電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)--拔河游戲機(jī)

1、<p><b>　　電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　拔河游戲機(jī)</b></p><p>　　摘要：本課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容是由編碼電路、整形電路、譯碼電路、控制電路組成設(shè)計(jì)的一款電子拔河游戲機(jī)。信號(hào)產(chǎn)生電路通過(guò)開(kāi)關(guān)選擇接地還是接電源產(chǎn)生的脈沖，經(jīng)過(guò)由與非門(mén)和與門(mén)組成的RS觸發(fā)器整形電路整形后脈沖信號(hào)。譯碼電路中的譯碼器采用

2、集成芯片4線－16線譯碼器CC4514。由脈沖變化來(lái)控制9個(gè)發(fā)光二極管的亮滅，從而模仿現(xiàn)實(shí)生活中拔河的要求，進(jìn)而達(dá)到課程設(shè)計(jì)要求。</p><p>　　關(guān)鍵詞：編碼電路、整形電路、譯碼電路、控制電路。</p><p><b>　　1設(shè)計(jì)任務(wù)</b></p><p>　　拔河游戲機(jī)需要15個(gè)或者9個(gè)發(fā)光二極管排列成一行，開(kāi)機(jī)后只有中間一個(gè)發(fā)亮，以

3、此作為拔河的中心線，游戲雙方各持一個(gè)按鍵，迅速的，不斷的按動(dòng)產(chǎn)生脈沖，誰(shuí)按得快，亮點(diǎn)向誰(shuí)方向移動(dòng)，沒(méi)按一次，亮點(diǎn)移動(dòng)一次。移動(dòng)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(wú)作用，輸出保持，只有經(jīng)復(fù)位后才使亮點(diǎn)回復(fù)到中心線。</p><p><b>　　2方案論證</b></p><p>　　（1）本課題所設(shè)計(jì)的拔河游戲機(jī)由9電平指示燈排列成一行，開(kāi)機(jī)之后只有中

4、間一個(gè)電平指示燈亮，以此作為拔河的中心線?？赡嬗?jì)數(shù)器原始狀態(tài)為0000，經(jīng)譯碼后輸出中間的電平指示燈亮。游戲雙方各持一個(gè)按鍵，迅速地、不斷地按動(dòng)產(chǎn)生脈沖信號(hào)，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，這一方就獲勝，此時(shí)雙方按鍵均無(wú)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><p>　　（2）當(dāng)一局比賽結(jié)束后,由點(diǎn)亮該終點(diǎn)燈的信號(hào)使電路封鎖加減脈沖信號(hào)的作用，

5、即實(shí)現(xiàn)電路自鎖,使加減脈沖無(wú)效。當(dāng)兩人比賽結(jié)束后，裁判可以讓比賽恢復(fù)初始狀態(tài)。</p><p>　?。?）控制電路部分應(yīng)能控制由振蕩器產(chǎn)生的脈沖信號(hào)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(hào)決定。</p><p><b>　　3硬件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　3.1可逆計(jì)數(shù)器74LS193原始狀態(tài)輸出4位二進(jìn)制數(shù)000

6、0，經(jīng)譯碼器輸出使中間的一只電平指示燈X1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(kāi)始。</p><p><b>　　3.2編碼電路設(shè)計(jì)</b></p

7、><p>　　采用74LS192十進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器來(lái)實(shí)現(xiàn)</p><p>　　圖1.1 74LS192元件圖</p><p>　　3.2.1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74LS193D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(guò)編碼器來(lái)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

8、移動(dòng)。</p><p>　　圖1.2編碼電路設(shè)計(jì)圖</p><p>　　3.2.2整形電路設(shè)計(jì)：</p><p>　　由與門(mén)74LS08和與非門(mén)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

9、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(lái)的脈沖經(jīng)整形后變成一個(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，從而使每一次按鍵都有可能進(jìn)行有效的計(jì)數(shù)。</p><p>　　圖1.3整形電路設(shè)計(jì)圖</p><p>　　3.3主要元器件及其相關(guān)功能</

10、p><p>　?。?）74LS08與門(mén)</p><p>　　74LS08引出端符號(hào):</p><p>　　A B輸入端Y輸出端</p><p>　　圖1.4 74LS08引腳圖</p><p>　　圖1.5 74LS08邏輯功能圖</p><p>　?。?）74LS00與非門(mén)</p>

11、<p>　　74LS00D引出端符號(hào)：</p><p>　　A B輸入端 Y輸出端</p><p>　　圖1.6 74LS00D引腳圖</p><p>　　圖1.7 74LS00邏輯功能圖</p><p><b>　　3.3.譯碼電路</b></p><p>　　譯碼器由4514BD

12、構(gòu)成。譯碼器的輸出X1~X9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>　　比賽準(zhǔn)備，譯碼器輸入為0000，X1輸出為1，中心處只是燈首先點(diǎn)亮，當(dāng)編碼器進(jìn)行加法計(jì)數(shù)時(shí)，亮點(diǎn)向由移，進(jìn)行減法計(jì)數(shù)時(shí)，亮點(diǎn)向左移。</p><p>　　CC4514BD 4線－16線譯碼器</p><p>　　CC4514由

13、一可選通鎖存器和一4線－16線譯碼器組成。鎖存器所保留地?cái)?shù)據(jù)為在選通脈沖由1至0轉(zhuǎn)換之前地最后輸入數(shù)據(jù)。INH控制端將所有輸出置為0，而與數(shù)據(jù)或選通脈沖的輸入狀態(tài)無(wú)關(guān)。譯碼器功能表列出了輸入數(shù)據(jù)的組合及對(duì)應(yīng)的選擇輸出。CC4514提供了24引線多層陶瓷雙列直插（D）、熔封陶瓷雙列直插（J）、塑料雙列直插（P）3種封裝形式。</p><p>　　圖1.8 4514BD管腳圖</p><p>

14、　　4514BD管腳說(shuō)明：</p><p>　　A0～A3—數(shù)據(jù)輸入端</p><p>　　INH—輸出禁止控制端</p><p>　　LE—數(shù)據(jù)鎖存控制端</p><p>　　Y0～Y15—數(shù)據(jù)輸出端</p><p>　　①輸出狀態(tài)鎖定在上一個(gè)LE＝“1”時(shí)，A0～A3的輸入狀態(tài)</p><p&g

15、t;　　圖1.9 4514BD邏輯功能圖</p><p><b>　　圖2.0譯碼電路圖</b></p><p><b>　　3.4.控制電路</b></p><p>　　為指示出誰(shuí)勝誰(shuí)負(fù)，需用一個(gè)控制電路。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。此電路用74ls02來(lái)控制，其為一或非門(mén)電路，當(dāng)獲

16、勝一方為“1”，而另一方則為“0”，異或非門(mén)輸出為“1”，經(jīng)非門(mén)產(chǎn)生低電平“0”，在把“0”送人193中計(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A、B、C、D和輸出端QA、QB、QC、QD對(duì)應(yīng)相連，輸入也就是輸出，從而使計(jì)數(shù)器對(duì)輸入脈沖不起作用。</p><p>　　由異或門(mén)74LS05和或門(mén)74LS32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。將雙方終

17、端指示燈的正接至異或門(mén)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(mén)輸出為“1”，經(jīng)與非門(mén)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(duì)應(yīng)相連，輸入也就是輸出，從而使計(jì)數(shù)器對(duì)脈沖不起作用。</p><p><b>　　圖2.1 控制電路</b></p>&

18、lt;p><b>　　元件清單：</b></p><p>　　4514BD 4線—16線譯碼器 1個(gè)</p><p>　　74LS193 同步二進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器 1個(gè)</p><p>　　74LS00 四2輸入與非門(mén) 8個(gè)</p><

19、;p>　　74LS08 四2輸入與門(mén) 2個(gè)</p><p>　　74LS05 四2輸入異或門(mén) 1個(gè)</p><p>　　74LS32 四2輸入或門(mén) 1個(gè)</p><p>　　十段數(shù)碼管 1

20、個(gè)</p><p>　　單刀雙置開(kāi)關(guān) 4個(gè)</p><p><b>　　4 仿真實(shí)驗(yàn) </b></p><p>　　仿真軟件 Multisim 10.0 </p><p>　　仿真結(jié)果：開(kāi)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，迅速的，

21、不斷的按動(dòng)產(chǎn)生脈沖，誰(shuí)按得快，亮點(diǎn)向誰(shuí)方向移動(dòng)，沒(méi)按一次，亮點(diǎn)移動(dòng)一次。移動(dòng)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(wú)作用，輸出保持，只有經(jīng)復(fù)位后才使亮點(diǎn)回復(fù)到中心線。</p><p><b>　　5 安裝調(diào)試</b></p><p>　　1. 檢查電路的完整性和正確性，確保沒(méi)有交叉短路和斷路的線。 2. 在電源的接入端接+5V電源。 3. 開(kāi)

22、機(jī)后看看是否只有在拔河繩子中間的發(fā)光二極管亮。</p><p><b>　　6 結(jié)論</b></p><p>　　拔河游戲機(jī)共有9個(gè)發(fā)光二級(jí)管，開(kāi)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(shuí)按的快，亮點(diǎn)就向誰(shuí)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(wú)作用，輸出保持

23、，只有經(jīng)復(fù)位后才使亮點(diǎn)恢復(fù)到中心線,。</p><p>　　仿真結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致，達(dá)到了課程設(shè)計(jì)的目的。</p><p><b>　　7 心得體會(huì)</b></p><p>　　這次的課程設(shè)計(jì)雖然短暫，但讓我們學(xué)到了很多，那是課本上無(wú)法學(xué)到的。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，讓我明白了理論與實(shí)踐相結(jié)合的重要性，理論固然重要，但是實(shí)踐才是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)，使

24、我們加強(qiáng)了動(dòng)手、思考和解決問(wèn)題的能力，了解了一般電子電路的設(shè)計(jì)方法，培養(yǎng)了初步獨(dú)立設(shè)計(jì)的能力。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，通過(guò)查閱書(shū)籍和文獻(xiàn)資料，進(jìn)一步熟悉了常用電子器件的類(lèi)型和特性，并掌握合理選用的原則，進(jìn)一步掌握了電子儀器的正確使用方法。同時(shí)我們經(jīng)常會(huì)遇到這樣的情況，自認(rèn)為合理的電路連接總是遇到問(wèn)題，因此耗費(fèi)在這上面的時(shí)間很多，所以讓我明白了這正是缺乏鍛煉的表現(xiàn)和這次課程設(shè)計(jì)的重要性。做課程設(shè)計(jì)同時(shí)也是對(duì)課本知識(shí)的鞏固和加強(qiáng)，由于課本上的知識(shí)太多

25、，平時(shí)課間的學(xué)習(xí)并不能很好的理解和運(yùn)用，現(xiàn)在有些溫故知新的感覺(jué)。</p><p>　　在此，感謝學(xué)校和老師給我們鍛煉的機(jī)會(huì)，讓我們學(xué)到很多。</p><p>　　附錄：拔河游戲機(jī)電路圖</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 閻石主編：《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》[M]，北京，高等教育出版社，2