拔河游戏机课程设计报告.doc

HUBEI NORMAL UNIVERSITY课程设计报告Course Design Report所在院系教育信息与技术学院专业名称信息工程班级0802题目拔河游戏机指导教师田文汇成员陈光兵、李志豪、曹帅、苏威、王旭完成时间2011年6月29日 目 录目 录11功能要求22总体设计方案22.1 设计思路22.2 设计原理22.3 设计方案34电路主要部分的仿真图64.1 整形电路部分64.2 计数器部分64.3 电子绳部分74.4显示胜负部分75总结9参考文献9附录101功能要求(1) 设计一个能进行拔河游戏的电路。(2) 电路使用15个发光二极管，开机后只有中间一个发亮，此即拔河的中心点。(3) 游戏双方各持一个按钮，迅速地、不断地按动，产生脉冲，谁按得快，亮点就向谁的方向移动，每按一次，亮点移动一次。(4) 亮点移到任一方终端二极管时，这一方就获胜，此时双方按钮均无作用，输出保持，只有复位后才使亮点恢复到中心。(5) 用数码管显示获胜者的盘数。2总体设计方案2.1 设计思路(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。2.2 设计原理拔河游戏机的设计流程如图1所示。按键A、B整形电路选择开关可逆计数器译码器取胜计数器取胜显示控制电路中心线显示复位图1 拔河游戏机流程2.3 设计方案方案一：采用计数器74LS193编码电路, 利用与门74LS08和与非门74LS00产生脉冲, 然后通过4线16线译码器CC4514将电路译出, 经过或非门74LS02控制,最后计数器CC4518和译码显示器显示结果输出。（1）主要元器件的简介74LS193有两个时钟脉冲（计数脉冲）输入端CPU和CPD。在RD=0、LD=1的条件下，作加计数时,令CPD=1，计数脉冲从CPU输入；作减计数时，令CPU=1，计数脉冲从CPD输入。同时74LS193还具有异步清零和异步预置数的功能。当清零信号RD=1时，不管时钟脉冲的状态如何,计数器的输出将被直接置零；当RD=0,LD=0时，不管时钟脉冲的状态如何，将立即把预置数数据输入端A、B、C、D的状态置入计数器的QA、QB、QC、QD端，称为异步预置数。（2）拔河游戏机的完整电路拔河游戏机的完整电路图如图2所示。图2 拔河游戏机的电路图（3）工作原理介绍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。（4）电路图分析本电路图依照设计流程图可以分为六个模块：编码电路、整形电路、译码电路、控制电路、胜负显示、复位电路位于电路图的右上角，由74LS193组成，有两个输入端，分别连接A、B两个输入端，四个输出端，分别可以进行加减计数。整形电路位于电路图的左上角，由与门74LS08和与非门74LS00构成。由图可知，A端加在74LS193的5引脚，B端加在74LS193的4脚，A、B二键输出脉冲经整形后变为一个占空比很大的脉冲，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译码电路位于电路图的中部，由4线16线译码器CC4514构成，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。控制电路由或非门74LS02控组成，比赛过程中，当任一方先到达终端，控制电路发出信号，使比赛终止，先到达终端的一方胜。胜负显示，由计数器CC4518和译码显示器构成，当一方取胜时，该方终端指示灯发亮，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，则进行2位数的级连。复位，74LS193的清零端CR接一个电平开关，多次比赛时，清零，亮点返回中心点，比赛重新开始。方案二：此次课程设计若用74LS192代替74LS193，将两片74LS192连接成100进制的可逆，然后将其改成十六进制的计数器。用一全加器将两片74LS192的输出信号八位转化成四位，再接给CC4514的输入端。控制电路也可由异或门74LS86和与非门74LS00构成。将双方终端指示灯的正接至异或门的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”，经与非门产生低电平“0”，再送到两74LS192计数器的置数端，于是计数器停止计数，处于预置状态，此时，同样将各自计数器数据端D0、D1、D2、D3和输出Q0、Q1、Q2、Q3对应相连，则输入也就是输出，从而使计数器对脉冲不起作用。电路的其他部分不变。4电路主要部分的仿真图电路的整体原理图如图3所示。图3 整体原理图4.1 整形电路部分图（3）方案整体原理图整形电路部分4.2 计数器部分由于EWB软件中没有74LS193和四位全加器，这里使用方案二的部分，且用半加器代替全加器。具体如图4所示。图4 整体原理图计数器部分4.3 电子绳部分图5 整体原理图电子绳部分4.4显示胜负部分显示胜负部分的开始效果图和比赛过程中的效果图分别如图6和7所示。图6 整体原理图显示胜负开始效果图图7 方案整体原理图比赛过程中5总结通过此次课程设计作业，我学会了很多在课堂上学不到的东西，在此次电子拔河游戏的设计过程中，我了解到很多在网上查到的资料里的元器件和在软件上仿真的元器件有很大差别，同一个元器件，proteus软件里可能没有仿真原理图，因此要改选有可以仿真的元器件，还有在设计的过程中一定要参考已经做成功的案列，明白自己设计的不足，比如做整形电路时，一定要注意逻辑元器件的选择和选取，有很多无用的线可以舍弃，更有一些重要的线不能弃掉，一开始在绘制原理图时，绘制的版本和网上其他小组有很大不同，但通过计较，检查