电子线路拔河游戏机报告.docx

学 号 1207040208天津城建大学 电子线路 设计说明书拔河游戏机起止日期： 2014 年 6 月 16 日 至 2014 年 6 月 27 日学生姓名刘浩男班级12电信2班成绩指导教师(签字) 计算机与信息工程学院2014 年 6 月 27 日- 20 -目录第一章 基础知识概述- 1 -1.1 电阻- 1 -1.1.1 电阻的分类- 1 -1.1.2 电阻的主要参数- 1 -1.1.3 色环电阻的识别方法- 2 -1.1.4 贴片电阻的识别方法- 4 -1.1.5 电阻的标称值- 5 -1.2 电容- 6 -1.2.1 电容的分类- 6 -1.2.2 电容的主要参数- 6 -1.2.3 电容型号的命名与标示- 7 -1.3 电感- 8 -1.3.1 电感的分类- 8 -1.3.2 电感的主要参数- 8 -1.3.3 电感的标示方法- 9 -第二章 电路设计- 10 -2.1 总体电路构思- 10 -2.2 各单元电路的设计- 11 -2.2.1 控制单元- 11 -2.2.2 显示单元- 12 -2.2.3 按键单元- 14 -2.2.4 连接部分- 14 -2.3 电路的调试- 15 -2.3.1 整形电路的调试- 15 -2.3.2 总体电路的调试- 17 -第三章 课设感想- 18 -第一章 基础知识概述1.1 电阻1.1.1 电阻的分类a、按阻值特性分固定电阻、可调电阻、特种电阻(敏感电阻)。b、按制造材料分碳膜电阻、金属膜电阻、线绕电阻，无感电阻，薄膜电阻等。c、按安装方式分插件电阻、贴片电阻d、按功能分 负载电阻，采样电阻，分流电阻，保护电阻等1.1.2 电阻的主要参数a、标称阻值:标称在电阻器上的电阻值称为标称值。单位: ， k， m。标称值是根据国家制定的标准系列标注的，不是生产者任意标定的。 不是所有阻值的电阻器都存在b、允许误差:电阻器的实际阻值对于标称值的最大允许偏差范围称为允许误差。误差代码:f 、 g 、 j、 k （常见的误差范围是：0.01%，0.05%，0.1%，0.5%，0.25%，1%，2%，5% 等）c、额定功率:指在规定的环境温度下，假设周围空气不流通，在长期连续工作而不损坏或基本不改变电阻器性能的情况下，电阻器上允许的消耗功率。常见的有1/16w 、 1/8w 、 1/4w 、 1/2w 、 1w 、 2w 、 5w 、10w阻值和误差的标注方法a、直标法将电阻器的主要参数和技术性能用数字或字母直接标注在电阻体上。eg: 5.1k 5% 5.1k jb、文字符号法将文字、数字两者有规律组合起来表示电阻器的主要参数。eg: 0.1=1=0r1， 3.3=33=3r3，3k3=3.3kc、色标法用不同颜色的色环来表示电阻器的阻值及误差等级。普通电阻一般有4环表示，精密电阻用5环。d、数码法用三位数字表示元件的标称值。从左至右，前两位表示有效数位，第三位表示10n(n=08)。当n=9时为特例，表示10(-1)。0-10欧带小数点电阻值表示为xrx，rxx。 eg :471=470 105=1m 2r2=2.2塑料电阻器的103表示10*103=10k。片状电阻多用数码法标示，如512表示5.1k。电容上数码标示479为47*10(-1)=4。7pf。而标志是0或000的电阻器，表示是跳线，阻值为0。数码法标示时，电阻单位为欧姆，电容单位为pf，电感一般不用数码标示。1.1.3 色环电阻的识别方法电阻元件的电阻值大小一般与温度，材料，长度，还有横截面积有关，衡量电阻受温度影响大小的物理量是温度系数，其定义为温度每升高1时电阻值发生变化的百分数。电阻的主要物理特征是变电能为热能，也可说它是一个耗能元件，电流经过它就产生内能。电阻在电路中通常起分压、分流的作用。对信号来说，交流与直流信号都可以通过电阻。电阻的基本分类：按阻值特性可分为：固定电阻、可调电阻、特种电阻（敏感电阻）。按制作材料可分为：碳膜电阻、金属膜电阻、线绕电阻，无感电阻，薄膜电阻等。色环电阻的识别方法：第一步，识别顺序。色环电阻是应用于各种电子设备的最多的电阻类型，无论怎样安装，维修者都能方便的读出其阻值，便于检测和更换。但在实践中发现，有些色环电阻的排列顺序不甚分明，往往容易读错，在识别时，可运用如下技巧加以判断：技巧1：先找标志误差的色环，从而排定色环顺序。最常用的表示电阻误差的颜色是：金、银、棕，尤其是金环和银环，一般绝少用做电阻色环的第一环，所以在电阻上只要有金环和银环，就可以基本认定这是色环电阻的最末一环。技巧2：棕色环是否是误差标志的判别。棕色环既常用做误差环，又常作为有效数字环，且常常在第一环和最末一环中同时出现，使人很难识别谁是第一环。在实践中，可以按照色环之间的间隔加以判别：比如对于一个五道色环的电阻而言，第五环和第四环之间的间隔比第一环和第二环之间的间隔要宽一些，据此可判定色环的排列顺序。技巧3：在仅靠色环间距还无法判定色环顺序的情况下，还可以利用电阻的生产序列值来加以判别。比如有一个电阻的色环读序是：棕、黑、黑、黄、棕，其值为：10010000=1m误差为1%，属于正常的电阻系列值，若是反顺序读：棕、黄、黑、黑、棕，其值为1401=140，误差为1%。显然按照后一种排序所读出的电阻值，在电阻的生产系列中是没有的，故后一种色环顺序是不对的。第二步，识别大小。四色环电阻：第一色环是十位数，第二色环是个位数，第三色环是应乘颜色次幂颜色次，第四色环是误差率例子：棕 红 红 金其阻值为12102=1.2k 误差为5%误差表示电阻数值，在标准值1200上下波动（5%1200）都表示此电阻是可以接受的，即在1140-1260之间都是好的电阻。五色环电阻：红 红 黑 棕 金五色环电阻最后一环为误差，前三环数值乘以第四环的10颜色次幂颜色次，其电阻为 220101=2.2k 误差为5%第一色环是百位数，第二色环是十位数，第三色环是个位数，第四色环是应乘颜色次幂颜色次，第五色环是误差率。首先，从电阻的底端，找出代表公差精度的色环，金色的代表5%，银色的代表10%。 再从电阻的另一端，找出第一条、第二条色环，读取其相对应的数字，以下图为例，前两条色环都为红色，故其对应数字为红2、红2，其有效数是22。再读取第三条倍数色环，黑1。所以，我们得到的阻值是22x1=22。 如果第三条倍数色环为金色，则将有效数乘以0.1。如果第三条倍数色环为银色，则乘以0.01。色环标示主要应用圆柱型的电阻器上，如：碳膜电阻、金属膜电阻、金属氧化膜电阻、保险丝电阻、绕线电阻。 在早期，一般当电阻的表面不足以用数字表示法时，就会用色环标示法来表示电阻的阻值、公差、规格。 色环主要分成两部分：第一部分：靠近电阻前端的一组是用来表示阻值。两位有效数的电阻值，用前三个色环来代表其阻值，如：39，39k，39m。三位有效数的电阻值，用前四个色环来代表其阻值，如：69.8，698，69.8k，一般用于精密电阻的表示。第二部分：靠近电阻后端的一条色环用来代表公差精度。第一部分的每一条色环都是等距，自成一组，容易和第二部分的色环区分。 四个色环电阻的识别：第一、二环分别代表两位有效数的阻值；第三环代表倍率；第四环代表误差。 五个色环电阻的识别：第一、二、三环分别代表三位有效数的阻值；第四环代表倍率；第五环代表误差。 如果第五条色环为黑色，一般用来表示为绕线电阻器，第五条色环如为白色，一般用来表示为保险丝电阻器。如果电阻体只有中间一条黑色的色环，则代表此电阻为零欧姆电阻。另外还有中间只有一道黑色色环的电阻 其阻值为零。带有四个色环的其中第一、二环分别代表阻值的前两位数；第三环代表倍率；第四环代表误差。快速识别的关键在于根据第三环的颜色把阻值确定在某一数量级范围内，例如是几点几k、还是几十几k的，再将前两环读出的数代进去，这样就可很快读出数来。对照表如下：银金黑棕红橙黄绿蓝紫灰白无有效数字0123456789数量级10-210-110010 110210310410510610710810 9允许偏差（）105120.50.250.1+50-2020下面介绍掌握此方法的几个要点：（1）熟记第一、二环每种颜色所代表的数。可这样记忆：棕1，红2，橙3，黄4，绿5，蓝6，紫7，灰8，白9，黑0。这样连起来读，多复诵几遍便可记住。（2）记准记牢第三环颜色所代表的 阻值范围，这一点是快识的关键。具体是：金色：几点几 黑色：几十几 棕色：几百几十 红色：几点几 k橙色：几十几 k黄色：几百几十 k绿色：几点几 m蓝色：几十几 m从数量级来看，在体上可把它们划分为三个大的等级，即：金、黑、棕色是欧姆级的；红、橙、黄色是千欧级的；绿、蓝色则是兆欧级的。这样划分一下是为了便于记忆。（3）当第二环是黑色时，第三环颜色所代表的则是整数，即几，几十，几百 k等，这是读数时的特殊情况，要注意。例如第三环是红色，则其阻值即是整几k的。（4）记住第四环颜色所代表的误差，即：金色为5%；银色为10%；无色为20%。下面举例说明：例1当四个色环依次是黄、橙、红、金色时，因第三环为红色、阻值范围是几点几k的，按照黄、橙两色分别代表的数4和3代入,，则其读数为4.3 k。第四环是金色表示误差为5%。例2当四个色环依次是棕、黑、橙、金色时，因第三环为橙色，第二环又是黑色，阻值应是整几十k的，按棕色代表的数1代入，读数为10 k。第四环是金色，其误差为5%在某些不好区分的情况下，也可以对比两个起始端的色彩，因为计算的起始部分即第1色彩不会是金、银、黑3种颜色。如果靠近边缘的是这3种色彩，则需要倒过来计算。色环电阻的色彩标识有两种方式，一种是采用4色环的标注方式，另一种采用5色环的标注方式。两者的区别在于：4色环的用前两位表示电阻的有效数字，而5色环电阻用前三位表示该电阻的有效数字，两者的倒数第2位表示了电阻的有效数字的乘数，最后一位表示了该电阻的误差。对于4色环电阻，其阻值计算方法位：阻值=（第1色环数值*10+第2色环数值）*第3位色环代表之所乘数对于5色环电阻，其阻值计算方法位：阻值=（第1色环数值*100+第2色环数值*10+第3位色环数值）*第4位色环代表之所乘数1.1.4 贴片电阻的识别方法国内贴片电阻的命名方法：1、5%精度的命名：rs-05k102jt2、1%精度的命名：rs-05k1002ftr 表示电阻s 表示功率0402是1/16w、0603是1/10w、0805是1/8w、1206是1/4w、 1210是1/3w、1812是1/2w、2010是3/4w、2512是1w。05 表示尺寸(英寸)：02表示0402、03表示0603、05表示0805、06表示1206、1210表示1210、1812表示1812、10表示2010、12表示2512。k 表示温度系数为100ppm,1025%精度阻值表示法：前两位表示有效数字，第三位表示有多少个零，基本单位是，102=1000=1k。1002是1%阻值表示法：前三位表示有效数字，第四位表示有多少个零，基本单位是，1002=10000=10k。j 表示精度为5%、f表示精度为1%。t 表示编带包装贴片电阻阻值误差精度有1%、2%、5%、10%精度，常规用的最多的是1%和5%，5%精度的常规是用三位数来表示例 例512，前面两位是有效数字，第三位数2表示有多少个零，基本单位是,这样就是5100欧，1000=1k,1000000=1m为了区分5%，1%的电阻，于是1%的电阻常规多数用4位数来表示 ，这样前三位是表示有效数字，第四位表示有多少个零4531也就是4530，也就等于4.53k贴片电阻的识别方法：贴片元件具有体积小、重量轻、安装密度高，抗震性强抗干扰能力强，高频特性好等优点，广泛应用于计算机、手机、电子辞典、医疗电子产品、摄录机、电子电度表及vcd机等。贴片元件按其形状可分为矩形、圆柱形和异形三类。按种类分有电阻器、电容器，电感器、晶体管及小型集成电路等。贴片元件与一般元器件的标称方法有所不同。下面主要谈谈片状电阻器的阻值标称法：片状电阻器的阻值和一般电阻器一样，在电阻体上标明共有三种阻值标称法，但标称方法与一般电阻器不完全一样。1数字索位标称法(一般矩形片状电阻采用这种标称法)数字索位标称法就是在电阻体上用三位数字来标明其阻值。它的第一位和第二位为有效数字，第三位表示在有效数字后面所加“0”的个数这一位不会出现字母。例如：“472表示“4700”；“151”表示“150”。 如果是小数则用“r”表示“小数点”并占用一位有效数字，其余两位是有效数字。例如：“2r4表示“24”；“r15”表示“015”。2色环标称法(一般圆柱形固定电阻器采用这种标称法)贴片电阻与一般电阻一样，大多采用四环(有时三环)标明其阻值。第一环和第二环是有效数字，第三环是倍率(色环代码如表1)。例如：“棕绿黑”表示”15”；“蓝灰橙银”表示“68k”误差10%。3e96数字代码与事母混合标称法数字代码与字母混合标称法也是采用三位标明电阻阻值，即“两位数字加一位字母”，其中两位数字表示的是e96系列电阻代码具体见附表2。它的第三位是用字母代码表示的倍率(如表3)。例如：“51d”表示“332103；332k”；“249y”表示“24910-2 ; 249”。1.1.5 电阻的标称值标称值系列e24(误差5%)：1.0，1.1，1.2，1.3，1.5，1.6，1.8，2.0，2.2，2.4，2.7，3.0，3.3，3.6，3.9，4.3，4.7，5.1，5.6，6.2，6.8，7.5，8.2，9.1（1，10，100）e12(误差10%)：1.0，1.2，1.5，1.8，2.2，3.0，3.9，4.7，5.6，6.8，8.2（1，10，100）e6(误差20%)：1.0，1.5，2.2，3.3，4.7，6.8（1，10，100）标称额定功率线绕电阻系列：3w，4w，8w，10w，16w，25w，40w，50w，75w，100w，150w，250w，500w非线绕电阻系列：0.05w，0.125w，0.25w，0.5w，1w，2w，5w1.2 电容1.2.1 电容的分类1、按照结构分三大类：固定电容器、可变电容器和微调电容器。2、按电解质分类：有机介质电容器、无机介质电容器、电解电容器和空气介质电容器等。3、按用途分有：高频旁路、低频旁路、滤波、调谐、高频耦合、低频耦合、小型电容器。4、按制造材料的不同可以分为：瓷介电容、涤纶电容、电解电容、钽电容，还有先进的聚丙烯电容等等5、高频旁路：陶瓷电容器、云母电容器、玻璃膜电容器、涤纶电容器、玻璃釉电容器。6、低频旁路：纸介电容器、陶瓷电容器、铝电解电容器、涤纶电容器。7、滤波：铝电解电容器、纸介电容器、复合纸介电容器、液体钽电容器。8、调谐：陶瓷电容器、云母电容器、玻璃膜电容器、聚苯乙烯电容器。9、低耦合：纸介电容器、陶瓷电容器、铝电解电容器、涤纶电容器、固体钽电容器。10、小型电容：金属化纸介电容器、陶瓷电容器、铝电解电容器、聚苯乙烯电容器、固体钽电容器、玻璃釉电容器、金属化涤纶电容器、聚丙烯电容器、云母电容器。1.2.2 电容的主要参数1 标称电容量和允许偏差标称电容量是标志在电容器上的电容量。电容器的基本单位是法拉，简称法（f），但是，这个单位太大，在实地标注中很少采用。其它单位关系如下：1f=1000mf1mf=1000f1f=1000nf1nf=1000pf电容器实际电容量与标称电容量的偏差称误差，在允许的偏差范围称精度。精度等级与允许误差对应关系：00（01）-1%、0（02）-2%、-5%、-10%、-20%、 -（+20%-10%）、-（+50%-20%）、-（+50%-30%）。一般电容器常用、级，电解电容器用、级，根据用途选取。2 额定电压在最低环境温度和额定环境温度下可连续加在电容器的最高直流电压有效值，一般直接标注在电容器外壳上，如果工作电压超过电容器的耐压，电容器击穿，造成不可修复的永久损坏。3 绝缘电阻直流电压加在电容上，并产生漏电电流，两者之比称为绝缘电阻。像陶瓷电容器、薄膜电容器的话，绝缘电阻是越大越好的，而铝电解电容之类的绝缘电阻是越小越好。电容的时间常数：为恰当的评价大容量电容的绝缘情况而引入了时间常数，他等于电容的绝缘电阻与容量的乘积。4 损耗角正切在规定频率的正弦电压下，电容器的损耗功率除以电容器的无功功率为耗损角正切。在实际应用中，电容器并不是一个纯电容，其内部还有等效电阻。对于电子设备来说，要求rs越小越好。也就是说要求损耗功率越小，其与电容的功率夹角越小。电容在电场作用下，在单位时间内因发热所消耗的能量叫做损耗。各类电容都规定了其在某频率范围内的损耗允许值，电容的损耗主要由介质损耗，电导损耗和电容所有金属部分的电阻所引起的。在直流电场的作用下，电容器的损耗以漏导损耗的形式存在，一般较小，在交变电场的作用下，电容的损耗不仅与漏导有关，而且与周期性的极化建立过程有关。5 温度特性通常以20摄氏度基准温度的电容量与有关温度的电容量百分比表示。6 频率特性随着频率的上升，一般电容器的电容量呈现下降的规律。7 使用寿命电容器的使用寿命随着温度的增加而减少。主要原因是温度加速化学反应而使介质随时间而退化。8 温度系数在一定温度范围内，温度每变化1，电容量的相对变化值。温度系数越小越好。9 常用公式平行板电容器公式中c=s/4kd1.2.3 电容型号的命名与标示电容器的型号命名方法国产电容器的型号一般由四部分组成（不适用于压敏、可变、真空电容器）。依次分别代表名称、材料、分类和序号。第一部分：名称，用字母表示，电容器用c；第二部分：材料，用字母表示；第三部分：分类，一般用数字表示，个别用字母表示。第四部分：序号，用数字表示。用字母表示产品的材料：a-钽电解、b-聚苯乙烯等非极性薄膜、c-高频陶瓷、d-铝电解、e-其它材料电解、g-合金电解、h-复合介质、i-玻璃釉、j-金属化纸、l-涤纶等极性有机薄膜、n-铌电解、o-玻璃膜、q-漆膜、t-低频陶瓷、v-云母纸、y-云母、z-纸介电容器容量标示1直标法用数字和单位符号直接标出。如1uf表示1微法，有些电容用“r”表示小数点，如r56表示0.56微法。2文字符号法用数字和文字符号有规律的组合来表示容量。如p10表示0.1pf,1p0表示1pf,6p8表示6.8pf,2u2表示2.2uf.3色标法用色环或色点表示电容器的主要参数。电容器的色标法与电阻相同。电容器偏差标志符号：+100%-0-h、+100%-10%-r、+50%-10%-t、+30%-10%-q、+50%-20%-s、+80%-20%-z4数学计数法如瓷介电容标值272，容量就是：27x100pf=2700pf.如果标值473，即为47x1000pf=后面的2、3，都表示10的多少次方）。又如：332=33x100pf=3300pf。1.2.4 电容的标称值e24(误差5%)：1.0，1.1，1.2，1.3，1.5，1.6，1.8，2.0，2.2，2.4，2.7，3.0，3.3，3.6，3.9，4.3，4.7，5.1，5.6，6.2，6.8，7.5，8.2，9.1（1，10，100）e12(误差10%)：1.0，1.2，1.5，1.8，2.2，2.7，3.3，3.9，4.7，5.6，6.8，8.2（1，10，100）e6(误差20%)：1.0，1.5，2.2，3.3，4.7，6.8（1，10，100）1.3 电感1.3.1 电感的分类a 小型固定电感器小型固定电感器通常是用漆包线在磁芯上直接绕制而成，主要用在滤波、振荡、陷波、延迟等电路中，它有密封式和非密封式两种封装形式，两种形式又都有立式和卧式两种外形结构。b 可调电感器常用的可调电感器有半导体收音机用振荡线圈、电视机用行振荡线圈、行线性线圈、中频陷波线圈、音响用频率补偿线圈、阻波线圈等。c 阻流电感器阻流电感器是指在电路中用以阻塞交流电流通路的电感线圈，它分为高频阻流线圈和低频阻流线圈。1、高频阻流线圈：高频阻流线圈也称高频扼流线圈，它用来阻止高频交流电流通过。2、低频阻流线圈：低频阻流线圈也称低频扼流圈，它应用于电流电路、音频电路或场输出等电路，其作用是阻止低频交流电流通过。1.3.2 电感的主要参数1 电感量电感量也称自感系数，是表示电感器产生自感应能力的一个物理量。电感器电感量的大小，主要取决于线圈的圈数（匝数）、绕制方式、有无磁心及磁心的材料等等。通常，线圈圈数越多、绕制的线圈越密集，电感量就越大。有磁心的线圈比无磁心的线圈电感量大；磁心导磁率越大的线圈，电感量也越大。电感量的基本单位是亨利（简称亨），用字母“h”表示。常用的单位还有毫亨（mh）和微亨（h），它们之间的关系是：1h=1000mh1mh=1000h2 允许偏差允许偏差是指电感器上标称的电感量与实际电感的允许误差值。一般用于振荡或滤波等电路中的电感器要求精度较高，允许偏差为0.2%0.5%；而用于耦合、高频阻流等线圈的精度要求不高；允许偏差为10%15%。品质因数也称q值或优值，是衡量电感器质量的主要参数。它是指电感器在某一频率的交流电压下工作时，所呈现的感抗与其等效损耗电阻之比。电感器的q值越高，其损耗越小，效率越高。3 额定电流额定电流是指电感器在允许的工作环境下能承受的最大电流值。若工作电流超过额定电流，则电感器就 会因发热而使性能参数发生改变，甚至还会因过流而烧毁。1.3.3 电感的标示方法1.直接法2.文字符号法如6r8=6.8uh3.色标法色标标称电感量倍率精度第一色环第二色环黑0120%棕110红2100橙31000黄4绿5蓝6紫7灰8白9金0.15%银0.0110%4.数码标示法如102j为10*100uh第二章 电路设计2.1 总体电路构思本课题所设计的拔河游戏机从总体上可分为三个大单元，控制单元、显示单元和按键单元。在控制单元中，主体显示部分是15个排成一列的led发光二极管，上电复位时处于中间位置的灯亮，然后根据两个按键的作用，亮点依次向左或向右移动。在移动过程中，始终只有一个灯亮，故可以使用译码器电路很方便的控制灯亮的部分，因为对于译码器来说，每个地址输入对应的输出都只有一位是有效的（低电平），其余都是无效的，很显然符合这个条件。然后可以用一个计数器来控制译码器的输入端，这样就可以实现计数器的每一个状态都相应的对应某一个灯亮，从而用计数脉冲来控制计数器的状态以此来改变灯亮的状态。在显示单元中，用数码管来显示双方各自的胜盘数，以离自己最近的边缘的灯亮为胜（即第一个灯亮或者第十五个灯亮为胜），所以就要用到七段显示译码器来驱动数码管，在输入端输入对应的数字信号，就能驱动数码管显示对应的数字。然后再用计数器来控制七段显示译码器的输入端，从而实现用计数脉冲来控制数码管上显示数字的变化。在按键单元中，用两个独立键盘来进行外部输入计数脉冲以改变控制部分中计数器的状态，因为两个计数脉冲同时控制一个计数器，难免会产生相互影响，为最大限度的避免这种相互影响的产生，需要加设一部分整形电路（下文会进行详述，此处略）。所以，将两个独立键盘产生的计数脉冲经过整形电路再接到计数器上的计数脉冲输入端，可以最大限度的减少不必要的脉冲丢失现象。在控制单元和按键单元之间应该加一个反馈信号，当第一个灯亮或者第十五个灯亮的时候让按键脉冲失去作用，即此时按两个按键均不在起作用，知道重新把灯归到中心线为止。在控制单元和显示单元之间应该加一个计数信号，即当第一个灯亮或者第十五个灯亮的时候通过给相应的获胜方一个计数脉冲使数码管显示的胜盘数加一。数码管计数器数码管七段码译码器显 示 单 元控 制 单 元按 键 单 元按键a和b整形电路led计数器译码器led综上所述，整个电路的总体构思图为：计数信号反馈信号2.2 各单元电路的设计2.2.1 控制单元控制单元所需要的器件主要有计数器、译码器和15个发光二极管。计数器的选择：根据上面的分析，为了方便，两个按键可以通过一个计数器来控制led灯亮的移动方向，但移动的方向正好相反，故可以采用74ls193这款芯片，现简要介绍一下这款芯片：74ls193是一款同步计数、异步复位、异步置数的双向、双时钟的四位二进制可逆计数器，计数模值是16。其真值表如下：mrplcpucpdmode工作模式hreset (asyn.)清除llpreset (asyn.)预置lhhhno change保持lhhcount up加计数lhhcount down 减计数由真值表可知，复位信号mr是高电平有效，与时钟信号无关，是异步复位信号；置数信号pl是低电平有效，与时钟信号无关，是异步置数信号；时钟信号cpu和cpd是上升沿触发，但两个时钟信号互相影响，即只有另一个时钟信号为高电平时该时钟信号的上升沿才为有效信号，故在按键过程中极易产生相互影响，需加整形电路进行整形（下文会进行详述，此处略）。译码器的选择：由于要控制15个灯，故可优先选择4线16线译码器74ls154来控制15个灯，但在条件不允许的条件下也可以用两片3线8线译码器74ls138级联成一个4线16线译码器来实现控制。综上所述，可以画出控制单元的电路图。首先译码器的输出直接控制led的亮灭，而且是低电平有效，故可将译码器的最高位输出悬空，取低15位输出来控制15个led灯，即将led的阴极连到译码器的输出端，阳极通过一个470的限流电阻接到vcc。其次计数器的输出端直接控制译码器的输入状态，故可将计数器的输出端直接顺次连接译码器的地址端。最后，本单元中不使用计数器的复位功能，故将mr端直接接地，用一个由裁判控制的置数开关来输出置数信号（异步，低电平有效），置数时让最中间的灯亮，故置数的状态应该是7（即0111）。故此，可以得到电路图为：2.2.2 显示单元显示单元所需要的器件主要有计数器、七段显示译码器和数码管。计数器的选择：数码管的显示数字只有0到9这10个数字，所以应选择10进制计数器，故可以采用74ls160这款芯片，现简要介绍一下这款芯片：74ls160是一款同步计数、异步复位、同步置数的四位二进制可逆计数器，计数模值是10。其真值表如下：srpecetcepclkmode工作模式lxxxxreset (asyn.)清除hlxxpreset (asyn.)预置hhhhcount 计数hhlxxno change 保持hhxlxno change 保持注：在multisim中该芯片的clk是下降沿有效，而书上说该芯片的clk是上升沿有效，有些出入的地方，设计电路的时候需注意一下。由真值表可知，复位信号sr是低电平有效，与时钟信号无关，是异步复位信号；置数信号pe是低电平有效，时钟信号有效时有效，是同步置数信号；时钟信号clk是上升沿触发（multisim中是下降沿触发）。译码器的选择：由于要操纵数码管，就要用到七段显示译码器，可用74ls47这款芯片来控制共阳极的数码管以实现胜盘数的显示。综上所述，可以画出控制单元的电路图。首先七段显示译码器的输出端通过200的限流电阻依次接到数码管的输入端，数码管的公共端接到vcc。其次计数器的输出端直接控制七段显示译码器的输入状态，故计数器的输出端直接对应接到七段显示译码器的数据输入端，而七段显示译码器的其它功能输入端均不用，使其无效，故将它们接到vcc。而且，由于我们拟采用双方各用两个数码管来显示胜盘数的方案（即胜盘数可以从00显示到99），故可用两个十进制计数器级联成为一百进制计数器，即把个位计数器芯片的tc端经一个反相器接到十位计数器芯片的clk端（如果clk是下降沿有效的话就无需接反相器）。最后，本单元中不使用计数器的置数功能，故将pe端直接接到vcc，并将计数器的数据输入端全部接地，同时，在游戏局数需要重启的时候，可用一个由裁判控制的复位开关来输出复位信号（异步，低电平有效），复位时所有数码管的显示全部归零。故此，可以得到电路图为：2.2.3 按键单元按键单元所需要的部分主要有按键开关、基本rs触发器和逻辑门电路。由前文分析可知，74ls193计数器的状态由两个cp信号共同控制，故需要用两个按键开关来分别提供两个cp信号，但如前文所述，cpu和cpd信号相互影响，必须在另一个时钟信号为高电平时，该时钟信号才会起作用，而在实际按键过程中，高电平和低电平不断地进行转换，而且持续的时间差不多，所以互相影响的概率非常大，为了减少这样的影响，可加一个整形电路将按键产生的时钟信号的占空比扩大，让整个按键过程中低电平只持续很短的时间，大比分时间都是高电平从而减少两个时钟信号的互相影响