西北工业大学课程设计

-1-/21-1-西北工业大学课程设计报告题目:简易拔河游戏机学院:动力与能源学院班级:07031201学生:马英博2012301728同组学生:王海强2012301735日期:2015年1月14日西北工业大学-2-西北工业大学-3-目录i.课程设计目的•••••••••••••••••••••••••4ii.设计任务与要求••••••••••••••••••••••••4iii.方案设计••••••••••••••••••••••••5iv.单元电路设计与参数计算••••••••••••••••9v.电路的安装与调试••••••••••••••••••••••16vi.遇到问题的解决方法••••••••••••••••••••17vii.结论与心得•••••••••••••••••••••••••••18西北工业大学-4-题目：简易拔河游戏机一、课程设计目的1)巩固和加深所学电子技术课程的基本知识，提高综合运用所学知识的能力；2)培养学生根据课题需要选用参考书、查阅手册、图表和文献资料的能力，提高学生独立解决工程实际问题的能力3)通过设计方案的分析比较、设计计算、元件选绎及电路安装调试等环节．初步掌握单实用电路的工程设计方法．4)提高学生的动手能力．掌握常用仪器设备的正确使用方法，学会对简单实用电路的实验调试和对整机指标的测试方法，5)了解与课题有关的电路以及元器件的工程技术规范，能按课程设计任务书的要求编写设计说明书，能正确反映设计和实验成果，能正确绘制电路固等．二、设计任务与要求一）任务：设计可用于两人进行拔河游戏的电路二）设计要求：西北工业大学-5-1）用排成一排的七个LED灯表示绳子2）用两个按键，分别为参赛的两名选手3）通过按动按键的快慢表示选手拔河力量的大小4）任何一方得胜后立即封锁按键，同时获胜方胜利局数记录值加1，直到复位按键按下后方可继续进行下一局比赛5）可预置N局M胜制；显示方式：2个一位十进制数显示。6）全场比赛结束后封锁按键，然后LED灯移动闪烁三、方案设计总体设计思路：要用排成一排的七个LED灯代表绳子，则七个LED灯中要有一个与其他的六个不一样，用点亮来表示该灯，则LED灯应与74LS138三——八译码器的输出相连。绳子移动，即LED灯的移动点亮问题，可以看出三——八译码器输入接的是一个计数器。双方拔河时，以按键的快慢来使灯的点亮左右移动，可以看出一方的按键进行加法计数，一方的按键进行减法计数。结束时，LED灯的闪烁，需要一个计数器接入74LS138的输入端，计数器的cp信号有555定时器构成的多谐振荡器提供。74LS138有两路输入信号，因此需要进行选择，所以还需西北工业大学-6-要一个2选1数据选择器来选择究竟输出哪一路信号。方案一：电路的主体部分，当选手按键时，其中一个选手的按键进行加法计数，另一个选手的按键进行减法计数，七个LED灯分别接的74LS138的3Y、2Y、1Y、0Y、7Y、6Y、5Y。两个选手控制的计数器的输出，与比赛结束后控制的计数器的输出，通过2选1数据选择器74LS157输出到74LS138的数据输入端口。74LS138的输出端3Y、5Y通过非门之后分别连到用于控制记录选手获胜局数的计数器74LS161的cp脉冲输入端口。3Y、5Y再连到选手所控制的计数器的CT端，当一局比赛结束之后，封锁计数器，及封锁选手按键，直到复位按键按下后方可进行下一局比赛。进行获胜局数统计的两个74LS161的输出分别接到全加器74LS283的输入端的A组端口、B组端口。74LS283的输出端接比较器74LS85的其中一组输入端口，与另一组输入端口的输入数值进行比较，当两组端口输入相等时，当他们之和为预制比赛局数时，封锁控制端口，同时选择74LS157的另外一路输入信号，即LED灯闪烁显示。方案二：电路的主体部分，当选手按键时，他们所控制的计数器都进行加法计数，其中一个计数值的高三位直接接到74LS283西北工业大学-7-全加器的一组输入端口的低三位，高位接0，另一个计数值的高三位求反后接到74LS283全加器的另一组输入端口的低三位，高位接1，进位输入端口接1。即用一个选手的计数值家另一个选手的计数值的补码。七个LED灯分别接的是74LS138的3Y、2Y、1Y、0Y、7Y、6Y、5Y通过非门之后的输出。两个选手控制的计数器的输出，与比赛结束后控制的计数器的输出，通过2选1数据选择器74LS157输出到74LS138的数据输入端口。74LS138的输出端3Y、5Y通过非门之后分别连到用于控制记录选手获胜局数的计数器74LS161的cp脉冲输入端口。3Y、5Y再连到选手所控制的计数器的CT端，当一局比赛结束之后，封锁计数器，及封锁选手按键，直到复位按键按下后方可进行下一局比赛。进行获胜局数统计的两个74LS161的输出分别接到两个比较强74LS85的输入端的其中一组端口，当有一个选手的获胜局数与预置数相等时就停止比赛，封锁输入端口，LED灯闪烁显示。分析：因为要求即能进行加法计数，用能进行减法计数时，需要用到可逆计数器，考虑到这个电路比较复杂，同时又因为进行N局M胜制的过程中，方案一中的全场比赛结束的控制电路要求就算其中一名选手已获胜M局还是必须打满N局，才能结束比赛。而方案二中在比赛一方获胜M局之后就会结束所有比赛。西北工业大学-8-经过以上分析决定选择方案二。电路主体部分的结构示意图：西北工业大学-9-四、单元电路设计与参数计算1）电路原理图0123765译码电路A选手计数电路按键消抖动电路AB选手计数电路按键消抖动电路B比较、求差值、求补码电路高位低位低位高位控制、复位A胜局计数电路显示A胜局计数电路显示数据的比较当A=2，B=1（相当于7），则有A-B=1，用补码表示=1当A=2，B=2（相当于6），则有A-B=0，用补码表示=0当A=2，B=3（相当于5），则有A-B=-1，用补码表示=7当A=1，B=2（相当于6），则有A-B=-1，用补码表示西北工业大学-10-=7当A=2，B=2（相当于6），则有A-B=0，用补码表示=0当A=3，B=2（相当于6），则有A-B=1，用补码表示=1求取2个数的差值时，只能使用补码计算当0010-0001=0010+（1111）补码=0001当0010-0010=0010+（1110）补码=0000当0010-0011=0010+（1101）补码=1111当0001-0010=0010+（1110）补码=1111当0010-0010=0010+（1110）补码=0000当0011-0010=0010+（1110）补码=0001舍去最高位，得到所需结果，见电路比较、求差值、求补码、译码和显示电路如下：0123765译码电路AB西北工业大学-11-01234567BIN/OCT421&74LS138STcSTbSTaA2A1A011+5V当X=Y，选择2进制计数器数据33PQCICoF074LS28313210F1F2F32选1数据选择器电路A02进制计数电路74LS157A3A2A1A0B3B2B1B0210210111西北工业大学-12-2）55定时器构成的多谐振荡器5V555_VIRTUALGNDDISOUTRSTVCCTHRCONTRI0.1µF20MΩ20MΩ0.01µF3）55构成的用于消除抖动的单稳触发器555_VIRTUALGNDDISOUTRSTVCCTHRCONTRI5VKey=Space5kΩ1MΩ0.1µF0.01µF西北工业大学-13-4）路的主体部分74LS161NQAQBQCQDRCOABCDENPENT~LOAD~CLRCLK74LS161NQAQBQCQDRCOABCDENPENT~LOAD~CLRCLK74LS161NQAQBQCQDRCOABCDENPENT~LOAD~CLRCLK74LS161NQAQBQCQDRCOABCDENPENT~LOAD~CLRCLK0Key=A0Key=B1Key=C74LS283NSUM_4SUM_3SUM_1SUM_2C4B4A4B3A3B2A2B1A1C074LS04N74LS04N74LS04N5V5V5V5V74LS138NY0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7ABCG1~G2A~G2B74LS157N1Y2Y3Y4Y1A1B2A2B3A3B4A4B~A/B~G74LS08N74LS04N注意：开关A和B分别接的是单稳触发器。西北工业大学-14-5）获胜局数计数及结束控制电路74LS161NQAQBQCQDRCOABCDENPENT~LOAD~CLRCLK74LS161NQAQBQCQDRCOABCDENPENT~LOAD~CLRCLK74LS47NABCDOAODOEOFOCOBOG~LT~RBI~BI/RBO74LS47DABCDOAODOEOFOCOBOG~LT~RBI~BI/RBOABCDEFGCAABCDEFGCA5V5V5V5V1kΩ1kΩ74LS85NA2B2A1B1OAGTBA0B0A3B3OAEQBOALTBAEQBALTBAGTB74LS283NSUM_4SUM_3SUM_1SUM_2C4B4A4B3A3B2A2B1A1C01Key=20Key=30Key=40Key=574LS85NA2B2A1B1OAGTBA0B0A3B3OAEQBOALTBAEQBALTBAGTB74LS32N74LS04N接74LS157的选择端口接74LS138的输出端口5Y接74LS138的输出端口3Y西北工业大学-15-6)总体电路图74LS161NQAQBQCQDRCOABCDENPENT~LOAD~CLRCLK74LS161NQAQBQCQDRCOABCDENPENT~LOAD~CLRCLK74LS161NQAQBQCQDRCOABCDENPENT~LOAD~CLRCLK74LS161NQAQBQCQDRCOABCDENPENT~LOAD~CLRCLK0Key=A0Key=B1Key=C74LS283NSUM_4SUM_3SUM_1SUM_2C4B4A4B3A3B2A2B1A1C074LS04N74LS04N74LS04N5V74LS138NY0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7ABCG1~G2A~G2B5V5V74LS157N1Y2Y3Y4Y1A1B2A2B3A3B4A4B~A/B~G74LS161NQAQBQCQDRCOABCDENPENT~LOAD~CLRCLK74LS08N74LS161NQAQBQCQDRCOABCDENPENT~LOAD~CLRCLK74LS161NQAQBQCQDRCOABCDENPENT~LOAD~CLRCLK74LS47NABCDOAODOEOFOCOBOG~LT~RBI~BI/RBO74LS47DABCDOAODOEOFOCOBOG~LT~RBI~BI/RBOABCDEFGCAABCDEFGCA5V1kΩ1kΩ5V5V1Key=D74LS85NA2B2A1B1OAGTBA0B0A3B3OAEQBOALTBAEQBALTBAGTB74LS283NSUM_4SUM_3SUM_1SUM_2C4B4A4B3A3B2A2B1A1C01Key=20Key=30Key=40Key=574LS85NA2B2A1B1OAGTBA0B0A3B3OAEQBOALTBAEQBALTBAGTB5V74LS32N74LS04N5V5V555_VIRTUALGNDDISOUTRSTVCCTHRCONTRI0.1µF20MΩ20MΩ0.01µF西北工业大学-16-五、电路的安装与调试首先领取电路所需的元器件，按照电路图所示连接电路，我们采取的是分割之后，每个人连一半，连好之后进行整体连接。当我们连好之后，我们发现除了很大的问题。比想象中的差了好多。我们线检查了电源，发现好多芯片的Vcc和GND都没有连接，连上之后，虽然好了很多，但是还是不能正常完成功能，接下来我们进行电路的分块检查。首先检查数码管的显示问题，当给它们对应的数器接上cp脉冲的时候，他们