電子技術(shù)課程設(shè)計 拔河游戲

電子技術(shù)課程設(shè)計-拔河游戲機 學(xué)院： 專業(yè)、班級：姓名：同組者：學(xué)號：指導(dǎo)教師： 目 錄一、設(shè)計任務(wù)與要求.2二、總體框圖2三、選擇器件.3 1、器件清單.3 2、器件說明.3四、功能模塊.71、部分模塊實現(xiàn)8 2、控制電路93、勝負顯示9 4、復(fù)位.10五、總體設(shè)計路圖11六、實驗總結(jié)13 拔河游戲機一、 設(shè)計任務(wù)與要求拔河游戲機用9個電平指示燈排列成一行，開機后只有中間一個點亮，以此作為拔河的中心線，游戲雙方各持一個按鍵，迅速地、不斷地按動產(chǎn)生脈沖，誰按得快，亮點向誰方向移動，每按一次，亮點移動一次。移到任一方終端指示燈點亮，這一方就得勝，此時雙方按鍵均無作用，輸出保持，只有經(jīng)復(fù)位后才使亮點恢復(fù)到中心線。最后，顯示器顯示勝者的盤數(shù)。二、 總體框圖按鍵A、B整形電路選擇開關(guān)可逆計數(shù)器譯碼器取勝計數(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后經(jīng)選擇開關(guān)送往可逆計數(shù)器上，并進行加減計數(shù)，使輸出信號接到4線16線譯碼器CC4514上。通過與非門組成的控制電路將信號控制，并送到譯碼器上，從而在計數(shù)器上顯示出勝負，勝為高電平“1”，負為低電平“0”。我們組由兩個人組成，共同完成此次設(shè)計。我負責(zé)原理圖上控制電路、取勝計數(shù)器、復(fù)位模塊三部分。首先控制電路由74LS00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個發(fā)光二極管，其中中間一個發(fā)光二極管作為中心線顯示，當(dāng)游戲準(zhǔn)備階段時，中心線上的發(fā)光二極管發(fā)亮，其他的不發(fā)亮。當(dāng)完成一次比賽時會在計數(shù)器上記下勝的一方的次數(shù)。計數(shù)器由CC4518器件組成，當(dāng)要重新開始比賽時，按下復(fù)位開關(guān)將所有取勝次數(shù)清零，并重新開始計數(shù)。復(fù)位是在可逆計數(shù)器74LS193上實現(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)字電路實驗箱 1臺2.數(shù)字萬用表 1塊3.雙蹤示波器 1臺4.器件：CC4514 4線16線譯碼器 1片CC4518 雙同步十進制計數(shù)器 1片74LS193 同步二進制可逆計數(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 1片電阻： 1K 4個 2、器件說明本設(shè)計中所用器件說明型號 名稱 主要功能CC45144線16線譯碼器有地址鎖存CC4518雙同步十進制計數(shù)器計數(shù)74LS193同步二進制可逆計數(shù)器加減計數(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=AB 下邊就我用到的器件功能、管腳圖一一介紹以下。首先我用到CC4518雙同步十進制計數(shù)器；74LS193同步二進制可逆計數(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，作用就是實現(xiàn)一個與非門。74LS08和74LS00的管腳圖和真值表如圖3、4Vcc  4B  4A  4Y  3B  3A  3Y              _  14  13  12  11  10   9   8Y = AB   ）                             2輸入四正與非門 74LS00         1   2   3   4   5   6   7                    1A  1B  1Y  2A  2B  2Y  GND74LS00引腳圖74LS00真值表： A B YA1B=1Y=0A0B=1Y=1A1B=0Y=1A0 B=0Y=1Vcc  4B  4A  4Y  3B  3A  3Y              _  14  13  12  11  10   9   8Y = AB   ）                             2輸入四正與非門 74LS00         1   2   3   4   5   6   7                    1A  1B  1Y  2A  2B  2Y  GND74LS08引腳圖74LS08真值表：ABY000010100111 74ls86管腳圖及真值表如下: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ABY000011101110 由于在實驗室沒有CC4514譯碼器，由于設(shè)計的需要，我們經(jīng)查閱資料，用74LS138譯碼器代替CC4514，所以將九個發(fā)光二極管改變?yōu)槠邆€，功能沒有改變，下邊將兩個器件管腳圖對比一下74LS138管腳圖 74LS138真值表 CC4515管腳圖CC4518管腳圖 CC4518雙十進制計數(shù)器引腳排列如圖1CP、2CP時鐘輸入端1R、2R清除端1EN、2EN計數(shù)允許控制端CC4518功能表下表輸 入輸出功能時鐘CP清零RD使能EN×1×全部為001加計數(shù)000×保持×00010四、功能模塊可逆計數(shù)器74LS193原始狀態(tài)輸出4位二進制數(shù)0000，經(jīng)譯碼器輸出使中間的一只電平指示燈點亮。當(dāng)按動A、B兩個按鍵時，分別產(chǎn)生兩個脈沖信號，經(jīng)整形后分別加到可逆計數(shù)器上，可逆計數(shù)器輸出的代碼經(jīng)譯碼器譯碼后驅(qū)動電平指示燈點亮并產(chǎn)生位移，當(dāng)亮點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，而對輸入脈沖不起作用。如按動復(fù)位鍵，亮點又回到中點位置，比賽又可重新開始。將雙方終端指示燈的正端分別經(jīng)兩個與非門后接到2個十進制計數(shù)器CC4518的使能端EN，當(dāng)任一方取勝，該方終端指示燈點亮，產(chǎn)生1個下降沿使其對應(yīng)的計數(shù)器計數(shù)。這樣，計數(shù)器的輸出即顯示了勝者取勝的盤數(shù)。1、 部分模塊實現(xiàn)首先由與門74LS08和與非門74LS00構(gòu)成整型電路，用四個74LS00與非門組成兩個防抖動開關(guān)A,B.使輸出脈沖接到74LS193可逆計數(shù)器上，它有兩個輸入端，四個輸出端，使輸入脈沖進行加減計數(shù)。由于電路實驗室沒有可逆計時器74LS193，經(jīng)我們分析討論，用74LS192代替74LS193可逆計數(shù)器。能使電路正常工作。加一整形電路，使A、B二鍵出來的脈沖經(jīng)整形后變?yōu)橐粋€占空比很大的脈沖，這就減少了進行某一計數(shù)時另一計數(shù)輸入為低電平的可能性，從而使每按一次鍵都有可能進行有效的計數(shù)?？赡嬗嫈?shù)器輸出的信號接到4線16線譯碼器CC4514上，從而使輸出Y0Y15中選9個接到電平指示器上。準(zhǔn)備階段時Y0為亮點，其他不亮，當(dāng)開關(guān)A關(guān)上時，亮點逐漸向右移動，當(dāng)開關(guān)B關(guān)上時，亮點向左移動，比賽開始時，看A，B開關(guān)哪個先關(guān)上，最后顯示那方為勝。 由于實驗室沒有CC4515譯碼器，經(jīng)我們多次試驗并在 老師指導(dǎo)下，在連電路圖時，用CC138譯碼器代替。由七個輸出端代替九個，并實現(xiàn)了結(jié)果。如下圖 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，其作用是指示出誰勝誰負。當(dāng)亮點移到任何一方的終端時，判該方為勝，此時雙方的按鍵均宣告無效。假如當(dāng)亮在最右端時，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計數(shù)器的置數(shù)端 ，LD為低電平有效，于是計數(shù)器停止計數(shù)，處于預(yù)置狀態(tài)，由于計數(shù)器數(shù)據(jù)端D0、D1、D2、D3和輸出Q0、Q1、Q2、Q3對應(yīng)相連，輸入也就是輸出，從而使計數(shù)器對脈沖不起作。當(dāng)Y7為亮點時Y9不亮?xí)r，Y7為高電平，Y9為低電平，經(jīng)異或門74LS86時，輸出為高電平1，再經(jīng)74LS00與非門后，輸出為低電平0.進入74LS193，低電平有效。實現(xiàn)控制電路作用。在控制電路模塊中，出現(xiàn)了不少問題，在仿真時由于電路部分連接有問題，一開始當(dāng)亮點移到勝者一方時控制電路不起作用，亮點自動跳到另一方上：在反復(fù)試驗中，有部分電路連接錯誤，由于實驗室沒有CC4514譯碼器，用74LS138代替，管腳連接控制部分時出現(xiàn)錯誤導(dǎo)致了失敗。在我們的細心查找下，和老師的指導(dǎo)下，我們終于發(fā)現(xiàn)了錯誤之處，并改正。經(jīng)調(diào)整，仿真成功。控制部分起到預(yù)想目的。在這塊電路連接中充分在證明在連接電路時必須認(rèn)真細心地搞清楚器件管腳分布。如下圖：。 3.勝負顯示：勝負顯示是此次設(shè)計中最能表示實驗成功與否的關(guān)鍵。由計數(shù)器CC4518和譯碼顯示器構(gòu)成，能使人一目了然地看清實驗結(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CC4518計數(shù)器的EN端，CC4518的兩組4位BCD碼分別接到實驗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，該方終端指示燈發(fā)亮，產(chǎn)生一個上升沿，使相應(yīng)的計數(shù)器進行加一計數(shù)，于是就得到了雙方取勝次數(shù)的顯示，若1位數(shù)不夠，則進行2位數(shù)的級連。當(dāng)實驗準(zhǔn)備階段時，譯碼器的顯示數(shù)為零，當(dāng)一次比賽結(jié)束時，在相應(yīng)勝的一方會加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，譯碼器上會顯示2，使人清楚地知道比賽勝負的結(jié)果。 下圖是顯示勝負的仿真圖，當(dāng)亮點向左右每移動一次，也就是 每局的勝負，在計數(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接一個電平開關(guān)，作為一個開關(guān)控制，進行多次比賽而需要的復(fù)位操作，使亮點返回中心點。每次重新開賽時都會用到它。仿真圖如下： CC4518的清零端RD也接一個電平開關(guān)，作為勝負顯示器的復(fù)位來控制勝負計數(shù)器使其重新計數(shù)。當(dāng)一次勝負表現(xiàn)時，要進行下一局時亮點一直保持在勝者一方，只有將CC4518的清零端RD，開關(guān)摁一下，亮點會自動跳到中心線上，為下一局做好準(zhǔn)備。 每塊模塊都有各自獨特的作用。了解每個器件的工作原理和特性時仿真和連線的必要前提。 通過這次課程設(shè)計使我懂得了理論與實際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學(xué)的理論知識與實踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會服務(wù)，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。在設(shè)計的過程中遇到問題，可以說得是困難重重，這畢竟第一次做的，難免會遇到過各種各樣的問題，同時在設(shè)計的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對以前所學(xué)過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固。四、總體設(shè)計電路圖拔河游戲機用9個電平指示燈排列成一行，開機后只有中間一個點亮，以此作為拔河的中心線，游戲雙方各持一個按鍵，迅速地、不斷地按動產(chǎn)生脈沖，誰按得快，亮點向誰方向移動，每按一次，亮點移動一次。移到任一方終端指示燈點亮，這一方就得勝，此時雙方按鍵均無作用，輸出保持，只有經(jīng)復(fù)位后才使亮點恢復(fù)到中心線。最后，顯示器顯示勝者的盤數(shù)?？赡嬗嫈?shù)器74LS193原始狀態(tài)輸出4位二進制數(shù)0000，經(jīng)譯碼器輸出使中間的一只電平指示燈點亮。當(dāng)按動A、B兩個按鍵時，分別產(chǎn)生兩個脈沖信號，經(jīng)整形后分別加到可逆計數(shù)器上，可逆計數(shù)器輸出的代碼經(jīng)譯碼器譯碼后驅(qū)動電平指示燈點亮并產(chǎn)生位移，當(dāng)亮點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，而對輸入脈沖不起作用。如按動復(fù)位鍵，亮點又回到中點位置，比賽又可重新開始。將雙方終端指示燈的正端分別經(jīng)兩個與非門后接到2個十進制計數(shù)器CC4518的使能端EN，當(dāng)任一方取勝，該方終端指示燈點亮，產(chǎn)生1個下降沿使其對應(yīng)的計數(shù)器計數(shù)。這樣，計數(shù)器的輸出即顯示了勝者取勝的盤數(shù)。六、實驗總結(jié)第一，由于方案選擇中在仿真時沒有74LS193器件，74LS193的功能與74LS192的功能一致，所以用74LS192代替74LS193并進行仿真，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。但是在仿真過程中發(fā)光二極管上的亮點變化不明顯，當(dāng)加上74LS08器件時能在仿真中清晰地看清亮點的左右移動。說明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，使得輸出時由YO至Y9變?yōu)閅0至Y7，電路器件多，難免在電路的連接過程中信號受到干擾。所以在實驗中證明了一切。第三，對我們而言，知識上的收獲重要，精神上的豐收更加可喜。挫折是一份財富，經(jīng)歷是一份擁有。這次實習(xí)必將成為我人生旅途上一個非常美好的回憶！第四，通過這次課程設(shè)計使我懂得了理論與實際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學(xué)的理論知識與實踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會服務(wù)，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。在設(shè)計的過程中遇到問題，可以說得是困難重重，這畢竟第一次做的，難免會遇到過各種各樣的問題，同時在設(shè)計的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對以前所學(xué)過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固?？傊?，通過這次課程設(shè)計，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。為期三個星期的課程設(shè)計使我們收獲甚多，在實踐過程中，發(fā)現(xiàn)了不少問題，反思了在課堂上認(rèn)真聽見的必要性。通過一個個問題的出現(xiàn)，一個個問題的解決，最終使這次設(shè)計圓滿成功。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)校給我們這次實踐的機會。13