拔河游戏机2文档格式.docx

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可逆计数器74LS192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指示灯点亮。

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和反相器74LS04后后驱动电平指示灯点亮并产生位移，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。

如按动开关3，亮点又回到中点位置，再次按动开关3，比赛又可重新开始。

为指出谁胜谁负，需用一个控制电路，当亮点移动到任何一方的终端时，则判该方为胜，此时双方按键均无效，此电路可用或门实现，将双方终端接至或门的2个输入端，当获胜一方为“1”，而另一方则为“0”，或门输出为“1”，此时的输出再与编码电路的输出经一或门，分别送到74LS192计数器的CPD和CPU。

3.模块功能及思路介绍

（一）、整形电路

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。

（二）、译码电路

拔河开始后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。

（三）、控制电路

指示出谁胜谁负。

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。

（四）、胜负显示

显示比赛选手各自胜负次数

（五）、复位控制

每次比赛结束后裁判能控制让电路回复比赛。

也能让显示器归零。

三、选择器件

1、器件选择：

+5V直流电源5个

单刀双掷开关4个

DCD_HEX译码显示器2件

74LS1383线—8线译码器2片

CC4518BD双同步十进制计数器2片

74LS192D同步二进制可逆计数器1片

CC4011BD与非门11片

CC4081BD与门2片

CC4009BD非门9片

CC4030BD或门1片

电阻1KΩ4个

2、主要器件极其相关功能

（1）3线—8线译码器74LS138

图

（1）74LS138的逻辑符号图图

（2）74LS138的逻辑框图

逻辑功能说明

输入的3位二进制代码共有8种状态，译码器将每个输入代码译成对应的一根输出线上的高、低电平信号。

图

（1）为3线-8线译码器74LS138的逻辑符号图，其有3个附加的控制端G1、G2A和G2B。

当G1=1、G2A+G2B=0时，其附加门GS才输出高电平（S=1），译码器处于工作状态。

否则译码被禁止，所有的输出端被封锁在高电平，这三个控制端也叫做“片选”输入端，利用片选的作用可以将多片连接起来以扩展译码

图

（2）3线-8线译码器74LS138的逻辑符号图，图（3）为74LS138的内部原理图，表

（1）为3线－8线译码器74LS138的功能表，由3线-8线译码器74LS138的功能表也可以看出，当S1=0时，无论S2+S3等于0还是1，译码器都处于禁止状态，当S1=1,S2+S3=0时，译码器处于工作状态。

图（3）74LS138的内部原理图

表

（1）3线－8线译码器74LS138的功能表

输入

输出

S1

S2+S3

A0

A1

Y0

Y1

Y2

Y3

Y4

Y5

Y6

Y7

X

1

X

1

0

（2）74LS192D同步二进制可逆计数器

192为可预置的十进制同步加/减计数器，其主要电特性的典型值如下：

74LS19232MHz95mW

192的清除端是异步的。

当清除端（MR）为高电平时，不管时钟端（CPD、CPU）状态如何，即可完成清除功能。

192的预置是异步的。

当置入控制端（PL）为低电平时，不管时钟CP的状态如何，输出端（Q0～Q3）即可预置成与数据输入端（P0～P3）相一致的状态。

192的计数是同步的，靠CPD、CPU同时加在4个触发器上而实现。

在CPD、CPU上升作用下Q0～Q3同时变化，从而消除了异步计数器中出现的计数尖峰。

当进行加计数或减计数时可分别利用CPD或CPU，此时另一个时钟应为高电平。

当计数上溢出时，进位输出端（TCU）输出一个低电平脉冲，其宽度为CPU低电平部分的低电平脉冲；

当计数下溢出时，错位输出端（TCD）输出一个低电平脉冲，其宽度为CPD低电平部分的低电平脉冲。

当把TCD和TCU分别连接后一级的CPD、CPU，即可进行级联。

74LS192管脚图

74LS192管脚说明：

当置入控制端（PL）为低电平时，不管时钟CP的状态如何，输出端3，2，6，7即可预置成与数据输入端15，1，10，9相一致的状态。

可当成输出端

14为置零端；

11为置数端。

3，2，6，7为输出端；

14为置零端；

5为加法计数端；

4为减法计数端；

12，13分别为进.借位端。

74LS192逻辑符号图

74LS192逻辑功能表

74LS192D内部结构图

（3）CC4011与非门

CC4011是2输入正向逻辑与非门。

所有输入和输出经过缓冲，改善了输入/输出传输特性，使得由于负载容量的增加而引起的传输时间的变化维持到最小。

逻辑符号

CC4011内部原理图

（4）CC4009非门

当输入为高电平时输出等于低电平，而输入为低电平时输出等于高电平。

因此输出与输入的电平之间是反向关系

CC4009逻辑功能表

CC4009逻辑框图

（5）CC4030非门

逻辑符号图逻辑功能表

CC4030是四2输入端或门，根据或门的工作原理，输入端未使用的管脚必须全部接地，输入端使用的管脚最好对地接上3K的电阻。

内部原理图逻辑框图

（6）、4518BD双十进制同步计数器引脚排列及功能：

4518BD管脚图

输 

入

输出功能

CP

R

EN

↑

加计数

↓

×

保 

持

全部为“0”

4518逻辑功能表

4518内部结构图

（7）CC4081与门

CC4081逻辑框图

逻辑功能表

逻辑符号

内部原理图

四、功能模块

1、各模块功能及相关原理图

（1）编码电路：

由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。

74LS192的特点是有两个时钟脉冲（计数脉冲）输入端CPU和CPD。

在RD=0、LD＝1的条件下，作加计数时,令CPD＝1,计数脉冲从CPU输入；

作减计数时，令CPU＝1，计数脉冲从CPD输入。

此外，74LS192还具有异步清零和异步预置数的功能。

当清零信号RD＝1时，不管时钟脉冲的状态如何,计数器的输出将被直接置零；

当RD＝0,LD＝0时，不管时钟脉冲的状态如何，将立即把预置数数据输入端A、B、C、D的状态置入计数器的QA、QB、QC、QD端，称为异步预置数。

图为编码电路图，不断的按动按键A、B，给电路加脉冲

仿真结果如下图

（2）.整形电路：

由与门CC4081和与非门CC4011构成。

如图所示。

起初，由两片CC4081构成一RS触发器，它有两个输入端R、S和两个输出端Q、Q。

当R=1、S=0时，则Q=0,Q=1,触发器置1。

当R=0、S=1时，则Q=1,Q=0,触发器置0，当触发器的两个输入端加入不同逻辑电平时，它的两个输出端Q和Q有两种互补的稳定状态。

S=0,R=1使触发器置1，或称置位。

因置位的决定条件是S=0,故称S端为置1

端。

R=0,S=1时，使触发器置0，或称复位。

同理，称R端为置0端或复位端。

经RS触发器后再经与门和与非门，以达到整形的目的。

（3）.译码电路：

由两片3线－8线译码器74LS138构成4线－16线译码器。

从译码器的输出Y0～Y15中选9个输出经非门74LS32接灯泡，这样，当译码器输出为低电平时，灯泡的输入为高电平故电灯泡点亮。

比赛准备，译码器输入为0000，Y0输出为1，中心处指示灯首先点亮，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

译码电路图

（4）.控制电路：

由或门CC4030和与非门CC4011构成，其作用是指示出谁胜谁负。

将双方终端指示灯的正接至异或门的2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”，经与非门产生低电平“0”，再送到74LS192D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D0、D1、D2、D3和输出Q0、Q1、Q2、Q3对应相连，输入也就是输出，从而使计数器对脉冲不起作用。

（5）.胜负显示：

由计数器CC4518和译码显示器构成。

将双方终端指示灯正极经与非门输出后分别接到2个CC4518计数器的EN端，CC4518的两组4位BCD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位数的级连。

仿真结果如下图

拔河游戏机仿真结果如下图

五、总体设计电路图

总体电路原理图

由仿真图可知，此电路设计无误，可以实现按动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电平指示灯点亮并产生位移，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，双方按键产生的输入脉冲不起作用。

如按动复位键1，亮点又回到中点位置，再次按1键则比赛又可重新开始。

六、实验感言

课程设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程.回顾起此次拔河游戏机课程设计，从选题到定稿，从理论到实践，在这半个月的日子里，可以说遇到了很多问题，但是从中学到很多的的东西，同时巩固了以前所学过的知识，而且从网上和资料中学到了很多课本上没有的知识。

并且通过向老师请求帮助解决了一些问题，更增加了不少宝贵的经验。

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。

在设计的过程中遇到问题，看到了自己基础知识还是不够扎实，实践经验还是比较缺乏，理论联系实际的能力还待急需提高。

在这个过程中，也曾经因为实践经验的缺乏失落过，也曾经仿真成功而热情高涨。

生活就是这样，汗水预示着结果也见证着收获。

虽然这只是一次的较简单的课程设计，可是也投入了我不少的心血。

通过这次的课程设计使我懂得了，遇到困难只要肯下功夫，总能克服的，最终一定会有所收获的。

这次的课程设计已然成为我大学生活一个美妙的经历！