电子拔河游戏机设计.docx

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电子拔河游戏机设计

电子技术课程设计说明书

课程名称：

电子技术课程设计

题目：

电子拔河游戏机设计

课程设计任务书

一、设计题目

拔河游戏机

二、主要内容及要求

1．设计一个模拟拔河游戏比赛的逻辑电路。

2．电路使用15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，只有当按动复位后，在拔河绳子中间的发光二极管重新亮。

三、进度安排

1.认真思考和理解所选题目的有关要求，大致知道要求做什么。

2.根据实验的设计要求，到图书馆或上网查找相关的资料，了解拔河游戏机的工作原理。

3.学习数字电路中触发器、计数器、译码显示器等单元电路的设计及综合应用，掌握逻辑电路的设计与测试方法，等。

4.综合相关的资料，设计实验方案。

5．根据所设计方案，用仿真软件进行电路仿真。

6．根据要求撰写实验报告。

四、总评成绩

指导教师

学生签名

目录

一．设计任务分析…………………………………………………………1

二．拔河游戏机的总体方案设计…………………………………………1

2．1设计思路…………………………………………………………1

2．2电路原理图及电路模块…………………………………………1

2.2.1电路原理图……………………………………………………2

2.2.2编码电路……………………………………………………3

2.2.3整形电路……………………………………………………3

2.2.4译码电路……………………………………………………3

2.2.5控制电路……………………………………………………4

2.2.6复位电路……………………………………………………4

2．3电路工作原理…………………………………………………4

2．4各单元电路的设计……………………………………………4

2.4.1编码电路设计………………………………………………4

2.4.2整形电路设计………………………………………………5

2.4.3译码电路设计………………………………………………5

2.4.4控制电路设计………………………………………………6

2.4.5复位电路设计………………………………………………7

三．元器件的使用及其引脚图…………………………………………7

3.1元器件的选用……………………………………………………7

四．总结…………………………………………………………………7

4.1实验评价………………………………………………………7

4.2心得体会………………………………………………………8

参考文献…………………………………………………………………9

附录…………………………………………………………………………10

一、设计任务分析

本课题的主要任务是让拔河游戏机的电平指示灯由中点向我方延伸，而阻止其向对方延伸。

可以设想用可预置的加/减计数器作主要器件，用计数器的输出状态通过译码器控制电平指示灯的显示状态。

设计主要内容及要求：

1、设计一个模拟拔河游戏比赛的逻辑电路。

2、电路使用15个发光二极管，开机后只有15个二极管中间的发光二极管亮。

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、当亮的发光二极管移到任一方的终点时，该方就获胜，此时加、减计数器锁定，同时双方的按钮都失去作用，状态保持，只有当按动复位后，才恢复原状态使中间的发光二极管重新亮。

二、总体方案设计

2．1设计思路：

（1）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。

（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。

（3）当按下复位键后，继续下一局。

2．2电路原理图：

按键

A、B

控制电路

中心线显示

可逆计数器

选择开关

整形电路

译码器

复位

图一

图二

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与或门相接，再接上一个非门后接到十进制计数器74LS193的PL端，当任一方取胜，该方终端指示灯点亮，使计数器加减锁定。

1.编码电路

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74LS193双时钟二进制同步加/减计数器来完成。

2．整形电路

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，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74LS08和与非门74LS00构成。

3．译码电路：

由4线－16线译码器构成。

译码器的输出Y0～Y15中选出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。

由于缺少4线－16线译码器，所以我们应用的是两个3线—8线的译码器组成一个4线—16线译码器。

组成图如下：

4．控制电路：

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。

此电路可由或门74LS02和非门74LS04构成。

将双方终端指示灯的正接至或非门的2个输入端，当获胜一方为“1”，而另一方则为“0”，或非门输出为“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。

5．复位

为能进行多次比赛而需要进行复位操作，使亮点返回中心点，可用一个开关控制74LS193的清零端R即可。

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。

2．4各单元电路的设计：

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：

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：

3.译码电路：

由两个74LS138的3线-8线译码器组成的4线－16线译码器。

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：

3线-8线组成的4线-16线译码器

4.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：

5.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。

其真值表为下图：

三、元器件的使用及其引角图：

3．1元器件的选用：

74LS1383线—8线译码器2片

74LS193同步二进制可逆计数器1片

74LS00四2输入与非门2片

74LS04四2输入非门4片

74LS08四2输入与门4片

74LS32四2输入或门1片

SW-APDT-MOM开关2个

SW-SPDT开关1个

LED-RED发光二极管15个

电阻：

1KΩ4个

（各原器件的引角图见附录）

四、总结

4．1实验评价：

本课题所设计的拔河游戏机主体大概是由15个电平指示灯组成“电子绳”，由可逆计数器74LS193构成编码电路，由译码器74LS138构成译码器电路，但不难想象，73LS193可以由两片的74LS192组成16进制计数器所代替，这一点是可以改进的。

还有就是电路的主体部分还可以用移位寄存器所代替，由于时间的关系，留待以后思考。

4．2心得体会：

在这次课程设计过程中，我们逐步养成了综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题的习惯,；时锻炼提高了我们的实践能力,这更是对我们实际工作能力的具体训练和考察过程。

对于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，在这两个星期的日子里，有苦有乐，但是真的可以学到很多很多的的东西，不仅让我们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，让我们真正的体会到了对于设计者来说，钻研精神是何等的重要。

经历过了这次课程设计，我们不但在知识上有了重要收获，精神上的丰收更加难能可贵。

这让我明白，我们每一个人做任何事，都需要探索精神，不管前方的道路有多艰险，走过，你才能知道自己的能力，人不能停留于眼前，因为学无止境。

一次挫折是一份财富，一次成功是一份动力，一次跨步就是一次飞跃，人生贵在拼搏！

毋庸置疑，这次课程设计必将是大学里一个新的起点！

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）》第五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

6、《电子技术基础（模拟部分）》第五版康华光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）74LS04六反相器

（3）74LS08四2输入与门

（2）74LS193同步二进制可逆计数器

（3）74LS32四2输入异或门

（4）74LS1383线—8线译码器构成的4线-16线译码器