅复习以前学过知识确立了试验总体设计方案，然后逐步细化进行各模块设计。比如： 4514BD 4线16线译码器使用原理和作用，还有怎么来选择我们所需要芯片，从而实现我们所想实现功效。最终感谢学校给我们这次机会，锻炼了我们动手能力。经过这次课设让我明白了理论和实际操作之间差距，而且也让我很明确意识到自己在数电上有很多知识漏洞，以后应该多钻研一下。从这过程，我锻炼了自己动手能力，独立思索能力，分析实践能力，并学会了把自己设计经验和思绪拿出来和大家分享。再次感谢老师教导和同学帮助。“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行”，由此看来实践关键，短短一星期课程设计，让我学到了很多东西，最关键是我自己动手把我学习知识用于实践，做出成功作品，这才算真正学习到了东西。总而言之，这次试验我收获颇多。实践是取得悉识一个最好手段！ 这次课程设计是我做最为努力一次，也是对我帮助最大一次。 /6/20