数电拔河游戏机课程设计.doc

电 子 技 术课 程 设 计成绩评定表设计课题 ： 拔河游戏机 学院名称 ： 电气工程学院 专业班级 ： 测控1402 学生姓名 ： 李梦捷 学 号 ： 201423030210 指导教师 ： 侯燕、李艳贞 设计地点 ： 31-618 设计时间 ： 2016-6-272016-7-1 指导教师意见：成绩: 签名： 年 月 日 电 子 技 术课 程 设 计课程设计名称： 拔河游戏机 专 业 班 级 ： 测控1402 学 生 姓 名 ： 李梦捷 学 号 ： 201423030210 指 导 教 师 ： 侯燕、李艳贞 课程设计地点： 31-618 课程设计时间： 2016-6-262016-7-1 电子技术 课程设计任务书学生姓名李梦捷专业班级测控1402学号201423030210题 目拔河游戏机课题性质工程设计课题来源自拟指导教师侯燕、李艳贞主要内容（参数）游戏分甲乙两方，设计一拔河游戏机。用按键的速度来模拟双方的力量，以点亮的发光二极管的左右移动显示双方比赛的状态。拔河游戏机需要使用15个（或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。要设置显示器，显示甲乙双方赢的局数。任务要求（进度）第1-2天：熟悉课程设计任务及要求，查阅技术资料，确定设计方案。第3-4天：按照确定的方案设计单元电路。要求画出单元电路图，元件及元件参数选择要有依据，各单元电路的设计要有详细论述。第5-6天：撰写课程设计报告。要求内容完整、图表清晰、文理流畅、格式规范、方案合理、设计正确，篇幅合理。主要参考资料1 康华光电子技术基础（模拟部分）（第5版）M北京：高等教育出版社，20042 阎石数字电子技术基础（第5版）M北京：高等教育出版社，20063 陈光明.电子技术课程设计与综合实训M北京航空航天出版社. 2007审查意见系（教研室）主任签字： 年 月 日 拔河游戏机目录1.方案设计与流程框图.41.1.流程框图.41.2设计思路.41.3设计原理.52.单元电路设计与功能.62.1消抖整形电路的设计.62.2计数器电路设计.72.3译码器电路设计.72.4控制电路设计.82.5胜负显示电路设计.92.6复位控制电路.93.整机电路图.104.设计总结.115.结论与心得116.参考文献.12拔河游戏机1. 方案设计与流程框图1.1流程框图框图组成如图1.1所示：图1.11.2设计思路电子拔河游戏机是一种能容纳甲乙双方参赛或甲乙双方加裁判的三人游戏电路。该拔河游戏设计选取九个LED发光二极管表示拔河的“电子绳”。增减计数器74LS192原始状态输出4位二进制数0000，经过两个74LS138译码器输出使中间的指示灯Y点亮。由甲乙双方按动A,B两个按键时，分别产生两个脉冲信号，经整形后分别加到增减计数器上，74LS192的代码经译码器译码驱动后驱动电平指示灯点亮并产生位移，当亮点移到任何一方终端后，由于控制电路的作用，是这一状态被锁定，而对输入脉冲不起作用。此时双方再按开关不会再点亮二极管，并对获胜方进行累计计数，累计多局定胜负。该设计的主要任务是控制“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。用可预制的加/减计数器作主要器件，用计数器的输出状态通过译码器控制LED发亮。当向计数器输入“加脉冲”时，使其作加运算而发亮的LED向增大的一方移动，相反，当输入“减脉冲”时，发亮的LED向相反的方向移动。拔河电子绳由9个LED发光二级管构成，裁判下达比赛开始命令后，按下键盘E键，甲乙双方通过按键输入信号，由键盘Z,Y键来模拟信号输入。摁下Z键向左移动，摁下Y键向右移动。使发亮的LED二极管向自己的一方移动，并阻止向对方那方移动。光点向摁的快的一方移动。当点亮的亮点从中点至最后一个发光二极管点亮时，表示比赛结束。此时点亮该终点灯的信号使电路封锁加/减脉冲信号的作用使电路自锁，保持当前状态不变。计分电路由两段七段数码管分别对双方的获胜次数进行计数，比赛结束时自动进行计数累加。1.3设计原理本方案中，有效输入信号代表的是拔河的力度的相对大小。电路中有9个LED，当比赛未开始时，中间的黄色LED亮起。比赛开始时，当甲方的力度比乙方的力度大时，红色亮点就向甲方移动；当乙方的力度比甲方的力度大时，红色亮点就向乙方移动。当任何一方终端红色发光二极管点亮时，这一方获胜，此时发光二极管的状态保持，双方按键无效，获胜方数码管显示加一。裁判经复位键复位，亮点恢复至中间，开始新一轮比赛。用键盘上的Z和Y表示开关按钮。R表示清零信号，每次比赛都要清零，并使按钮E开关复位。中间的二极管点亮提醒参赛双方新的一轮比赛开始。比赛开始时，由裁判下达比赛命令，键盘E代表裁判信号。按下键盘E键甲乙双方才能输入信号即分别按下键盘Z，Y键时才能点亮二极管。否则由于电路具有自锁功能，使得输入信号无效。通过RS触发器的应用，可以得到硬件去抖的效果。计数器选择可加减74系列的74LS192计数器，译码器选择74系列的74LS138。2. 单元电路设计2.1消抖整形电路的设计通常按键所用开关为机械弹性开关，当机械触点断开、闭合时，由于机械触点的弹性作用，一个按键开关在闭合时不会马上稳定地接通，在断开时也不会一下子断开。因而在闭合及断开的瞬间均伴随有一连串的抖动，为了不产生这种现象而作的措施就是按键消抖。 按键消抖电路有4个74LS00（与非门）组成的两个RS触发器构成。电路如2.1所示。图2.12.2计数器电路设计由双时钟输入十进制同步可逆计数器74LS192构成，它有4个输入端，4个输出端，并具有清除和置数等功能，能进行加减计数。通过编码器来控制电平指示灯的显示，加计数时向右移动，进行减计数时，向相反方向移动。电路图如图2.2所示。图2.2 计数器电路图2.3译码器电路设计由3-8线译码器74LS138构成，两个3-8线74LS138实现4变量输入。译码器的输出分别接入9个发光二极管，因为138译码器输出为反码输出，所以LED得阴极接译码器，阳极接+5V电源，输出为低电平信号时，LED亮。比赛准备，译码器初始输入为0000，右边138的Y0输出低电平0，位于中心的LED首先发亮，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。电路图如图2.3所示图2.32.4控制电路设计电路能够指示甲乙双方取胜情况，需建立一个控制电路。用与门74LS8实现构成，指示出谁胜谁负。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。将双方终端指示灯的正接至与门的2个输入端，当获胜一方为高电平“1”，而另一方则为低电平“0”，与门输出为低电平“0”，再送到74LS192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QA、QB、QC、QD对应相连，输入也就是输出，从而使计数器对输入的脉冲不起作用。电路图如图2.4所示：图2.42.5胜负显示电路设计甲乙双方二极管输出分别接到两个74LS161计数器的CP端，两组161的输出接至7447两个译码显示器的输入端，通过译码并接入BCD码七段数码管。当一方取胜时，该方终端发光二极管发亮，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，若1位数不够，则可以进行2位数的级连。电路图如图2.5所示。图2.52.6复位控制电路74LS192的14号引脚清零R接一个电平开关SW3，作为一个开关控制，进行多次比赛而需要的复位操作，使亮点返回中心点。电路图如图2.6 所示。图2.63.整机电路图4.设计总结拔河游戏机完全使用逻辑电路，绘图并进行模拟分析。在电路设计初期确定如何实现规定的要求，随后查阅资料选择元器件。下面对在设计过程中所犯错误进行归纳！1）在模拟初期选择元器件选择错误，选择了不熟悉的CMOS元件，四线双控制端十进制计数器，导致无法实现要求。2）9个LED发光二极管阴极直接接地。在最左（右）侧LED发光二极管亮起时，控制电路输出为高阻态，无法实现其功能。LED发光二极管阴极接下拉电阻后，高阻态消失。3）LED数码管引脚接反，导致数码管乱码。4）此次电路设计对于自己来说是有一个挑战，因为从未设计过一个电路，并实现规定的功能。通过本次电路设计，掌握了软件99SE，按键的硬件消抖办法。5结论与心得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。我还学到了实验并不是想象中的那么简单，一个实验需要耗费好多的人力和时间，我们