拔河游戏机.docx

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拔河游戏机

电子课程设计

-----拔河游戏机

学院：

电子信息工程学院

专业班级：

姓名：

学号：

指导老师：

李小松

2013年12月

目录

一、设计任务与要求1

二、总体框图2

2.1总体设计思路2

2.2计数器模块2

2.3脉冲产生模块3

2.4译码器模块3

2.5控制器模块4

2.6胜负显示模块5

2.7、复位模块5

三、选择器件6

3.1芯片74LS42N6

3.2芯片CD45188

3.3芯片74LS192D9

四、功能模块11

4.1整形模块11

4.2计数器模块12

4.3控制模块12

4.4译码器以及LED灯模块13

五、总体设计电路图14

六、结论与心得体会15

拔河游戏机

1、设计任务与要求

1．设计一个模拟拔河游戏比赛的逻辑电路。

2．电路使用9个发光二极管，开机后只有在拔河绳子中间的发光二极亮。

3．比赛双方各持一个按钮，快速不断地按动按钮，产生脉冲，谁按得快，发光的二极管就向谁的方向移动，每按一次，发光二极管移动一位。

4．亮的发光二极管移到任一方的终点时，该方就获胜，此后双方的按钮都应无作用，状态保持，只有当裁判按动复位后，在拔河绳子中间的发光二极管重新亮。

5．用七段数码管显示双方的获胜盘数。

2、总体框图

2.1总体设计思路

（1）本课题所设计的拔河游戏机由9个电平指示灯排列成一行，开机之后只有中间一个电平指示灯亮，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。

移到任一方终端指示灯点亮，这一方就获胜，此时双方按键均无作用，输出保持，只有经裁判复位后才使亮点恢复到中心线。

（2）当一局比赛结束后,由点亮该终点灯的信号使电路封锁加减脉冲信号的作用.即实现电路自锁,使加减脉冲无效。

同时，使计分电路自动加分。

（3）控制电路部分应能控制由振荡器产生的脉冲信号进入计数器的加减脉冲的输入端，其进入方向则由参赛双方的按键信号决定。

总体框图如图2-1所示。

2.2计数器模块

由双时钟十进制同步可逆计数器74LS192D构成，它具有上升沿有效的加计数时钟端UP和减计数时钟端DOWN；该计数器具有一步清零端，当清零信号CLR为高电平时，实现清零功能，该计数器还有一步置数功能，当置数信号LOAD为低电平时，实现预置数；它有2个输入端，4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。

如图2-2所示。

图2-1总体框图

图2-274LS192D芯片

2.3脉冲产生模块

由与门和与非门构成。

因74LS192D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，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。

电路图如图2-3所示。

图2-3脉冲产生模块

2.4译码器模块

由4线－10线译码器7442N构成。

译码器的输出Y0～Y9中选9个接电平指示灯，电平指示灯的负端接地，而正端经过一个非门后接译码器；这是因为译码器7442N输出端为低电平。

这样，当输出为低电平时电平指示灯点亮。

比赛准备，译码器输入为0000，Y0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，亮点向右移，进行减法计数时，亮点向左移。

如图2-4。

图2-4译码器模块

2.5控制器模块

由异或门74LS86和与非门74LS00构成，其作用是指示出谁胜谁负。

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。

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。

电路图如图2-5所示。

图2-5控制器模块

2.6胜负显示模块

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。

电路图如图2-6。

图2-6胜负显示模块

2.7、复位模块

74LS192D的清零端CR接一个电平开关，作为一个开关控制，进行多次比赛而需要的复位操作，使亮点返回中心点。

CC4518的清零端RD也接一个电平开关，作为胜负显示器的复位来控制胜负计数器使其重新计数。

其中CC4518功能表如表2-1所示：

表2-1CC4518功能表

三、选择器件

组成拔河游戏机各模块的元器件如表3-1所示

表3-1组成拔河游戏机的元器件

元件名称

型号、规格

4线—10线译码器

74LS42N

双同步十进制计数器

CD4518

同步十进制可逆计数器

74LS192D

四2输入与非门

74LS00

四2输入与门

74LS08

四2输入或非门

74LS02

电阻

1KΩ

开关

LED

共阴式LED数码管

3.1芯片74LS42N

74LS42N可以将4位二进制代码转换成10位代码，用以控制“LED电子绳”。

其管脚图如图3-1，逻辑符号如图3-2，逻辑功能表如表3-2，内部原理图如图3-3。

图3-174LS42N的管脚图

图3-274LS42N4线-10线译码器的逻辑符号

表3-274LS42N的逻辑功能表

图3-374LS42N的内部原理图

该芯片可以将输入的4位二进制代码转换成10位代码，如输入0000，则输出0111111111，利用它可以控制一排LED灯各个的亮灭，从而实现“电子绳”。

3.2芯片CD4518

CD4518是一个双BCD同步加计数器，有两个相同的同步4级计数器组成。

CD4518引脚功能（管脚功能）如下：

1CP/2CP:

时钟输入端。

1CR/2CR：

清除段。

1EN/2EN：

计数允许控制端。

1Q0-1Q3：

计数器输出端。

2Q0-2Q3：

计数器输出端。

Vdd：

正电源。

Vss：

地。

CD4518引脚图如图3-4，逻辑符号如图3-5，功能表如表3-3，内部原理图如图3-6。

图3-4CD4518引脚图

图3-5CC4518双同步十进制计数器的逻辑符号

表3-3CD4518的功能表

图3-6CD4518的内部原理图

3.3芯片74LS192D

74LS192D是同步十进制可逆计数器，它具有双时钟输入，并具有清除和置数等功能。

A,B,C,D为置数端，在LOAD有效即为电平时置数，；CLR为清零端；UP和DOWN分别为加和减的时钟输入端，QA-QD为计数输出。

通过该芯片来控制电平指示灯的显示，加法计数时向右移动，进行减计数时，向相反的方向移动。

其引脚图如图3-7，逻辑符号如图3-8，功能表如表3-4，内部原理图如图3-9。

图3-774LS192D的引脚图

图3-874LS192D的逻辑符号

表3-474LS192D的功能表

图3-974LS192D的内部原理图

四、功能模块

4.1整形模块

由与门和与非门构成。

其接法电路图如4-1所示。

图4-1整形模块接法

4.2计数器模块

CLR清零端接单刀双掷开关，用以控制清零与否；LOAD置数端接控制电路，控制计数器的运行；A-D置数输入与QA-QD计数输出对应连在一起，用来实现分清胜负后的控制功能。

QA-QD计数输出还接到译码器输入端。

如图4-2。

图4-2计数器模块接法

4.3控制模块

将左右两端末尾的LED灯分别接到控制模块或非门的输入两端，控制计数器运行，如图4-3。

图4-3控制模块接法

4.4译码器以及LED灯模块

74LS42N译码器输入端接74LS192D计数器计数输出端,译码器输出端00-04和06-09接非门后接LED灯,其中00-04分别接X1-X5,06-09分别接06-09.如图4-4。

图4-4胜负数码显示模块接法

U7时钟输入端CP1接LED灯X6,使能端EN1接VCC,清零端MR1接到单刀双掷开关控制清零与否.U18类似接线.如图4-5。

图4-5LED模块接法

五、总体设计电路图

将各模块连接起来可以得到总体设计图,如何连接上面已有描述。

如图5-1。

图5-1总体设计电路图

仿真结果:

1.一直按1键（一下一下的快速按），LED灯红点不断左移，直到到达最左边后再按键红点无反应。

胜负显示模块中的数码管分别显示1，0。

如图5-2。

图5-2仿真图一

2.按空格使“LED绳子”回到中点，再按空格允许开始游戏，然后一直按2键，LED灯红点不断右移，直到到达最右边后再按键红点无反应。

胜负显示模块中的数码管分别显示1，1。

如图5-3。

图5-3仿真图二

六．结论与心得体会

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，至今我仍感慨颇多，的确，从选题到定稿，从理论到实践，在这一个星期的日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的的东西，同时不仅可以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。

在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做的，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，比如说触发器的运用还是不怎么熟识，对73LS193计数器的逻辑功能还是不怎么了解,……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。

通过这次课程设计之后，一定把以前所学过的知识重新温故。

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，可是也耗费了我们不少的心血。

无论如何，就当它是一次数电的复习课吧！

为期考作了一次好好的复习！

通过这次的课程设计，知识上的不但有了重要收获，精神上的丰收更加可喜。

让我知道了学无止境的道理。

我们每一个人永远不能满足于现有的成就，人生就像在爬山，一座山峰的后面还有更高的山峰在等着你。

挫折是一份财富，经历是一份拥有。

这次课程设计必将成为我大学旅途上一个非常美好的回忆！