拔河游戏机课程设计

12级电子信息科学与技术2班课程设计课程名称数字电子技术基础题目名称拔河游戏机专业班级12级电子信息2班学生姓名徐楚奇学号51202022022指导教师杨春兰二○一四年四月十日12级电子信息科学与技术2班1目录一设计任务书........................................................................................21.1设计课题.......................................................................................21.2设计目的.......................................................................................21.3设计任务.......................................................................................2二电路总体设计....................................................................................32.1总体设计电路框图.......................................................................32.2总体设计描述...............................................................................32.3设备及元器件...............................................................................42.4整机电路.......................................................................................52.5整机电路设计描述.......................................................................6三部分电路设计及与原理....................................................................73.1整形电路设计...............................................................................73.2编码电路设计...............................................................................83.3译码电路设计...............................................................................93.4控制电路设计.............................................................................113.5胜负显示电路设计.....................................................................123.6复位电路设计.............................................................................13四结论.................................................................................................144.1设计心得与体会.........................................................................144.2参考文献：.................................................................................15附录：................................................................................................1612级电子信息科学与技术2班2一设计任务书1.1设计课题拔河游戏机1.2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，培养严肃认知的工作作风和严谨的科学态度。2、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。3、了解与课题有关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等。4、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。1.3设计任务给定实验设备和主要元器件，按照电路的各部分组合成一个完整的拔河游戏机。1、拔河游戏机需用15个（或9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。12级电子信息科学与技术2班32、显示器显示胜者的盘数。二电路总体设计2.1总体设计电路框图图2-1拔河游戏机总体设计框图2.2总体设计描述1、拔河游戏机是通过控制“电子绳”发亮的LED管由中点向速度快的一方移动，而阻止向另一方移动，按键较快的一方获胜。此次课程设计主要用到加/减计数器，通过其输出状态再通过译码器控制LED发亮。加/减计数器，输入“加脉冲”，加运算亮，亮点向右移；输入“减脉冲”，减运算亮，亮点向左移。2、拔河游戏机由一个控制电路指示谁胜谁负，当亮点移到任一方终端时，由控制电路产生一个信号，使计数器停止计数。当亮点达到任一方的终点时，该终点发出电路封锁加/减脉冲信号，实现电路12级电子信息科学与技术2班4自锁，使加/减脉冲立即无效，同时实现电路自动加分。3、双方终端二极管“点亮”信号分别接两个计数器的“使能”端，当一方取胜时，相应的计数器进行一次计数，这样得到双方取胜次数的显示4、设置一个“复位”按钮，使亮点回到中心，取胜计数器也要设置一个“复位”按钮，使之能清零。2.3设备及元器件1、＋5V直流电源2、译码显示器3、逻辑电平开关4、CC45144线－16线译码／分配器CC40193同步递增／递减二进制计数器CC4518十进制计数器CC4081与门CC4011×3与非门CC4030异或门电阻1K×412级电子信息科学与技术2班52.4整机电路图2-4拔河游戏机整机电路图12级电子信息科学与技术2班62.5整机电路设计描述整机电路设计包括六个模板，分别为：整形电路、编码电路、译码电路、控制电路、胜负显示电路、复位电路等。当A、B断开，接通电源，指示灯中间有一个亮点，表示比赛开始。具体的工作原理是，当电路接通是A、B断开，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。当比赛开始时，A、B两端开始按键，分别产生两种脉冲信号，经过与门74LS08和与非门74LS00分别加到计数器上,计数器输出代码经译码后驱动指示灯点亮,当亮点先到底任一方终端,由于控制电路发出锁定信号,电路复位,亮点重新回到中心位置,比赛又重新开始.比赛过程中,双方的终端会分别与两个与非门相连,接到2个十进制计数器终端,当一方获胜时,该方指示灯亮,产生一个下降沿使其相应的计数器计数。通过计数器的输出可以判断取胜方，同时，计数器的输出即显示了胜者取胜的盘数。12级电子信息科学与技术2班7三部分电路设计及与原理3.1整形电路设计CC40193是可逆计数器，控制加减的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CPD必须接高电平；进行减法计数时，加法输入端CPU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，那么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。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，这样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。整形电路由与门CC4081和与非门CC4011实现。(a)CC4081(b)CC4011图3-1-1CC4081与CC4011引脚排列12级电子信息科学与技术2班8图3-1-2整形电路仿真图3.2编码电路设计编码器有二个输入端，四个输出端，要进行加/减计数，因此选用CC40193双时钟二进制同步加/减计数器来完成。—TCD借位输出端—TCU进位输出端—CPD减计数时钟输入端—CPU加计数时钟输入端—MR清除端—PL并行置数控制端P0~P3并行数据输入端Q0~Q3计数器输出端图3-2CC40193计数器引脚排列及功能J1Key=AJ2Key=BR11.0kR21.0kR31.0kR41.0kVCC5V0U1A74LS00DU1B74LS00DU1C74LS00DU1D74LS00DU2A74LS00DU2B74LS00DU2C74LS00DU2D74LS00DU3A74LS00DU3B74LS00DVCC143652X12.5V701112813109X22.5V1412级电子信息科学与技术2班93.3译码电路设计选用4－16线CC4514译码器。译码器的输出Q0～Q14分接15个（或9个）发光二极管，二极管的负端接地，而正端接译码器；这样，当输出为高电平时发光二极管点亮。比赛准备，译码器输入为0000，Q0输出为“1”，中心处二极管首先点亮，当编码器进行加法计数时，亮点向右移，进行减法计数时，亮点向左移。A0～A3—数据输入端INH—输出禁止控制端LE—数据锁存控制端Y0～Y15—数据输出端图3-3-1CC4514引脚排列及功能CC451412345678VDDINHA3A2Y10Y11Y8Y9Y14Y15Y12Y13LEA0A1Y7Y6Y5Y4Y3Y1Y2Y0VSS161514131211109171819202122232412级电子信息科学与技术2班10图3-3-2译码电路仿真图表一：CC4514功能表U54514BD_5VO011O19O210O38O47O56O65O74A02A13A221EL1~E23A322O818O917O1020O1119O1214O1313O1416O1515VCC5VVCC5VVCC5VVCC5VVCC5VX12.5VX22.5VX32.5VX42.5VX52.5VX62.5VX72.5VX82.5VX92.5VX102.5VX112.5VX122.5VX132.5VX142.5VX152.5VJ1Key=AJ2Key=BJ3Key=CJ4Key=D380VCC370VCC360VCC350VCC3433323130292827262524232221200VCC12级电子信息科学与技术2班113.4控制电路设计为指示出谁胜谁负，需用一个控制电路。当亮点移到任何一方的终端时，判该方为胜，此时双方的按键均宣告无效。此电路可用异或门CC4030和与非门CC4011来实现。将双方终端二极管的正极接至异或门的两个输入端，当获胜一方为“