数电电子拔河游戏机设计

数电电子拔河游戏机设计报告

数电拔河游戏机设计报告

一、设计任务分析：

数字电子技术课程设计是数字电子技术基础课程的实践性教学环节，是为了理论结合实际的电子基础知识，验证，巩固和消化电子技术基本知识，综合应用数字电子技术解决生产第一线的实际问题，提高基本的专业动手能力，进一步培养分析问题和解决问题的能力，以后更好的为社会服务。

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，开机后只有在拔河绳子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、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，只有当栽判按动复位后，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。

二、实验设计思路

基本要求如下：

（1）比赛开始时，由裁判下达命令后，甲乙双方才能输入信号，否则，由于电路具有自锁功能，使输入信号无效。 （2）“电子绳”到少由15个LED管构成， 裁判下达“开始比赛”的命令后，位于“电子绳”中点的LED点亮。甲乙双方通过按键输入信号，使发亮的LED管向自己一方移动，并阻止其向对方延伸。当从中点至自己一方终点的LED管全部点亮时，表示比赛结束。这时，电路自锁，保持当前状态不变，除非由裁判使电路复位。

三、总体设计方案：

3．1、电路设计原理

拔河游戏机需用15个（或9个）发光二极管排列成一行，开机后只有中间一个点亮，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。移到任一方终端二极管点亮，这一方就得胜，此时双方按键均无作用，输出保持，只有经复位后才使亮点恢复到中心线。

显示器显示胜者的盘数。 ．实验电路框图

图1为拔河游戏机的电路框图

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图2为拔河游戏机的电路框图。

图2

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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。

1．编码电路

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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CC4514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。 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。此电路可由或非门74LS02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 LD ，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：

将双方终端指示灯正极经与非门输出后分别接到二个CC4518计数器的CP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，若一位数不够，则进行二位数的级连。 6．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。

胜负显示器的复位也应用一个开关来控制胜负计数器CC4518的清零端R，使其重新计数。

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方案二

本课题，可以用两片74LS192代替74LS193，先将两片74LS192连接成100进制的可逆，然后将其改成十六进制的计数器。用一全加器将两片74LS192的输出信号八位转化成四位，再接给CC4514的输入端。

控制电路也可由异或门74LS86和与非门74LS00构成。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”，再送到两74LS192计数器的置数端LD，于是计数器停止计数，处于预置状态，此时，同样将各自计数器数据端D0、D1、D2、D3和输出Q0、Q1、Q2、Q3对应相连，则输入也就是输出，从而使计数器对脉冲不起作用。

电路的其他部分不变。

四、两个方案的对比：

两方案对比，明显方案一优于方案二，方案二要多加一块计数器和一块全加器，这样无疑增加了电路的成本，且方案一的连接较为简单，方案二分析更为复杂一点。但当没有74LS193芯片时，我们可以用方案二代替方案一。所以在方案的选择上一般选择方案一。

五、电路主要部分的仿真：

1、整形电路部分

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2、计数器部分（由于EWB软件中没有74LS193和四位全加器，这里使用方案二的部分，且用半加器代替全加器）

3、电子绳部分

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4、胜负显示电路

六、各逻辑门的引脚图

1、74LS00的引脚图。 2、74LS02的引脚图。

3、74LS08的引脚图。 4、74LS193的引脚图。

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110DU2 35、4线－16线译码器CC4514的引脚图。

0 17 6 5 431 20 SS

6、CC4518的引脚图。

0123DSS

七、实验结论：

按图1制作完成后,经调试,电路工作正常,完全符合本实验任务要求.由脉冲

发生器产生脉冲信号,经计数/译码器电路后,甲乙均能有效计数,当信号移动至S7或S9时,将CD4514的输出锁存,此时脉冲的输入不引起输出状态的改变.经复位后,译码器输出回到S0并且进入工作状态,即可重新游戏.

参考文献： 1、《电子技术基础（数字部分）》，康华光 主编，高等教育出版社，2006年。 2、《电子技术课程设计指导》，彭芥华 主编，高等教育出版社。 3、 刘德旺 韦穗林.电子制作实训[M].北京:中国水利水电出版社,2004. 4、《电子技术基础 实验与课程设计》，高吉祥 主编， 易凡 副主编，电子工业出版社，2002年

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/4l41.html