拔河游戏机课程设计.doc

12级电子信息科学与技术2班课 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班学生姓名徐楚奇学 号51202022022指导教师杨春兰二一四年四月十日目 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 设备及元器件42.4 整机电路52.5 整机电路设计描述6三 部分电路设计及与原理73.1 整形电路设计73.2 编码电路设计83.3 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144.1 设计心得与体会144.2 参考文献：15附录：16一 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 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 1K4172.4 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3-1-1 CC4081与CC4011引脚排列图3-1-2 整形电路仿真图3.2 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。 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 3-2 CC40193计数器引脚排列及功能3.3 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。CC451412345678VDD INH A3 A2 Y10 Y11 Y8 Y9 Y14 Y15 Y12 Y13LE A0 A1 Y7 Y6 Y5 Y4 Y3 Y1 Y2 Y0 VSS1615141312111091718192021222324 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3-3-1 CC4514引脚排列及功能 图3-3-2 译码电路仿真图表一：CC4514 功能表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引脚排列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3-5-1 CC4518引脚排列及功能表二：CC4518功能表 图3-5-2 胜负显示电路仿真图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 这次课程设计是对我们知识与能力的一次综合考察，集中锻炼了我们发现、提出、分析、解决问题的能力，为我们以后参加工作打好了坚实基础。通过这次课程设计，从刚开始的新鲜兴奋，到后来的挫折沮丧，再到迎难而上，到最后的满足，我们学会了许多。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。 通过这次课程设计，我们对相关的知识有了一个更好的了解掌握，学会了设计的步骤，学会了怎样使用Multism软件画原理图和进行仿真实验，学会了怎样做课程设计报告。总之，通过这一个星期的努力，我们一起学会了许多。虽然在完成过程中碰到过许多困难，但通过我们的努力以及老师的指点解惑，我们都一一解决了。我们觉得这是苦并快乐着，觉得很有成就感满足感.4.2 参考文献： 1 湖南大