电子技术基础设计报告简易拔河游戏机

1西北工业大学课程设计报告题目:简易拔河游戏机学院:班级:学生（学号）:学生（姓名）:学生（学号）:学生（姓名）:日期:2011年12月29日2摘要我们设计的是模拟拔河游戏机，通过两个按键开关，以按键快慢来表示用力的大小，以七个LED灯表示绳子。开始时，中间的LED灯亮，表示绳子的中点，当其中一人获胜，即出现最边端的LED灯亮的情况后，锁定两个按键，按复位键后，解除锁定，数码显示管显示胜局数。我们设计的拔河游戏机是五局三胜制（可预置M局N胜制），当其中一方先胜三局后比赛结束，此时，按键锁定并且LED灯依次循环亮灭表示比赛结束，复位键按下之后才可以进行新一轮的比赛。关键词：拔河游戏机、闪烁、锁定、复位3目录一、课程设计目的•••••••••••••••••••••••••4二、设计任务与要求••••••••••••••••••••••••4三、方案设计与论证••••••••••••••••••••••••4四、单元电路设计与参数计算•••••••••••••••7五、电路的安装与调试••••••••••••••••••••••13六、遇到问题的解决方法••••••••••••••••••••14七、结论与心得•••••••••••••••••••••••••••14八、参考文献•••••••••••••••••••••••••••••164课程题目：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、实验任务与要求1）实验任务：自选设备和主要原器件，设计一个完整的拔河游戏机。2）实验要求：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为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、方案设计与论证5总体思路：通过两个按键产生相应的CP脉冲（可以选择55单稳态电路对CP脉冲进行优化），分别通过两个计数器来统计脉冲数，将两个脉冲数运用减法器，产生差值信号，将差值信号接数据选择器（后面将要判断选择该信号还是循环信号），通过数据选择器后接译码器，译码器输出端对应相对的LED灯，而最边缘的两个LED灯输入作为新的CP脉冲信号，通过新的计数器来统计胜局数，并且这两个LED灯的输出端反馈到起始时的计数器来锁定按键。当记录胜局的计数器达到N局后（设为M局N胜制），通过输出端反馈来控制选择器，选择循环信号，使LED灯循环亮灭并锁定两个按键。用复位开关控制，起始时的两个计数器，用来判断是否开始游戏。设计图如下图所示，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。6两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7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。经过以上分析决定选择方案二。电路主体电路如下图所示01234567BIN/OCT421&74LS138STcSTbSTaA2A1A011+5V当X=Y，选择2进制计数器数据33PQCICoF074LS28313F1F2F32选1数据选择器电路A02进制计数电路74LS157A3A2A1A0B3B2B1B0210210111CTCTCRLDCoCTRDIV16CT54/74161PT1CPD3Q31210D2D1D0Q2Q1Q0CTCTCRLDCoCTRDIV16CT54/74161PT1CPD3Q31D2D1D0Q2Q1Q0按键抖动消除电路(555单稳电路)ACTCTCRLDCoCTRDIV16CT54/74161PT1CPD3Q31D2D1D0Q2Q1Q0CTCTCRLDCoCTRDIV16CT54/74161PT1CPD3Q31D2D1D0Q2Q1Q0按键抖动消除电路(555单稳电路)B&+5V(移动闪烁用)单稳/反相电路A拔河结束封锁计数B拔河结束封锁计数单稳/反相电路计数电路译码电路单稳/反相电路计数电路译码电路四位2进制全加器电路2进制比较器电路预置数电路XXXXYYYYX=Y四、单元电路设计与参数计算比较、求差值、求补码、译码和显示电路如下81、编码电路通过两个按键产生计数器的CP脉冲，这里我们选择的是74LS161，01234567BIN/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74LS157A3A2A1A0B3B2B1B02102101119输出端接到74LS283的输入端，将两个数据进行比较。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=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=00012、整形电路消除抖动电路原因：10方法：（1）利用55定时器的单稳态电路62154837555(1)R10.1μFK+5V5k（2）利用55定时器的多谐振荡电路5V555_VIRTUALGNDDISOUTRSTVCCTHRCONTRI0.1µF20MΩ20MΩ0.01µF113、译码电路选用3-8线译码器。译码器的输出接七个发光二极管，由刚才的编码过程可知Q4不接二极管，其余输出端利用卡诺图可知对应哪个LED灯。比赛开始事，中间LED亮。4、控制电路为指示出谁胜谁负，需用一个控制电路。当亮点移到任何一方的终时，判该方为胜，此时双方的按键都无效（被锁定）。此电路可用74LS08（与门）实现。将双方终端的低电平接至与门的两个输入端，当获胜一方为“0”时，与门输出为“0”，此信号送至两个74LS161的置数端ET，于是计数器停止计数，处于预置状态，由于计数器数据端和输出端对应连接，输入就是输出，从而计数器对输入脉冲不起作用。在比赛结束时，由于需要使LED灯依次闪烁，则在编码器与译码器之间需要接入数据选择器。在运行时，通过胜负显示输出端通过与门和或门（74LS32）来控制数据选择器的地址端。当正常比赛时，选择器选择74LS283的输出信号，当有一方完成N局后，通过记录胜局的74LS161输出端信号，利用与门和或门，选择七进制计数器的输出端信号，这样即可完成控制电路。如下图所示125、胜负显示胜负显示由计数器74LS161和译码显示器构成。将双方终止指示灯正极输出后分别接到2个74LS161计数器的CP信号输入端，74LS161的两组8421BCD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，该方的终端指示灯发亮，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位数的级联。6、复位两片74LS161的清零端接一个电平开关，作为一个开关的控制，进行多次比赛所需要的复位操作，使亮点返回中心点。利用实验箱的电源开关，作为显示器的复位，来控制胜负计数器使其重新计数。总电路图如下图所示，13五、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。当我们练好之后，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，他们都可以正常显示。接下来检查当比赛结束时，用于封锁电路的输出是否正确，经过检查发现显示不正确，仔细检查了它的每个管脚之后，原来是有个衔接差了，改过之后连接正确了。这样，其中的一般电路连好了，我们也松了一口气了。然后就是检查另一半电路的问题了，经过连接cp脉冲的检查发现拔河功能能够正常实现。接下来就是整个电路的对接了，对接也没有问题。但是在比赛结束后，LED灯全亮，没有发生闪烁。然后，我们就检查了555多谐振荡器的输出，发现它一直输出的是高电平。检查了半天，电路的连接一点儿也没有问题。我实在不知道该怎么办了，就去问老师了，老