拔河模拟器.docx
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拔河模拟器
沈阳工程学院
课程设计
设计题目：
拔河游戏模拟器设计
系别自控系班级电子本101
学生姓名沈阳学号20100000000
指导教师田景贺职称讲师
起止日期：
2012年9月3日起——至2013年1月11日止
沈阳工程学院
课程设计任务书
课程设计题目：
拔河游戏模拟器设计
系别自控系班级电子本101
学生姓名沈阳学号2010000000
指导教师田景贺职称讲师
课程设计进行地点：
实训F215
任务下达时间：
2012年9月3日
起止日期：
2012年9月3日起——至2013年1月11日止
教研室主任田景贺2012年9月3日批准
1.设计题目：
拔河游戏模拟器设计
1.1设计目的：
（1）能独立查阅、整理、分析有关资料
（2）能用数字集成电路完成设计任务
（3）掌握脉冲产生、整形与分频电路
（4）掌握计数、译码与显示电路
1.2基本要求：
（1）由按键模拟游戏动作，5局三胜。
（2）发光二极管模拟绳索移动。
（3）2位数码管显示游戏比分，胜负指示
（4）系统外电源为AC220V。
1.3有能力的同学可以利用课余时间进行电路焊接及调试。
2.设计过程的基本要求：
2.1基本部分必须完成，学有余力的同学可以根据自己的能力自行确定发挥部分并完成。
2.2符合设计要求的报告一份。
设计报告内容要求：
1.写出你考虑该问题的基本思路，画出一个实现电路功能的大致框图。
2.设计出框图中各部分逻辑电路，可用中、小规模集成电路，也可用中规模集成电路连接而成。
对各部分电路的工作原理应作出说明。
最后，画出整个设计电路的原理电路图，并说明电路工作原理。
3.进行设计的仿真验证。
4.要求用A4纸打印，不允许复印。
装订顺序为：
封面、任务书、成绩评审意见表、中文摘要和关键词、目录、正文、参考文献。
5.2012年9月14日前提交一份总体设计性报告（主要为总体设计，系统框图，功能解析及系统设计的目标），设计报告提交的截止时间为2012年12月31日。
沈阳工程学院
数字电子技术课程设计成绩评定表
系（部）：
自控系班级：
电子本101学生姓名：
曹阳
指导教师评审意见
评价
内容
具体要求
权重
评分
加权分
调研
论证
能独立查阅文献,收集资料；能制定课程设计方案和日程安排。
0.1
5
4
3
2
工作能力
态度
工作态度认真，遵守纪律，出勤情况是否良好，能够独立完成设计工作，
0.2
5
4
3
2
工作量
按期圆满完成规定的设计任务，工作量饱满，难度适宜。
0.2
5
4
3
2
说明书的质量
说明书立论正确，论述充分，结论严谨合理，文字通顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全，图表完备，书写工整规范。
0.5
5
4
3
2
指导教师评审成绩
（加权分合计乘以12）
分
加权分合计
指导教师签名：
年月日
评阅教师评审意见
评价
内容
具体要求
权重
评分
加权分
查阅
文献
查阅文献有一定广泛性；有综合归纳资料的能力
0.2
5
4
3
2
工作量
工作量饱满，难度适中。
0.5
5
4
3
2
说明书的质量
说明书立论正确，论述充分，结论严谨合理，文字通顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全，图表完备，书写工整规范。
0.3
5
4
3
2
评阅教师评审成绩
（加权分合计乘以8）
分
加权分合计
评阅教师签名：
年月日
课程设计总评成绩
分
中文摘要
电子拔河游戏机电路可分为脉冲发生器电路和计数/译码器电路两大部分。
脉冲发生器电路部分采用两个与非门组成的基本RS触发器，经整形后产生脉冲信号。
计数/译码器电路部分以CC40193为主体，译码器采用集成芯片CC4514。
计数器根据脉冲输入发生变化，CC4514的输出随之发生相应的变化，当脉冲信号移动至Q7或Q9时，将CC4514的输出端锁存。
经调试，整机功能效果等各项性能指标均达到本实验要求。
关键词脉冲发生器计数/译码器CC4514脉冲信号
目录
中文摘要I
一设计任务描述1
1.设计目的1
2.基本要求1
二总体方案设计2
2．1 设计思路：
2
2．2 电路原理图：
2
2．3 电路工作原理：
3
2．4 各单元电路的设计：
3
1.编码电路的设计：
3
2.整形电路设计：
3
3.译码电路：
4
4.控制电路：
4
5.胜负显示：
5
6.复位控制：
5
3电路仿真结果6
致谢7
参考文献8
附录:
9
一设计任务描述
1.设计目的
（1）能独立查阅、整理、分析有关资料
（2）能用数字集成电路完成设计任务
（3）掌握脉冲产生、整形与分频电路
（4）掌握计数、译码与显示电路
2.基本要求
（1）由按键模拟游戏动作，5局三胜。
（2）发光二极管模拟绳索移动。
（3）2位数码管显示游戏比分，胜负指示
（4）系统外电源为AC220V。
2总体方案设计
2．1设计思路
本课题所设计的拔河游戏机由15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。
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,使加家减脉冲无效。
同时，使计分电路自动加分。
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。
2．2电路原理图：
图一，图二分别为拔河游戏机的电路框图、整机逻辑图。
图2.1电路原理图
2．3电路工作原理
可逆计数器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Y0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。
将双方终端指示灯的正端分别经两个与非门后接到2个十进制计数器CC4518的使能端EN，当任一方取胜，该方终端指示灯点亮，产生1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。
2.4各单元电路的设计
2.4.1编码电路的设计：
由双时钟二进制同步可逆计数器74LS193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：
图2.2编码电路
2.4.2整形电路设计：
由与门74LS08和与非门74LS00构成。
因74LS193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。
电路图如下图所示：
图2.3整形电路
1.译码电路：
由4线－16线译码器CC4514构成。
译码器的输出Y0～Y15中选15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。
电路图如下图所示：
图2.4CC4514
2.控制电路：
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74LS193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。
电路图如下图所示：
图2.5控制电路图
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。
电路图如下：
图2.6CC4518
3.复位控制：
74LS193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功能表下表所示：
表1.1
输 入
输出功能
时钟
CP
清零
RD
使能
EN
×
1
×
全部为0
↑
0
1
加计数
0
0
↓
↓
0
×
保持
×
0
↑
↑
0
0
1
0
↓
3电路仿真结果
图3.1电路仿真图
致谢
在本次课程设计中,田景贺老师给予了我很大的帮助，也让我学到了很多有趣的数电知识。
在此，谨向田景贺田老师致以衷心的感谢和崇高的敬意！
这次课程设计一定会是我人生旅途上一个非常美好的回忆！
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，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。
虽然上个学期成功的完成了低频课设，但在设计的过程中遇到的问题，可以说还是不少的，毕竟一开始了解掌握的知识不够透彻，这也让我在此过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识更加巩固牢固。
无论如何，这次课程设计终于顺利完成了，最后还是要对田老师说声，您辛苦了！
参考文献
1、《电子技术基础实验与课程设计》高吉祥主编电子工业出版社
2、《电子线路实验》（第二版） 方建中主编 浙江大学出版社
3、《数字电路设计与制作》彭军译主编 科学出版社
4、《电子技术基础（数字部分）》第四版 康华光主编 高等教育出版社
5、《电子技术课程设计指导》 彭芥华主编 高等教育出版社
附录:
各元器件的引角图：
1. 74LS00 四2输入与非门 ２． 74LS08 四2输入与门
3.74LS193同步二进制可逆计数器
4.CC4518 双同步十进制计数器
5.CC4514 4线—16线译码器
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