数电课程设计报告拔河游戏机.docx
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数电课程设计报告拔河游戏机
课程设计
课程名称《数字电子技术基础》课程设计
题目拔河游戏机
班级
学号
姓名
指导教师
时间2012年5月29日至2012年6月2日
一、选题意义
在现在科技进步的世界里,无论工厂、学校和电视台所举办的节目都可能会有各种智力比赛,所以都会有比赛规则，才能保证比赛的公平性。
而且各种比赛,我们经常遇到有限时的问题，所以我们要制造一个器件来记时，以保证比赛的公平性。
所有我为了如何保证比赛正常的进行，选了这个拔河游戏机比赛的课题。
二、方案论证选择
2.1设计要求
1．比赛双方各自拥有4盏（或7盏灯），每次只有一盏灯亮。
通过点亮的指示灯的位置来判断绳子偏向于哪一方。
比赛开始前，点亮的指示灯应位于双方的中点。
2．比赛开始后，无论哪方获胜，均要停止比赛，直到裁判宣布后方可重新比赛。
3．比赛要在规定的时间内决出胜负，否则，由记时电路停止比赛，直到裁判宣布后方可重新开始。
4．要求能显示双方获胜的局数。
2.2拓展要求
具有较强的扩展性。
2.3系统框架
2.4设计步骤
可逆计数器CC40193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发光二极管点亮。
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发光二极管点亮并产生位移，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。
将双方终端二极管的正端分别经两个与非门后接至二个十进制计数器CC4518的允许控制端EN，当任一方取胜，该方终端二极管点亮，产生一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。
三、电路设计
3.1所需芯片及芯片管脚图
40192、40193 可预置可逆计数器（双时钟）4081 四2输入与门
4518 双BCD同步加计数器4030四异或门
4514 4位锁存/4－16线译码器
3.2编码电路
此编码电路用CC40193芯片实现，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。
3.3整形电路
此电路用与门CC4081和与非门CC4011芯片实现，整形电路主要使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。
3.4译码电路
此电路用4－16线CC4514芯片实现，译码器的输出Q0～Q14分别接15个（或9个）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。
3.5控制电路
此电路用异或门CC4030和与非门CC4011芯片实现。
通过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“1”，而另一方则为“0”，异或门输出为“1”，经非门产生低电平“0”，再送到CC40193计数器的置数端
，于是计数器停止计数，处于预置状态，由于计数器数据端A、B、C、D和输出端QA、QB、QC、QD对应相连，输入也就是输出，从而使计数器对输入脉冲不起作用。
3.6综合电路
四、遇到问题
1.一开始我们对整个实验的原理不了解，所以一开始做实验时，我们接线那部分是有点慢的，而且我们在接整形电路那块时，接线总是出现问题。
不过还好，我们耐心地重新接过，再一检查，才把这个问题解决了。
2.接完线后，实验结果不正确，即不能进行拔河比赛，为解决这个问题我们花费了很多的时间来检查，原来是我们把电阻短路了，所以拔河比赛才不能进行。
3.在做拓展实验时，我们再用的一个芯片是CC40192，这个芯片在我们做计数器及其运用这个实验时，用过这个芯片，所以做这个拓展实验时，我们遇到的问题不多。
五心得体会
每一次做数字电子技术的实验，我总是怀着一种挑战和娱乐自我的心去实现实验现象。
我觉得数电电路设计好比是一场富有挑战性的游戏。
数电课程设计所选用都是综合性比较高和实用性强的题目。
而其综合性表现在课程设计所涉及的范围广，知识运用广泛。
不过我觉得自己对芯片的作用了解还不够深。
同学常跟我说“你掌握了多少芯片的功能，相当一个将军拥有多少士兵”的确，学会查看芯片资料和使用电路仿真软件是我们数电学习其中两个重要素质，在设计过程中我也是紧紧按照这两条原则来做的，毕竟课本的东西都是一些理论的东西，在飞速发展的现今社会，学习能力和灵活地运用你所学到的知识才是最重要的素质。
附录：
元件清单
元器件
数量
说明
CC4514
1
4线－16线译码／分配器
CC40193
1
同步递增／递减二进制计数器
CC4518
1
十进制计数器
4011
3
四2输入端与非门
CC4081
1
与门
CC4030
1
异或门
参考资料：
《数字电子技术基本教程》阎石主编
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