電子技術(shù)課程設(shè)計(jì) 拔河游戲

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1、 電子技術(shù)課程設(shè)計(jì) -----拔河游戲機(jī) 學(xué)院： 專業(yè)、班級(jí)： 姓名： 同組者： 學(xué)號(hào)： 指導(dǎo)教師： 目 錄 一、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求………………………………………………………………….2 二、總體框圖……………………………………………………………………………2 三、選擇器件……………………………………………………………………..….....3

2、 1、器件清單…………………………………………………………………...3 2、器件說(shuō)明…………………………………………………………………..3 四、功能模塊………………………………………………………………………….…7 1、部分模塊實(shí)現(xiàn)………………………………………………………………8 2、控制電路……………………………………………………………………9 3、勝負(fù)顯示……………………………………………………………………9 4、復(fù)位……………………………………………………………………...….10 五、總體設(shè)計(jì)路圖…………………

3、…………………………………………………11 六、實(shí)驗(yàn)總結(jié)……………………………………………………………………………13 拔河游戲機(jī) 一、 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求 拔河游戲機(jī)用9個(gè)電平指示燈排列成一行，開機(jī)后只有中間一個(gè)點(diǎn)亮，以此作為拔河的中心線，游戲雙方各持一個(gè)按鍵，迅速地、不斷地按動(dòng)產(chǎn)生脈沖，誰(shuí)按得快，亮點(diǎn)向誰(shuí)方向移動(dòng)，每按一次，亮點(diǎn)移動(dòng)一次。移到任一方終端指示燈點(diǎn)亮，這一方就得勝，此時(shí)雙方按鍵均無(wú)作用，輸出保持，只有經(jīng)復(fù)位后才使亮點(diǎn)恢復(fù)到中心線。最后，顯示器顯示勝者的盤數(shù)。 二

4、、 總體框圖 按鍵 A、B 整形電路 選擇開關(guān) 可逆計(jì)數(shù)器 譯碼器 取勝計(jì)數(shù)器 取勝顯示 控制電路 中心線顯示 復(fù)位 圖1、原理圖 首先由防抖動(dòng)開關(guān)將輸入脈沖送往整形電路里，經(jīng)整型電路，使脈沖變寬并且延時(shí)后經(jīng)選擇開關(guān)送往可逆計(jì)數(shù)器上，并進(jìn)行加減計(jì)數(shù)，使輸出信號(hào)接到4線—16線譯碼器CC4514上。通過(guò)與非門組成的控制電路將信號(hào)控制，并送到譯碼器上，從而在計(jì)數(shù)器上顯示出勝負(fù)，勝為高電平“1”，負(fù)為低電平“0”。 我們組由兩個(gè)人組成，共同完成此次設(shè)計(jì)。我負(fù)責(zé)原理圖上控制電路、取勝計(jì)數(shù)器、復(fù)位模塊三部分。首先控制電路由74

5、LS00與非門、74LS86異或門構(gòu)成，譯碼器由CC4514器件充當(dāng)，譯碼器輸出接9個(gè)發(fā)光二極管，其中中間一個(gè)發(fā)光二極管作為中心線顯示，當(dāng)游戲準(zhǔn)備階段時(shí)，中心線上的發(fā)光二極管發(fā)亮，其他的不發(fā)亮。當(dāng)完成一次比賽時(shí)會(huì)在計(jì)數(shù)器上記下勝的一方的次數(shù)。計(jì)數(shù)器由CC4518器件組成，當(dāng)要重新開始比賽時(shí)，按下復(fù)位開關(guān)將所有取勝次數(shù)清零，并重新開始計(jì)數(shù)。復(fù)位是在可逆計(jì)數(shù)器74LS193上實(shí)現(xiàn)，最后在取勝顯示器上顯示出具體數(shù)字。 三、 選擇器件 〈1〉、器件清單 1.數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)箱 1臺(tái) 2.數(shù)字萬(wàn)用表

6、 1塊 3.雙蹤示波器 1臺(tái) 4.器件：CC4514 4線—16線譯碼器 1片 CC4518 雙同步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器 1片 74LS193 同步二進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器 1片 74LS00 四2輸入與非門 3片 74LS08 四2輸入與門 1片 74LS86 四2輸入異或門

7、 1片 電阻： 1KΩ 4個(gè) 〈2〉、器件說(shuō)明 本設(shè)計(jì)中所用器件說(shuō)明 型號(hào) 名稱 主要功能 CC4514 4線—16線譯碼器 有地址鎖存 CC4518 雙同步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器 計(jì)數(shù) 74LS193 同步二進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器 加／減計(jì)數(shù) 74LS00 四2輸入與非門 邏輯功能 74LS08 四2輸入與門 邏輯功能 74LS86 四2輸入異或門 Y=A⊕B 下邊就我用到的器件功能、管腳圖一一介紹以下。

8、首先我用到CC4518雙同步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器；74LS193同步二進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器; 74LS00四2輸入與非門; 74LS08四2輸入與門; 74LS86四2輸入異或門; 74ls00?是常用的2輸入四與非門集成電路，作用就是實(shí)現(xiàn)一個(gè)與非門。 74LS08和74LS00的管腳圖和真值表如圖3、4 Vcc??4B??4A??4Y??3B??3A??3Y ???????? ┌┴—┴—┴—┴—┴—┴—┴┐ ???? __??│14??13??12??11??10?? 9?? 8│ Y = AB?? ）???????????????????????? │????2輸入四正與非門 74L

9、S00 ???????? │ 1?? 2?? 3?? 4?? 5?? 6?? 7│ ???????? └┬—┬—┬—┬—┬—┬—┬┘ ?????????? 1A??1B??1Y??2A??2B??2Y??GND 74LS00引腳圖 74LS00真值表： A B Y A＝1 B=1 Y=0 A＝0 B=1 Y=1 A＝1 B=0 Y=1 A＝0 B=0 Y=1 Vcc??4B??4A??4Y??3B??3A??3Y ???????? ┌┴—┴—┴—┴—┴—┴—┴┐ ???? __??│

10、14??13??12??11??10?? 9?? 8│ Y = AB?? ）???????????????????????? │????2輸入四正與非門 74LS00 ???????? │ 1?? 2?? 3?? 4?? 5?? 6?? 7│ ???????? └┬—┬—┬—┬—┬—┬—┬┘ ?????????? 1A??1B??1Y??2A??2B??2Y??GND 74LS08引腳圖 74LS08真值表： A B Y 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 74ls86管腳圖及真

11、值表如下: 74LS86管腳圖 Vcc 4B 4A 4Y 3Y 3B 3A ┌┴—┴—┴—┴—┴—┴—┴┐ │14 13 12 11 10 9 8│ ） │ _ _ │ 1 2 3 4 5 6 7│ Y=AB+AB └┬—┬—┬—┬—┬—┬—┬┘ 1A 1B 1Y 2Y 2A 2B GND 74ls86真值表 A B Y 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 0 由于在實(shí)驗(yàn)室沒有C

12、C4514譯碼器，由于設(shè)計(jì)的需要，我們經(jīng)查閱資料，用74LS138譯碼器代替CC4514，所以將九個(gè)發(fā)光二極管改變?yōu)槠邆€(gè)，功能沒有改變，下邊將兩個(gè)器件管腳圖對(duì)比一下 74LS138管腳圖 74LS138真值表 CC4515管腳圖 CC4518管腳圖 CC4518雙十進(jìn)制計(jì)數(shù)器引腳排列如圖 1CP、2CP—時(shí)鐘輸入端 1R、2R—清除端 1EN、2EN—計(jì)數(shù)允許控制端 CC4518

13、功能表下表 輸 入 輸出功能 時(shí)鐘 CP 清零 RD 使能 EN × 1 × 全部為0 ↑ 0 1 加計(jì)數(shù) 0 0 ↓ ↓ 0 × 保持 × 0 ↑ ↑ 0 0 1 0 ↓ 四、功能模塊 可逆計(jì)數(shù)器74LS193原始狀態(tài)輸出4位二進(jìn)制數(shù)0000，經(jīng)譯碼器輸出使中間的一只電平指示燈點(diǎn)亮。當(dāng)按動(dòng)A、B兩個(gè)按鍵時(shí)，分別產(chǎn)生兩個(gè)脈沖信號(hào)，經(jīng)整形后分別加到可逆計(jì)數(shù)器上，可逆計(jì)數(shù)器輸出的代碼經(jīng)譯碼器譯碼后驅(qū)動(dòng)電平指示燈點(diǎn)亮并產(chǎn)生位移，當(dāng)亮點(diǎn)移到任何一方終端后，由于控制電路的作用，使這一狀態(tài)被鎖定，而對(duì)輸入脈沖不起作用。如按

14、動(dòng)復(fù)位鍵，亮點(diǎn)又回到中點(diǎn)位置，比賽又可重新開始。 將雙方終端指示燈的正端分別經(jīng)兩個(gè)與非門后接到2個(gè)十進(jìn)制計(jì)數(shù)器CC4518的使能端EN，當(dāng)任一方取勝，該方終端指示燈點(diǎn)亮，產(chǎn)生1個(gè)下降沿使其對(duì)應(yīng)的計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)。這樣，計(jì)數(shù)器的輸出即顯示了勝者取勝的盤數(shù)。 1、 部分模塊實(shí)現(xiàn) 首先由與門74LS08和與非門74LS00構(gòu)成整型電路，用四個(gè)74LS00與非門組成兩個(gè)防抖動(dòng)開關(guān)A,B.使輸出脈沖接到74LS193可逆計(jì)數(shù)器上，它有兩個(gè)輸入端，四個(gè)輸出端，使輸入脈沖進(jìn)行加減計(jì)數(shù)。由于電路實(shí)驗(yàn)室沒有可逆計(jì)時(shí)器74LS193，經(jīng)我們分析討論，用74LS192代替74LS193可逆計(jì)數(shù)器。能使電路正

15、常工作。。加一整形電路，使A、B二鍵出來(lái)的脈沖經(jīng)整形后變?yōu)橐粋€(gè)占空比很大的脈沖，這就減少了進(jìn)行某一計(jì)數(shù)時(shí)另一計(jì)數(shù)輸入為低電平的可能性，從而使每按一次鍵都有可能進(jìn)行有效的計(jì)數(shù)。 可逆計(jì)數(shù)器輸出的信號(hào)接到4線—16線譯碼器CC4514上，從而使輸出Y0～Y15中選9個(gè)接到電平指示器上。準(zhǔn)備階段時(shí)Y0為亮點(diǎn)，其他不亮，當(dāng)開關(guān)A關(guān)上時(shí)，亮點(diǎn)逐漸向右移動(dòng)，當(dāng)開關(guān)B關(guān)上時(shí)，亮點(diǎn)向左移動(dòng)，比賽開始時(shí)，看A，B開關(guān)哪個(gè)先關(guān)上，最后顯示那方為勝。 由于實(shí)驗(yàn)室沒有CC4515譯碼器，經(jīng)我們多次試驗(yàn)并在 老師指導(dǎo)下，在連電路圖時(shí)，用CC138譯碼器代替。由七個(gè)輸出端代替九個(gè)，并實(shí)現(xiàn)了結(jié)果。如下圖

16、 　　　　　　　 圖2，部分功能模塊 2.控制電路： 由異或門74LS86和與非門74LS00構(gòu)成，其作用是指示出誰(shuí)勝誰(shuí)負(fù)。當(dāng)亮點(diǎn)移到任何一方的終端時(shí)，判該方為勝，此時(shí)雙方的按鍵均宣告無(wú)效。假如當(dāng)亮在最右端時(shí)，圖中Y7為低電平，Y9為高電平。將雙方終端指示燈的正接至異或門的2個(gè)輸入端，當(dāng)獲勝一方為“1”，而另一方則為“0”，異或門輸出為“1”，經(jīng)與非門產(chǎn)生低電平“0”，再送到74LS193計(jì)數(shù)器的置數(shù)端 ，LD為低電平有效，于是計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)，處于預(yù)置狀態(tài)，由于計(jì)數(shù)器數(shù)據(jù)端D0、D1、D2、D3和輸出Q0、Q1、Q2、Q3對(duì)

17、應(yīng)相連，輸入也就是輸出，從而使計(jì)數(shù)器對(duì)脈沖不起作。當(dāng)Y7為亮點(diǎn)時(shí)Y9不亮?xí)r，Y7為高電平，Y9為低電平，經(jīng)異或門74LS86時(shí)，輸出為高電平1，再經(jīng)74LS00與非門后，輸出為低電平0.進(jìn)入74LS193，低電平有效。實(shí)現(xiàn)控制電路作用。 在控制電路模塊中，出現(xiàn)了不少問(wèn)題，在仿真時(shí)由于電路部分連接有問(wèn)題，一開始當(dāng)亮點(diǎn)移到勝者一方時(shí)控制電路不起作用，亮點(diǎn)自動(dòng)跳到另一方上：在反復(fù)試驗(yàn)中，有部分電路連接錯(cuò)誤，由于實(shí)驗(yàn)室沒有CC4514譯碼器，用74LS138代替，管腳連接控制部分時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤導(dǎo)致了失敗。在我們的細(xì)心查找下，和老師的指導(dǎo)下，我們終于發(fā)現(xiàn)了錯(cuò)誤之處，并改正。經(jīng)調(diào)整，仿真成功?？刂撇糠制鸬筋A(yù)

18、想目的。在這塊電路連接中充分在證明在連接電路時(shí)必須認(rèn)真細(xì)心地搞清楚器件管腳分布。如下圖： 。 3.勝負(fù)顯示： 勝負(fù)顯示是此次設(shè)計(jì)中最能表示實(shí)驗(yàn)成功與否的關(guān)鍵。由計(jì)數(shù)器CC4518和譯碼顯示器構(gòu)成，能使人一目了然地看清實(shí)驗(yàn)結(jié)果，將雙方終端指示燈正極經(jīng)與非門輸出后分別接到2個(gè)CC4518計(jì)數(shù)器的EN端，CC4518的兩組4位BCD碼分別接到實(shí)驗(yàn)箱中的兩組譯碼顯示器的8、4、2、1插孔上。當(dāng)一方取勝時(shí)，該方終端指示燈發(fā)亮，產(chǎn)生一個(gè)上升沿，使相應(yīng)的計(jì)數(shù)器進(jìn)行加一計(jì)數(shù)，于是就得到了雙方取勝次數(shù)的顯示，若1位數(shù)不夠，則進(jìn)行2位數(shù)的級(jí)連。當(dāng)實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備階段時(shí)，譯碼器的顯示數(shù)為零

19、，當(dāng)一次比賽結(jié)束時(shí)，在相應(yīng)勝的一方會(huì)加1，假如A、B雙方比賽，如定位3局2勝制，若A勝2局，即在A方的一邊，譯碼器上會(huì)顯示2，使人清楚地知道比賽勝負(fù)的結(jié)果。 下圖是顯示勝負(fù)的仿真圖，當(dāng)亮點(diǎn)向左右每移動(dòng)一次，也就是 每局的勝負(fù)，在計(jì)數(shù)器上就有顯示，下圖是左邊勝7局，右邊勝4局的顯示。 4.復(fù)位： 復(fù)位模塊在此電路上功能雖小，但作用甚大，如果將此電路比作一個(gè)人的話，然而復(fù)位部分即為人的大腦。它在電路中控制每次開賽的清零作用。74LS193的清零端CR接一個(gè)電平開關(guān)，作為一個(gè)開關(guān)控制，進(jìn)行多次比賽而需要的復(fù)位操作，使亮點(diǎn)返回中心點(diǎn)。每次重新開賽時(shí)都會(huì)用到它。 仿真圖如

20、下： CC4518的清零端RD也接一個(gè)電平開關(guān)，作為勝負(fù)顯示器的復(fù)位來(lái)控制勝負(fù)計(jì)數(shù)器使其重新計(jì)數(shù)。當(dāng)一次勝負(fù)表現(xiàn)時(shí)，要進(jìn)行下一局時(shí)亮點(diǎn)一直保持在勝者一方，只有將CC4518的清零端RD，開關(guān)摁一下，亮點(diǎn)會(huì)自動(dòng)跳到中心線上，為下一局做好準(zhǔn)備。 每塊模塊都有各自獨(dú)特的作用。了解每個(gè)器件的工作原理和特性時(shí)仿真和連線的必要前提。 通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來(lái)，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會(huì)服務(wù)，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中遇到

21、問(wèn)題，可以說(shuō)得是困難重重，這畢竟第一次做的，難免會(huì)遇到過(guò)各種各樣的問(wèn)題，同時(shí)在設(shè)計(jì)的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對(duì)以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固。 四、總體設(shè)計(jì)電路圖 拔河游戲機(jī)用9個(gè)電平指示燈排列成一行，開機(jī)后只有中間一個(gè)點(diǎn)亮，以此作為拔河的中心線，游戲雙方各持一個(gè)按鍵，迅速地、不斷地按動(dòng)產(chǎn)生脈沖，誰(shuí)按得快，亮點(diǎn)向誰(shuí)方向移動(dòng)，每按一次，亮點(diǎn)移動(dòng)一次。移到任一方終端指示燈點(diǎn)亮，這一方就得勝，此時(shí)雙方按鍵均無(wú)作用，輸出保持，只有經(jīng)復(fù)位后才使亮點(diǎn)恢復(fù)到中心線。最后，顯示器顯示勝者的盤數(shù)。 可逆計(jì)數(shù)器74LS193原始狀態(tài)輸出4位二進(jìn)制數(shù)0000，經(jīng)譯碼器輸出使

22、中間的一只電平指示燈點(diǎn)亮。當(dāng)按動(dòng)A、B兩個(gè)按鍵時(shí)，分別產(chǎn)生兩個(gè)脈沖信號(hào)，經(jīng)整形后分別加到可逆計(jì)數(shù)器上，可逆計(jì)數(shù)器輸出的代碼經(jīng)譯碼器譯碼后驅(qū)動(dòng)電平指示燈點(diǎn)亮并產(chǎn)生位移，當(dāng)亮點(diǎn)移到任何一方終端后，由于控制電路的作用，使這一狀態(tài)被鎖定，而對(duì)輸入脈沖不起作用。如按動(dòng)復(fù)位鍵，亮點(diǎn)又回到中點(diǎn)位置，比賽又可重新開始。 將雙方終端指示燈的正端分別經(jīng)兩個(gè)與非門后接到2個(gè)十進(jìn)制計(jì)數(shù)器CC4518的使能端EN，當(dāng)任一方取勝，該方終端指示燈點(diǎn)亮，產(chǎn)生1個(gè)下降沿使其對(duì)應(yīng)的計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)。這樣，計(jì)數(shù)器的輸出即顯示了勝者取勝的盤數(shù)。 六、實(shí)驗(yàn)總結(jié) 第一，由于方案選擇中在仿真時(shí)沒有74LS193器件，74LS1

23、93的功能與74LS192的功能一致，所以用74LS192代替74LS193并進(jìn)行仿真，在第一次仿真中，由于整形電路的那塊中，使用74LS08與門和74LS00與非門，由于脈沖當(dāng)輸入與門中，與非門中經(jīng)理論分析不用74LS08與門對(duì)電路沒有影響和74LS00連接變?yōu)?4LS04與非門，理論成立。但是在仿真過(guò)程中發(fā)光二極管上的亮點(diǎn)變化不明顯，當(dāng)加上74LS08器件時(shí)能在仿真中清晰地看清亮點(diǎn)的左右移動(dòng)。說(shuō)明74LS08在電路中起到延遲脈沖的作用，因此不可忽視。 第二，由于器件的替換，使得在連接電路圖時(shí)遇到了不少麻煩，電路的原理沒有改變，但是結(jié)果不同。用74LS138代替CC4514譯碼器，使得輸出

24、時(shí)由YO至Y9變?yōu)閅0至Y7，電路器件多，難免在電路的連接過(guò)程中信號(hào)受到干擾。所以在實(shí)驗(yàn)中證明了一切。 第三，對(duì)我們而言，知識(shí)上的收獲重要，精神上的豐收更加可喜。挫折是一份財(cái)富，經(jīng)歷是一份擁有。這次實(shí)習(xí)必將成為我人生旅途上一個(gè)非常美好的回憶！ 第四，通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來(lái)，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會(huì)服務(wù)，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中遇到問(wèn)題，可以說(shuō)得是困難重重，這畢竟第一次做的，難免會(huì)遇到過(guò)各種各樣的問(wèn)題，同時(shí)在設(shè)計(jì)的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對(duì)以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固。 總之，通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，在老師的認(rèn)真知道下，使我從構(gòu)思原理到器件選擇，到功能仿真，再到連接電路圖一步步走來(lái)。為期三個(gè)星期的課程設(shè)計(jì)使我們收獲甚多，在實(shí)踐過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)了不少問(wèn)題，反思了在課堂上認(rèn)真聽見的必要性。通過(guò)一個(gè)個(gè)問(wèn)題的出現(xiàn)，一個(gè)個(gè)問(wèn)題的解決，最終使這次設(shè)計(jì)圓滿成功。我也第一次獲得了成功的喜悅。 非常感謝老師的耐心知道，也感謝學(xué)校給我們這次實(shí)踐的機(jī)會(huì)。 13