电子技术课程设计 拔河游戏

电子技术课程设计-拔河游戏机 学院： 专业、班级：姓名：同组者：学号：指导教师： 目 录一、设计任务与要求.2二、总体框图2三、选择器件.3 1、器件清单.3 2、器件说明.3四、功能模块.71、部分模块实现8 2、控制电路93、胜负显示9 4、复位.10五、总体设计路图11六、实验总结13 拔河游戏机一、 设计任务与要求拔河游戏机用9个电平指示灯排列成一行，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。移到任一方终端指示灯点亮，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。最后，显示器显示胜者的盘数。二、 总体框图按键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、原理图 首先由防抖动开关将输入脉冲送往整形电路里，经整型电路，使脉冲变宽并且延时后经选择开关送往可逆计数器上，并进行加减计数，使输出信号接到4线16线译码器CC4514上。通过与非门组成的控制电路将信号控制，并送到译码器上，从而在计数器上显示出胜负，胜为高电平“1”，负为低电平“0”。我们组由两个人组成，共同完成此次设计。我负责原理图上控制电路、取胜计数器、复位模块三部分。首先控制电路由74LS00与非门、74LS86异或门构成，译码器由CC4514器件充当，译码器输出接9个发光二极管，其中中间一个发光二极管作为中心线显示，当游戏准备阶段时，中心线上的发光二极管发亮，其他的不发亮。当完成一次比赛时会在计数器上记下胜的一方的次数。计数器由CC4518器件组成，当要重新开始比赛时，按下复位开关将所有取胜次数清零，并重新开始计数。复位是在可逆计数器74LS193上实现，最后在取胜显示器上显示出具体数字。三、 选择器件1、器件清单 1.数字电路实验箱 1台2.数字万用表 1块3.双踪示波器 1台4.器件：CC4514 4线16线译码器 1片CC4518 双同步十进制计数器 1片74LS193 同步二进制可逆计数器 1片74LS00 四2输入与非门 3片74LS08 四2输入与门 1片74LS86 四2输入异或门 1片电阻： 1K 4个 2、器件说明本设计中所用器件说明型号 名称 主要功能CC45144线16线译码器有地址锁存CC4518双同步十进制计数器计数74LS193同步二进制可逆计数器加减计数74LS00四2输入与非门逻辑功能74LS08四2输入与门逻辑功能74LS86 四2输入异或门Y=AB 下边就我用到的器件功能、管脚图一一介绍以下。首先我用到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; 74LS86四2输入异或门;74ls00是常用的2输入四与非门集成电路，作用就是实现一个与非门。74LS08和74LS00的管脚图和真值表如图3、4Vcc4B4A4Y3B3A3Y _1413121110 9 8Y = AB ） 2输入四正与非门 74LS00 1 2 3 4 5 6 7 1A1B1Y2A2B2YGND74LS00引脚图74LS00真值表： A B YA1B=1Y=0A0B=1Y=1A1B=0Y=1A0 B=0Y=1Vcc4B4A4Y3B3A3Y _1413121110 9 8Y = AB ） 2输入四正与非门 74LS00 1 2 3 4 5 6 7 1A1B1Y2A2B2YGND74LS08引脚图74LS08真值表：ABY000010100111 74ls86管脚图及真值表如下:74LS86管脚图 Vcc 4B 4A 4Y 3Y 3B 3A 14 13 12 11 10 9 8 ） _ _ 1 2 3 4 5 6 7 Y=AB+AB 1A 1B 1Y 2Y 2A 2B GND 74ls86真值表ABY000011101110 由于在实验室没有CC4514译码器，由于设计的需要，我们经查阅资料，用74LS138译码器代替CC4514，所以将九个发光二极管改变为七个，功能没有改变，下边将两个器件管脚图对比一下74LS138管脚图 74LS138真值表 CC4515管脚图CC4518管脚图 CC4518双十进制计数器引脚排列如图1CP、2CP时钟输入端1R、2R清除端1EN、2EN计数允许控制端CC4518功能表下表输 入输出功能时钟CP清零RD使能EN1全部为001加计数000保持00010四、功能模块可逆计数器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，经整形后分别加到可逆计数器上，可逆计数器输出的代码经译码器译码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，使这一状态被锁定，而对输入脉冲不起作用。如按动复位键，亮点又回到中点位置，比赛又可重新开始。将双方终端指示灯的正端分别经两个与非门后接到2个十进制计数器CC4518的使能端EN，当任一方取胜，该方终端指示灯点亮，产生1个下降沿使其对应的计数器计数。这样，计数器的输出即显示了胜者取胜的盘数。1、 部分模块实现首先由与门74LS08和与非门74LS00构成整型电路，用四个74LS00与非门组成两个防抖动开关A,B.使输出脉冲接到74LS193可逆计数器上，它有两个输入端，四个输出端，使输入脉冲进行加减计数。由于电路实验室没有可逆计时器74LS193，经我们分析讨论，用74LS192代替74LS193可逆计数器。能使电路正常工作。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。可逆计数器输出的信号接到4线16线译码器CC4514上，从而使输出Y0Y15中选9个接到电平指示器上。准备阶段时Y0为亮点，其他不亮，当开关A关上时，亮点逐渐向右移动，当开关B关上时，亮点向左移动，比赛开始时，看A，B开关哪个先关上，最后显示那方为胜。 由于实验室没有CC4515译码器，经我们多次试验并在 老师指导下，在连电路图时，用CC138译码器代替。由七个输出端代替九个，并实现了结果。如下图 图2，部分功能模块2.控制电路：由异或门74LS86和与非门74LS00构成，其作用是指示出谁胜谁负。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。假如当亮在最右端时，图中Y7为低电平，Y9为高电平。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74LS193计数器的置数端 ，LD为低电平有效，于是计数器停止计数，处于预置状态，由于计数器数据端D0、D1、D2、D3和输出Q0、Q1、Q2、Q3对应相连，输入也就是输出，从而使计数器对脉冲不起作。当Y7为亮点时Y9不亮时，Y7为高电平，Y9为低电平，经异或门74LS86时，输出为高电平1，再经74LS00与非门后，输出为低电平0.进入74LS193，低电平有效。实现控制电路作用。在控制电路模块中，出现了不少问题，在仿真时由于电路部分连接有问题，一开始当亮点移到胜者一方时控制电路不起作用，亮点自动跳到另一方上：在反复试验中，有部分电路连接错误，由于实验室没有CC4514译码器，用74LS138代替，管脚连接控制部分时出现错误导致了失败。在我们的细心查找下，和老师的指导下，我们终于发现了错误之处，并改正。经调整，仿真成功。控制部分起到预想目的。在这块电路连接中充分在证明在连接电路时必须认真细心地搞清楚器件管脚分布。如下图：。 3.胜负显示：胜负显示是此次设计中最能表示实验成功与否的关键。由计数器CC4518和译码显示器构成，能使人一目了然地看清实验结果，将双方终端指示灯正极经与非门输出后分别接到2个CC4518计数器的EN端，CC4518的两组4位BCD码分别接到实验箱中的两组译码显示器的8、4、2、1插孔上。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。当实验准备阶段时，译码器的显示数为零，当一次比赛结束时，在相应胜的一方会加1，假如A、B双方比赛，如定位3局2胜制，若A胜2局，即在A方的一边，译码器上会显示2，使人清楚地知道比赛胜负的结果。 下图是显示胜负的仿真图，当亮点向左右每移动一次，也就是 每局的胜负，在计数器上就有显示，下图是左边胜7局，右边胜4局的显示。 4.复位：复位模块在此电路上功能虽小，但作用甚大，如果将此电路比作一个人的话，然而复位部分即为人的大脑。它在电路中控制每次开赛的清零作用。74LS193的清零端CR接一个电平开关，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。每次重新开赛时都会用到它。仿真图如下： CC4518的清零端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。当一次胜负表现时，要进行下一局时亮点一直保持在胜者一方，只有将CC4518的清零端RD，开关摁一下，亮点会自动跳到中心线上，为下一局做好准备。 每块模块都有各自独特的作用。了解每个器件的工作原理和特性时仿真和连线的必要前提。 通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固。四、总体设计电路图拔河游戏机用9个电平指示灯排列成一行，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。移到任一方终端指示灯点亮，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。最后，显示器显示胜者的盘数。可逆计数器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，经整形后分别加到可逆计数器上，可逆计数器输出的代码经译码器译码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，使这一状态被锁定，而对输入脉冲不起作用。如按动复位键，亮点又回到中点位置，比赛又可重新开始。将双方终端指示灯的正端分别经两个与非门后接到2个十进制计数器CC4518的使能端EN，当任一方取胜，该方终端指示灯点亮，产生1个下降沿使其对应的计数器计数。这样，计数器的输出即显示了胜者取胜的盘数。六、实验总结第一，由于方案选择中在仿真时没有74LS193器件，74LS193的功能与74LS192的功能一致，所以用74LS192代替74LS193并进行仿真，在第一次仿真中，由于整形电路的那块中，使用74LS08与门和74LS00与非门，由于脉冲当输入与门中，与非门中经理论分析不用74LS08与门对电路没有影响和74LS00连接变为74LS04与非门，理论成立。但是在仿真过程中发光二极管上的亮点变化不明显，当加上74LS08器件时能在仿真中清晰地看清亮点的左右移动。说明74LS08在电路中起到延迟脉冲的作用，因此不可忽视。第二，由于器件的替换，使得在连接电路图时遇到了不少麻烦，电路的原理没有改变，但是结果不同。用74LS138代替CC4514译码器，使得输出时由YO至Y9变为Y0至Y7，电路器件多，难免在电路的连接过程中信号受到干扰。所以在实验中证明了一切。第三，对我们而言，知识上的收获重要，精神上的丰收更加可喜。挫折是一份财富，经历是一份拥有。这次实习必将成为我人生旅途上一个非常美好的回忆！第四，通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固。总之，通过这次课程设计，在老师的认真知道下，使我从构思原理到器件选择，到功能仿真，再到连接电路图一步步走来。为期三个星期的课程设计使我们收获甚多，在实践过程中，发现了不少问题，反思了在课堂上认真听见的必要性。通过一个个问题的出现，一个个问题的解决，最终使这次设计圆满成功。我也第一次获得了成功的喜悦。非常感谢老师的耐心知道，也感谢学校给我们这次实践的机会。13