數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)---電子拔河游戲機(jī)

1、<p><b>　　機(jī)械與電子工程學(xué)院</b></p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)報(bào)告</b></p><p>　　課 程 名 稱 數(shù)字電路技術(shù)基礎(chǔ) </p><p>　　設(shè) 計(jì) 題 目 電子拔河游戲機(jī) </p><p>　　所學(xué)專業(yè)名稱 電子科學(xué)與技

2、術(shù) </p><p>　　班 級 </p><p>　　學(xué) 號 </p><p>　　學(xué) 生 姓 名 </p><p>　　指 導(dǎo) 教 師

3、 </p><p>　　2012年 5月 28日</p><p><b>　　任 務(wù) 書</b></p><p>　　設(shè)計(jì)名稱： 電子拔河游戲機(jī) </p><p>　　學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師：

4、 </p><p>　　起止時(shí)間：自 2012 年 5 月 12 日起 至 2012 年 6 月 2 日止</p><p><b>　　一、課程設(shè)計(jì)目的</b></p><p>　　1、掌握四數(shù)計(jì)數(shù)器CC4518，CC4514的原理及使用，顯示電路原理。</p><p>　　2

5、、熟悉與與門、與非門、異或門的使用。</p><p>　　3、掌握實(shí)驗(yàn)電路的工作原理。</p><p>　　4、培養(yǎng)獨(dú)立分析故障及排除故障的能力。</p><p>　　二、課程設(shè)計(jì)任務(wù)和基本要求</p><p><b>　　設(shè)計(jì)任務(wù)：</b></p><p>　　1、設(shè)計(jì)一個(gè)能進(jìn)行拔河游戲的電路。

6、</p><p>　　2、電路使用15個(gè)發(fā)光二極管，開機(jī)后只有中間一個(gè)發(fā)亮，此即拔河的中心點(diǎn)。</p><p>　　3、游戲雙方各持一個(gè)按鈕，迅速地、不斷地按動(dòng)，產(chǎn)生脈沖，誰按得快，亮點(diǎn)就向誰的方向移動(dòng)，每按一次，亮點(diǎn)移動(dòng)一次。</p><p>　　4、亮點(diǎn)移到任一方終端二極管時(shí)，這一方就獲勝，此時(shí)雙方按鈕均無作用，輸出保持，只有復(fù)位后才使亮點(diǎn)恢復(fù)到中心。</

7、p><p>　　5、用數(shù)碼管顯示獲勝者的盤數(shù)。</p><p><b>　　基本要求：</b></p><p>　　1、能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)計(jì)任務(wù)的基本功能；</p><p>　　2、要求依據(jù)電子拔河游戲機(jī)的任務(wù)要求，運(yùn)用數(shù)字電子技術(shù)的理論設(shè)計(jì)、制定實(shí)驗(yàn)方案，并撰寫課程設(shè)計(jì)論文要求符合模板的相關(guān)要求，字?jǐn)?shù)要求3000字以上。</

8、p><p>　　機(jī)電學(xué)院數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)</p><p><b>　　指導(dǎo)老師評價(jià)表</b></p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要與關(guān)鍵詞6</b></p><p>　　1 總體方案設(shè)計(jì)7</p>

9、<p>　　1.1 設(shè)計(jì)思路7</p><p>　　1.2 電路原理圖7</p><p>　　1.3 電路工作原理8</p><p>　　1.4 各單元電路的設(shè)計(jì)8</p><p>　　1.4.1編碼電路的設(shè)計(jì)8</p><p>　　1.4.2整體電路設(shè)計(jì)9</p><p>

10、;　　1.4.3譯碼電路9</p><p>　　1.4.4控制電路9</p><p>　　1.4.5勝負(fù)顯示10</p><p>　　1.4.6復(fù)位控制10</p><p>　　2 元器件的使用及其引腳圖11</p><p>　　2.1 元器件的使用11</p><p>　　2.2

11、引腳圖11</p><p>　　3 電路仿真結(jié)果12</p><p>　　3.1 開始電路12</p><p>　　3.2 比賽結(jié)束12</p><p><b>　　4 總結(jié)13</b></p><p>　　4.1 設(shè)計(jì)總結(jié)13</p><p>　　4.2 實(shí)驗(yàn)

12、心得13</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)13</b></p><p><b>　　附錄13</b></p><p><b>　　摘要與關(guān)鍵詞</b></p><p><b>　　摘要：</b></p><p>　　拔河游

13、戲機(jī)共有15個(gè)發(fā)光二級管，開機(jī)后只有中間一個(gè)發(fā)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)以產(chǎn)生脈沖，誰按的快，亮點(diǎn)就向誰的方向移動(dòng)，每按一次，亮點(diǎn)移動(dòng)一次，移到任一方終端二極管發(fā)亮，這一方就得勝，此時(shí)雙方按鍵均無作用，輸出保持，只有經(jīng)復(fù)位后才使亮點(diǎn)恢復(fù)到中心線, 用七段數(shù)碼管顯示勝者取勝的盤數(shù)。</p><p>　　本實(shí)驗(yàn)通過設(shè)計(jì)多諧振蕩器提供輸入脈沖，用可逆計(jì)數(shù)器，譯碼器，將甲乙雙方的輸

14、入轉(zhuǎn)換為脈沖，再經(jīng)過譯碼，顯示譯碼器和七段數(shù)碼管實(shí)現(xiàn)電路的記分功能。用開關(guān)設(shè)計(jì)的裁判可以實(shí)現(xiàn)電路的記分和清零功能。</p><p>　　在設(shè)計(jì)中需要分步實(shí)現(xiàn)不同的功能，編碼功能、整形功能等等，在不同功能設(shè)計(jì)中需要使用不同的元件，根據(jù)元件的物理屬性來實(shí)現(xiàn)該功能。</p><p><b>　　進(jìn)度安排：</b></p><p>　　1、認(rèn)真思考和理

15、解所選題目的有關(guān)要求，大致知道要求做什么。</p><p>　　2、根據(jù)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)要求，到圖書館或上網(wǎng)查找相關(guān)的資料，了解拔河游戲機(jī)的工作原理。</p><p>　　3、學(xué)習(xí)數(shù)字電路中觸發(fā)器、計(jì)數(shù)器、譯碼顯示器等單元電路的設(shè)計(jì)及綜合應(yīng)用，掌握邏輯電路的設(shè)計(jì)與測試方法，等。</p><p>　　4、綜合相關(guān)的資料，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。</p><p>

16、;　　5、根據(jù)所設(shè)計(jì)方案，用仿真軟件進(jìn)行電路仿真。</p><p>　　6、根據(jù)要求撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。</p><p><b>　　關(guān)鍵字：</b></p><p>　　電子拔河；計(jì)數(shù)器；課程設(shè)計(jì)</p><p><b>　　1 總體方案設(shè)計(jì)</b></p><p><b&

17、gt;　　1.1 設(shè)計(jì)思路</b></p><p>　　1、本課題所設(shè)計(jì)的拔河游戲機(jī)由15個(gè)電平指示燈排列成一行，開機(jī)之后只有中間一個(gè)電平指示燈亮，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，誰按得快，亮點(diǎn)向誰方向移動(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，這一方就獲勝，此時(shí)雙方按鍵均無作用，輸出保持，只有經(jīng)裁判復(fù)位后才使亮點(diǎn)恢復(fù)到中心線。</p>

18、<p>　　2、當(dāng)一局比賽結(jié)束后,由點(diǎn)亮該終點(diǎn)燈的信號使電路封鎖加減脈沖信號的作用.即實(shí)現(xiàn)電路自鎖,使加家減脈沖無效。同時(shí)，使計(jì)分電路自動(dòng)加分。</p><p>　　3、控制電路部分應(yīng)能控制由振蕩器產(chǎn)生的脈沖信號進(jìn)入計(jì)數(shù)器的加減脈沖的輸入端，其進(jìn)入方向則由參賽雙方的按鍵信號決定。</p><p><b>　　1.2 電路原理圖</b></p>

19、<p>　　圖一， 圖二分別為拔河游戲機(jī)的電路框圖、整機(jī)邏輯圖。</p><p>　　1.3 電路工作原理</p><p>　　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Y0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，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

20、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(dòng)復(fù)位鍵，亮點(diǎn)又回到中點(diǎn)位置，比賽又可重新開始。</p><p>　　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)。</p><p>　　1.4 各單元電路的設(shè)

21、計(jì)</p><p>　　1.4.1編碼電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　由雙時(shí)鐘二進(jìn)制同步可逆計(jì)數(shù)器74LS193構(gòu)成，它有2個(gè)輸入端，4個(gè)輸出端，能進(jìn)行加／減計(jì)數(shù)。通過編碼器來控制電平指示燈的顯示，加計(jì)數(shù)時(shí)向右移動(dòng)，進(jìn)行減計(jì)數(shù)時(shí)，向相反方向移動(dòng)。電路圖如下：</p><p>　　1.4.2整體電路設(shè)計(jì)</p><p>　　由與門74LS08和

22、與非門74LS00構(gòu)成。因74LS193是可逆計(jì)數(shù)器，控制加減的CP脈沖分別加至5腳和4腳，此時(shí)當(dāng)電路要求進(jìn)行加法計(jì)數(shù)時(shí)，減法輸入端CPD必須接高電平；進(jìn)行減法計(jì)數(shù)時(shí)，加法輸入端CPU也必須接高電平，若直接由A、B鍵產(chǎn)生的脈沖加到5腳或4腳，就有很多時(shí)機(jī)在進(jìn)行計(jì)數(shù)輸入時(shí)另一計(jì)數(shù)輸入端為低電平，使計(jì)數(shù)器不能計(jì)數(shù)，雙方按鍵均失去作用，拔河比賽不能正常進(jìn)行。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€(gè)占空比很大的脈沖，這就減少了進(jìn)行某

23、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)。電路圖如下圖所示：</p><p><b>　　1.4.3譯碼電路</b></p><p>　　由4線－16線譯碼器CC4514構(gòu)成。譯碼器的輸出Y0～Y15中選15個(gè)接電平指示燈，電平指示燈的負(fù)端接地，而正端接譯碼器；這樣，當(dāng)輸出為高電平時(shí)電平指示燈點(diǎn)亮。</p><p

24、>　　比賽準(zhǔn)備，譯碼器輸入為0000，Y0輸出為1，中心處指示燈首先點(diǎn)亮，當(dāng)編碼器進(jìn)行加法計(jì)數(shù)時(shí)，亮點(diǎn)向右移，進(jìn)行減法計(jì)數(shù)時(shí)，亮點(diǎn)向左移。電路圖如下圖所示：</p><p><b>　　1.4.4控制電路</b></p><p>　　由異或門74LS86和與非門74LS00構(gòu)成，其作用是指示出誰勝誰負(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

25、無效。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,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對應(yīng)相連，輸入也就是輸出，從而使計(jì)數(shù)器對脈沖不起作用。電路圖如下圖所示：</p><p><b>　　1.4.5勝負(fù)顯示&

26、lt;/b></p><p>　　由計(jì)數(shù)器CC4518和譯碼顯示器構(gòu)成。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)的級連。電路圖如下：</p>

27、<p><b>　　1.4.6復(fù)位控制</b></p><p>　　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)。</p><p>　　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)位來控制勝負(fù)計(jì)數(shù)器使其重新計(jì)數(shù)。其中CC4518功能表下表所示：</p><p&

28、gt;　　2 元器件的使用及其引腳圖</p><p>　　2.1 元器件的使用</p><p>　　CC4514 4線—16線譯碼器 1片 </p><p>　　CC4518 雙同步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器 1片</p><p>　　74LS193 同步二進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器

29、 1片</p><p>　　74LS00 四2輸入與非門 3片</p><p>　　74LS08 四2輸入與門 1片</p><p>　　74LS86 四2輸入異或門 1片</p><p>　　

30、電阻： 1KΩ 4個(gè)</p><p><b>　　2.2 引腳圖</b></p><p>　　(各原器件的引角圖見附錄)</p><p><b>　　3 電路仿真結(jié)果</b></p><p><b>　　3.1 開始電路<

31、/b></p><p><b>　　3.2 比賽結(jié)束</b></p><p><b>　　4 總結(jié)</b></p><p><b>　　4.1 設(shè)計(jì)總結(jié)</b></p><p>　　拔河游戲機(jī)共有15個(gè)發(fā)光二級管，開機(jī)后只有中間一個(gè)發(fā)亮，以此作為拔河的中心線，游戲雙方各持

32、一個(gè)按鍵，迅速地，不斷地按動(dòng)以產(chǎn)生脈沖，誰按的快，亮點(diǎn)就向誰的方向移動(dòng)，每按一次，亮點(diǎn)移動(dòng)一次，移到任一方終端二極管發(fā)亮，這一方就得勝，此時(shí)雙方按鍵均無作用，輸出保持，只有經(jīng)復(fù)位后才使亮點(diǎn)恢復(fù)到中心線, 用七段數(shù)碼管顯示勝者取勝的盤數(shù)。</p><p>　　本實(shí)驗(yàn)通過設(shè)計(jì)多諧振蕩器提供輸入脈沖，用可逆計(jì)數(shù)器，譯碼器，將甲乙雙方的輸入轉(zhuǎn)換為脈沖，再經(jīng)過譯碼，顯示譯碼器和七段數(shù)碼管實(shí)現(xiàn)電路的記分功能。用開關(guān)設(shè)計(jì)的裁判

33、可以實(shí)現(xiàn)電路的記分和清零功能。</p><p>　　在設(shè)計(jì)中需要分步實(shí)現(xiàn)不同的功能，編碼功能、整形功能等等，在不同功能設(shè)計(jì)中需要使用不同的元件，根據(jù)元件的物理屬性來實(shí)現(xiàn)該功能。</p><p><b>　　4.2 實(shí)驗(yàn)心得</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[

34、1] 《電子技術(shù)基礎(chǔ) 實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)》 高吉祥主編 電子工業(yè)出版社</p><p>　　[2] 《電子線路實(shí)驗(yàn)》(第二版) 方建中主編 浙江大學(xué)出版社</p><p>　　[3] 《數(shù)字電路 設(shè)計(jì)與制作》 彭軍譯主編 科學(xué)出版社</p><p>　　[4] 《電子技術(shù)基礎(chǔ)（數(shù)字部分）》第四版 康華光主編 高等教育出版社</p><

35、p>　　[5]《電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)》 彭芥華主編 高等教育出版社</p><p><b>　　附錄</b></p><p><b>　　附錄1</b></p><p><b>　　各元器件的引角圖：</b></p><p>　　1、74LS00 四2輸入與非門

36、 </p><p>　　2、74LS08 四2輸入與門</p><p>　　3、74LS193 同步二進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器</p><p>　　4、74LS86 四2輸入異或門</p><p>　　5、CC4518 雙同步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器</p><p>　　6、CC4514 4線—16線譯碼器</