拔河游戏机课设报告

1、沈阳航空航天大学课 程 设 计（说明书）拔河游戏机的设计 学 号 班 级 学 生 姓 名 指 导 教 师 沈阳航空航天大学课 程 设 计 任 务 书课 程 名 称 数字逻辑课程设计 课程设计题目 拔河游戏机的设计 课程设计的内容及要求：一、设计说明与技术指标设计一个拔河游戏机，各项技术指标如下： 用15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； 游戏方法各持一个按键，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； 显示器显示胜

2、者的盘数。二、设计要求1在选择器件时，应考虑成本。2根据技术指标，通过分析计算确定电路和元器件参数。3画出电路原理图（元器件标准化，电路图规范化）。三、实验要求1根据技术指标制定实验方案；验证所设计的电路，用软件仿真。2进行实验数据处理和分析。四、推荐参考资料1. 彭介华.电子技术课程设计指导M.北京：高等教育出版社2. 孙梅生，李美莺，徐振英. 电子技术基础课程设计M. 北京：高等教育出版社3. 梁宗善. 电子技术基础课程设计M. 武汉：华中理工大学出版社4. 张玉璞，李庆常. 电子技术课程设计M. 北京：北京理工大学出版社5. 谢自美.电子线路设计·实验·测试（第二版）

3、M.武汉：华中科技大学出版社五、按照要求撰写课程设计报告成绩评定表：序号评定项目评分成绩1设计方案正确，具有可行性，创新性（15分）2设计结果可信（例如：系统分析、仿真结果）（15分）3态度认真，遵守纪律（15分）4设计报告的规范化、参考文献充分（不少于5篇）（25分）5答辩（30分）总分最终评定成绩（以优、良、中、及格、不及格评定）指导教师签字： 2016 年 月 日一、概述 随着现代科技的不断发展，人们的生产生活水平也在不断提高。与此同时，各式各样的仪器设备、新型家电产品都在不断出现，丰富着人们的生活，为人们排忧解难，娱乐身心。拔河游戏机就是一种综合性、趣味性的试验，它结构简单，易安装与调

4、试，是生产或者自行制作的最佳选择。 本课程设计的内容是由信号发生器电路、可逆计数/译码器电路、胜负显示电路和控制电路四部分组成设计的一款电子拔河游戏机。信号产生电路通过开关选择接地还是接电源产生的脉冲，经过由与非门和与门组成的RS触发器整形电路整形后脉冲信号。可逆计数/译码电路中的计数器采用集成芯片二进制可逆计数器74ls192，译码器采用集成芯片4线16线译码器CC4514。由脉冲变化来控制9个发光二极管的亮灭，从而模仿现实生活中拔河的要求，并由计数器CC4518记录下两边的比分，在显示器上显示。经调试仿真效果均达到课程设计要求。二、方案论证 设计一个拔河游戏机，要求由15个指示灯排成一行，

5、开机之后只有中间一个电平指示灯亮，以此作为拔河的中心线。可逆计数器原始状态为0000，经译码后输出中间的电平指示灯亮。游戏双方各持一个按键，迅速地、不断地按动产生脉冲信号，谁按得快，亮点向谁方向移动，每按一次，亮点移动一次。移到任一方终端指示灯点亮，这一方就获胜，此时双方按键均无作用，输出保持，只有经裁判复位后才使亮点恢复到中心线。当一局比赛结束后，由点亮终点灯的信号使电路封锁加减脉冲信号的作用，即实现电路自锁，使加减脉冲无效。同时，使计分电路自动加分。当比赛结束后，裁判可以让计分显示器清零。控制电路部分应能控制由振荡器产生的脉冲信号进入计数器的加减脉冲的输入端，其进入方向则由参赛双方的按键信

6、号决定。系统原理框图如图1所示。按键A,B整形电路选择开关可逆计时器取胜计时器取胜显示译码器中心线显示控制电路复位图1 拔河游戏机电路的原理框图三、电路设计1.编码电路由同步十进制可逆计时器74LS192构成，它有2个输入端，4个输出端，能进行加/减计数。编码电路如图2所示。图2 编码电路2. 整形电路整形电路由74LS08和与74LS00构成。可逆计时器74LS192的5脚和4脚分别为加计数端和减计数端，当电路要求进行加法计数时，减法计数端要求接高电平；当电路要求进行减法计数时，加法计数端要求接高电平。如果将A,B产生的脉冲直接接到编码电路，就会出现一端计数时，另一端计数输入端为低电平，从而

7、使计数器无法计数，是双方按键均无效，从而使整个电路无法运行下去。当加了这个整形电路，会使A,B在产生脉冲时，减少某一计数端计数时另一端产生低电平的可能，进一步使得拔河游戏机的每按一次键都进行有效的计数，使输出结果更加准确。整形电路如图3所示。图3 整形电路3.译码电路译码电路由4514BD构成。译码器的输出X1-X15接二极管，二极管的反相端接地，而其正向端接译码器；可知当输出为高电平的时候，二极管点亮。比赛准备，译码器输入为0000，X1输出为1，中心处的二极管先亮。当编码器进行加法计数时，亮点向右移动，减法时亮点向左移动。译码电路如图24所示。图4 译码电路4. 控制电路整个控制电路由非门

8、和或门构成，主要是指示出胜负。二极管亮点移到任意一方终端时，此电路可以判定该方为胜者方，此时双方按键均无效。非门的作用是将输入的高电平转换为低电平，将低电平转换为高电平。或门的作用是当2个输入端均为低电平时，输出位低电平；其余的都为高电平。控制电路如图5所示。图5 控制电路5. 胜负显示 由2个计数器和2个译码器构成。译码器是将4位二进制码输入译成16状态输出，传入到计数器，让计数器显示比分。及当一方获得胜利时，该方终端指示灯发亮，产生一个上升沿，是相应的计数器进行加一计数，最终可以显示双方的取胜次数。胜负显示如图6所示。图6 胜负显示6. 复位控制74LS192清零端CR接一个电平开关，作为

9、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。 4518BD清零端RD也接一个电平开关，作为胜负显示器的复位来控制胜负计数器使其重新计数。4、 性能测试1. 显示器显示测试 将电路运行，当手持A,B键的二人比分为2:3时，译码显示器的显示如图7所示（左边的译码器的显示为手持B键的人赢的盘数，右边的译码器的显示为手持A键的人赢的盘数）。图7 译码器显示2. 二极管显示测试 电路运行过程中，当A,B键都还没按时，二极管显示如图8所示。A，B键同时不断地按动产生脉冲时，当按A键的频率比B键快时，可知二极管亮点向右移动，如图9，图10所示，当按B键的频率比A键快时，可知二极管亮点向左移

10、动，如图11所示。图8图9图10 图113. 电路整体性能测试 电将电路开启时，整个电路如图12所示，最中间的二极管亮起，且译码器显示为0:0。图12当按A键的频率比B键快时，二极管亮点从中间向右移动，最终亮点到达最右端，此时在按A,B键均没用，译码器显示比为1:0，如图13所示。按下C键，可以将二极管亮点回复到最中间，如图14所示。图13图14 当按B键的频率比A键快时，二极管亮点从中间向左移动，最终亮点到达最左端，此时在按A,B键均没用，译码器显示比为1:1，如图15所示。再按下C键，将二极管亮点回复到最中间，如图16所示。图15图16 最终将译码器上的比分记录下来。此时，可以按空格键将译

11、码器归零，如图17所示，进而可以进行下一场比赛。 图17五、结论 拔河游戏机共有15个指示灯，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，谁按得快，亮点就向谁的方向移动，每按一次，亮点移动一次，移到任意一方终端指示灯发亮，这一方获胜，此时双方按键均无效，输出保持，只有经复位后才能使亮点恢复到中心线，用七段数码管显示胜者盘数。本实验通过设计多谐振荡器提供输入脉冲，用可逆计时器，译码器，将AB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74LS192是可逆计数器控制加

12、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CP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。 参考文献1 彭介华.电子技术课程设计指导M.北京：高等教育出版社2 孙梅生，李美莺，徐振英. 电子技术基础课程设计M. 北京：高等教育出版社3 梁宗善. 电子技术基础课程设计M. 武汉：华中理工大学出版社4 张玉璞，李庆常. 电子技术课程设计M. 北京：北京理工大学出版社5 谢自美.电子线路设计·实验·测试（第二版）M.武汉：华中科技大学出版社6 阎石主编：数字电子技术基础M，北京，高等教育出版社7 康华光主编：电子技术基础M,北京，高等教育出版社 8 聂典、丁伟主编：Multisim10计算机仿真M,北京，电子工业出版社附录I 总电路图附录II 元器件清单序号编号名称型号数量1导线若干2S1,S3,S4,S5单刀双掷开关43VCC+5V直流电源+5V24U28,U29译码显示器25U3同步十进制可逆计时器74LS1