数电电子拔河机实验报告.docx

数字电子技术基础综合性实验 设计题目：电子拔河游戏机 班级：电力实1102组员：尹献杰 庞 曼 蓝 峥 王雪松 孙永健 李卓桁一、设计要求电子拔河比赛游戏机供2人玩耍。由一排LED灯表示拔河的“电子绳”，初态时中间的LED亮，比赛时双方通过按扭使中间亮的LED向己方移动，当亮至某方最后一个LED时，该方获胜，并记分。双方按键分别控制LED灯的左移和右移。（1）比赛开始，由裁判下达比赛“开始”命令后，双方才能输入信号，否则电路自锁，输入信号无效。（2）“电子绳”由9个（或15个）LED构成，裁判下达比赛“开始”命令后，位于中间的LED亮。甲乙双方通过按键输入信号，使发亮的LED向自己一方移动，并能阻止其向对方移动。当自己一方终点LED亮时，表示比赛结束。此时电路自锁，保持当前状态不变，除非由裁判使电路复位。2扩展发挥（1）增加计分电路，双方记分电路分别用一位数码管对得分进行累计，在每次比赛结束时能自动加分。二、实验器件：CC4514 4线16线译码器 CC4518 双同步十进制计数器 74LS193 同步二进制可逆计数器 74LS00 四2输入与非门 74LS08 四2输入与门 74LS02 四2输入异或门 三、设计思路（1）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。（2）当一局比赛结束，即发亮的LED移动某一方的终点时，由点亮该终点灯的信号使电路封锁加/减脉冲信号的作用，既实现电路的自锁，使加/减脉冲无效。同时，使电路自动加分。（3）控制电路部分应能够控制由振荡器产生的脉冲信号进入计数器的加/减脉冲输入端，其进入方向由参赛双方输入的按键信号决定。设计原理框图如图1所示 图1 拔河游戏机的原理框图。 电路框图如图2所示图2 拔河游戏机的电路框图四、各部分电路的实现 1整形电路：2.计数电路：74LS193是双时钟4位二进制同步可逆计数器。 74LS193的特点是有两个时钟脉冲（计数脉冲）输入端CPU和CPD。在RD=0、LD1的条件下，作加计数时,令CPD1,计数脉冲从CPU输入；作减计数时，令CPU1，计数脉冲从CPD输入。此外，74LS193还具有异步清零和异步预置数的功能。当清零信号RD1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RD0,LD0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3. 译码电路：由4线16线译码器CC4514构成。译码器的输出Y0Y15中选出15个接电平指示灯，电平指示灯的负端接地，而正端接译码器；这样，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。4.胜负显示电路CC4518双四位异步BCD码加法计数器Cr：异步清零端（复位端），高电平有效。CP，EN：计数器工作状态控制与时钟脉冲输入端。QD，QC，QB，QA ：计数器四位数据输出端。CC4518逻辑功能如下表所示。输入输出CrCPENQDQCQBQA清零1XX0000计数01BCD码加法计数保持0X0保持计数00BCD码加法计数保持01X保持（1）将来关C置高，通过CC4518的清零端RD使数码管显示为 0。在总电路中，使甲乙双方比赛之前，完成复位的作用。（2）将C置低，使CC4518进入计数功能，当通过开关A给左边的CC4518加脉冲时，经过它的计数功能，它所接的译码显示器开始显示数据，从0加到9。在总的电路中，CC4518的脉冲是通过乙方的最左端的发光二极管发光来给的，故当乙方最左端的二极管发光使，乙方的胜负显示器上便会加数，来说明乙方获胜。（3）将C置低，使CC4518进入计数功能，当通过开关B给右边的CC4518加脉冲时，经过它的计数功能，它所接的译码显示器开始显示数据，从0加到9。在总的电路中，CC4518的脉冲是通过甲方的最右端的发光二极管发光来给的，故当甲方最右端的二极管发光使，甲方的胜负显示器上便会加数，来说说明甲方获胜。五、电路的Multisim实现上面的开关负责一方胜利后进行复位，之后灯又回到中间，可以开始下一轮的比赛；下面的开关负责积分的复位。五设计总结：拔河游戏机共有15个发光二级管，开机后只有中间一个发亮，以此作为拔河的中心线，游戏双方各持一个按键，迅速地，不断地按动以产生脉冲，谁按的快，亮点就向谁的方向移动，每按一次，亮点移动一次，移到任一方终端二极管发亮，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, 用七段数码管显示胜者取胜的盘数。本实验通过设计多谐振荡器提供输入脉冲，用可逆计数器，译码器，将甲乙双方的输入转换为脉冲，再经过译码，显示译码器和七段数码管实现电路的记分功能。用开关设计的裁判可以实现电路的记分和清零功能。因74LS193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，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。需加一整形电路，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，这样就可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。整形电路由与非门和与门实现。 六实验心得与体会这次课程设计给了我许多收获。本次课程设计后我对数字电子技术的时序部分有了更进一步的理解，要把课本上所学到的知识和实际联系起来。同