华北电力大学-电子课设-17灯电子拔河游戏机

课程设计(综合实验)报告(2014--2015年度第1学期)名称：电子技术综合实验题目：电子拔河游戏机院系：电气与电子工程学院班级：学号：学生姓名：指导教师：设计周数：一周成绩：日期：2015年01月08日课程课程设计（综合实验）报告1《电子技术》综合实验任务书一、目的与要求1.目的1.1课程设计是教学中必不可少的重要环节，通过课程设计巩固、深化和扩展学生的理论知识与初步的专业技能，提高综合运用知识的能力，逐步增强实际工程训练。1.2注重培养学生正确的设计思想，掌握课程设计的主要内容、步骤和方法。1.3培养学生获取信息和综合处理信息的能力、文字和语言表达能力以及协作工作能力。1.4提高学生运用所学的理论知识和技能解决实际问题的能力及其基本工程素质。2.要求2.1能够根据设计任务和指标要求，综合运用电子技术课程中所学到的理论知识与实践技能独立完成一个设计课题。2.2根据课题需要选择参考书籍，查阅手册、图表等有关文献资料。要求通过独立思考、深入钻研课程设计中所遇到的问题，培养自己分析、解决问题的能力。2.3进一步熟悉常用电子器件的类型和特性，掌握合理选用的原则。2.4学会电子电路的安装与调试技能，掌握常用仪器设备的正确使用方法。利用“观察、判断、实验、再判断”的基本方法，解决实验中出现的问题。2.5学会撰写课程设计总结报告。2.6通过课程设计，逐步形成严肃认真、一丝不苟、实事求是的工作作风和科学态度，培养学生树立一定的生产观点、经济观点和全局观点。要求学生在设计过程中，坚持勤俭节约的原则，从现有条件出发，力争少损坏元件。2.7在课程设计过程中，要做到爱护公物、遵守纪律、团结协作、注意安全。二、主要内容共有8个既有学习价值又有一定的实用性和趣味性的设计课题，学生根据自身情况自由选择其中之一。1.移位寄存器型彩灯控制器2.智力竞赛抢答器3.电子拔河游戏机4.交通信号灯控制器5.数字电子钟6.电子密码锁7.电子秒表8.数字电子钟（硬件）课程课程设计（综合实验）报告2三、进度计划序号设计(实验)内容完成时间备注1设计内容讲解、学习资料查找方法半天2发放材料、清点材料、熟悉各种元器件半天3查找资料、设计电路、绘制总体电路草图1天4电路组装并调试或在Multisim上绘制电路图、仿真并调试2天5验收、撰写实验报告1天四、设计（实验）成果要求1.学生根据所选课题的任务、要求和条件进行总体方案的设计，通过论证与选择，确定总体方案；然后对方案中单元电路进行选择和设计计算；最后画出总体电路图。2.预设计经指导教师审查通过后，学生即可向实验室领取所需元器件等材料，在面包板上组装、调试电路，使之达到设计指标要求。3.在Multisim软件平台上学生可直接设计、仿真和实现，直至达到设计要求。五、考核方式综合以下指标评定课程设计总成绩：优、良、中、及格和不及格。1.设计方案的正确性与合理性；2.实验动手能力(安装工艺水平、调试中分析解决问题的能力以及创新精神等)；3.总结报告；4.答辩情况(课题的论述和回答问题的情况)；5.设计过程中的学习态度、工作作风和科学精神。学生姓名：指导教师：年月日课程课程设计（综合实验）报告3目录一、课程设计(综合实验)的目的与要求..............................................4二、设计框图及电路系统概述............................................................4设计方案....................................................................................4三、各单元电路的设计方案及原理说明、参数计算...........................5各部分电路的设计......................................................................5四、调试过程及结果分析...................................................................8五、设计、安装及调试中的体会......................................................101.实验结论...............................................................................102.总结.......................................................................................10六、参考文献...................................................................................10课程课程设计（综合实验）报告4一、课程设计(综合实验)的目的与要求电子拔河游戏机是一种能容纳甲乙双方参赛或甲乙双方加裁判的三人游戏电路。由一排小灯泡表示拔河的“电子绳”。由甲，乙二人通过按钮开关使发光的小灯泡向自己一方的终点移动，当亮点移到任何一方的终点时，则该方获胜，连续比赛多局以定胜负。1.由裁判下达比赛开始命令后，甲乙双方才能输入信号，否则，由于电路具有自锁功能，使输入信号无效。2.“电子绳”至少有17个小灯泡构成，裁判下达“比赛开始”命令后，位于“电子绳”中点的小灯泡发亮。甲，乙二人通过按钮开关使发光的小灯泡向自己一方的终点移动，并阻止其向对方延伸。当点亮的小灯泡到达某一方的终点是，该方获胜。此时通过自锁功能锁定电路，使输入不再有效，必须由裁判再次发出“比赛开始”命令时方能开始下一次比赛。3.某方赢一次，由记分电路自动给该方加分一次，通过多次比赛以定胜负。二、设计框图及电路系统概述1.设计方案（1）如图所示，甲乙通过信号输入电路中各自的开关的闭合，输入信号。主要元件有开关。（2）控制电路中包括裁判的控制信号，以及一局结束后自动锁住的信号来控制甲乙的输入信号是否有效。主要元件有锁存器和触发器。（3）计数器主要是实现对甲乙信号的加减运算。本实验方案是通过两个74LS192双时钟可逆十进制计数器来实现的。（4）译码器为了实现计数器的信号在17个指示灯组成的电子绳上显示。并且一方赢的指示灯的信号还能反馈的主控制电路中，使甲乙输入信号无效。译码器中主要用3个74LS1383线-8线译码器组成。（5）甲方、乙方得分累计和显示甲乙各自的得分数，通过判断首尾指示灯信号产生的下降沿，来计算和显示。其中用74LS192双时钟可逆十进制计数器来计数，用七段数码显示器来显示双方的得分。课程课程设计（综合实验）报告5三、各单元电路的设计方案及原理说明、参数计算各部分电路的设计（1）计数器的设计：由加减计数器构成，加减两端分别接控制门的两个输出端，若当甲有效时，就进行加计数，乙有效时则减计数。实验中用2片74LS192级联。用双时钟二进制同步可逆计数器74LS192构成，它有2个输入端，4个输出端，能进行加、减计数。通过编码器来控制电平指示灯的显示，加计数时向右移动，进行减计数时，向相反方向移动。电路图如下：74LS192的功能表如下：2片74LS192的级联电路如下所示课程课程设计（综合实验）报告6（2）控制电路电路设计：控制电路：主要由2个JK触发器和一个锁存器构成。初始状态通过JK触发器的R端复位，锁存器输出都为1。甲或乙按两回开关则相应的一端变为0，由于波形发生器的方波频率远高于甲乙按开关的频率，所以变为0的一端会因为JK触发器R端的复位而立刻再变为1，及产生一个脉冲。74LS12有两端分别接电子绳最两边的灯泡，有一方获胜，74LS12就会有一个0输入，输出为1，R端无效，锁存器作用使甲乙输入无效。电路图如下图所示：课程课程设计（综合实验）报告7（3）译码电路和电子绳：由3个3线－8线译码器74LS138构成。译码器的输出Y0～Y16中选17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1001，Y9输出为0，中心处指示灯首先点亮，当编码器进行加法计数时，亮点向左移，进行减法计数时，亮点向右移。电路图如下图所示：课程课程设计（综合实验）报告8（4）显示部分：主要由两个74LS192计数器构成，两个74LS192的UP端分别与1灯和17灯相连。当1灯或17灯亮时，计数器计数器计数并且通过数码管显示。由单刀双掷开关控制清零。电路图如下：另一方的电路是对称的四、调试过程及结果分析课程课程设计（综合实验）报告9整体电路图课程课程设计（综合实验）报告10五、设计、安装及调试中的体会1.实验结论：本课题所设计的拔河游戏机中，由17个电平指示灯组成“电子绳”作为主体，由RS触发器输出动作信号，由可逆计数器74LS192构成编码电路，由译码器74LS138构成译码器电路，由计数器74LS192作为胜负的显示。裁判有两个控制开关，分别控制游戏开始和分数清零。选手各有一个控制开关。对实验进行分过程解决。2.总结：这次课程设计中遇到了很多的问题，但是通过自己的努力解决问题后，发现我的收获非常大。几乎在每一个设计板块都有难点。（1）在控制电路上，开始不知道电子拔河的关键是什么。在查阅相关的资料和参考文献后，拔河的控制电路主要就是考虑信号在传输路径上的延时，并且利用这个延时产生的上升沿来得到计数的信号。（2）在计数电路上，我开始考虑的是使用一片74LS193，能够16进制加减计数，但是后来发现这种方案不行，因为后面17个灯，就无法给出17个信号。于是改用2片74LS192级联。（3）在译码器电路上，我开始考虑的是使用2片74LS138级联，后来发现不合适，因为要有17个输出，于是采用3片74LS138级联，从中选出17个灯作为输出，从而能够很好地满足要求。（4）在答辩过程中，我使用了两个与非门连接的RS触发器，老师让我思考用两个或非门能不能实现或非门，我在在相同的连接方式下在输入和输出端各家了一个非门，成功实现了RS触发器。（5）方针是出现了连续输入信号，小灯泡亮灭不移动的现象，我用示波器观察了产生脉冲的波形，发现有时按键连续动作时没有产生相应的脉冲，可能是由于灵敏度不够的原因，不能在开关动作的瞬间产生脉冲。此次拔河游戏机课程设计，我仍体会颇深。从中学到很多的东西，不仅巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。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，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，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很多的不足，自己知识的很多漏洞，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固。遇到不懂的问题时，利用网上和图书馆的资源，搜索查找得到需要的信息。六、参考文献[1]孙淑艳·电子技术综合实验·中国电力出版社·第一版·2010[2]李月乔·数字电子技术基础·中国电力出版社·第一版·2008电子拔河游戏机.ms12