電子技術(shù)課程設(shè)計--拔河游戲機

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

2、集成芯片4線－16線譯碼器CC4514。由脈沖變化來控制9個發(fā)光二極管的亮滅，從而模仿現(xiàn)實生活中拔河的要求，進(jìn)而達(dá)到課程設(shè)計要求。</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)計任務(wù)</b></p><p>　　拔河游戲機需要15個或者9個發(fā)光二極管排列成一行，開機后只有中間一個發(fā)亮，以

3、此作為拔河的中心線，游戲雙方各持一個按鍵，迅速的，不斷的按動產(chǎn)生脈沖，誰按得快，亮點向誰方向移動，沒按一次，亮點移動一次。移動到任一方終端二極管發(fā)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)位后才使亮點回復(fù)到中心線。</p><p><b>　　2方案論證</b></p><p>　?。?）本課題所設(shè)計的拔河游戲機由9電平指示燈排列成一行，開機之后只有中

4、間一個電平指示燈亮，以此作為拔河的中心線。可逆計數(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。游戲雙方各持一個按鍵，迅速地、不斷地按動產(chǎn)生脈沖信號，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，這一方就獲勝，此時雙方按鍵均無作用，輸出保持，只有經(jīng)裁判復(fù)位后才使亮點恢復(fù)到中心線。</p><p>　?。?）當(dāng)一局比賽結(jié)束后,由點亮該終點燈的信號使電路封鎖加減脈沖信號的作用，

5、即實現(xiàn)電路自鎖,使加減脈沖無效。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)生的脈沖信號進(jìn)入計數(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>　　3硬件設(shè)計</b></p><p>　　3.1可逆計數(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。</p><p><b>　　3.2編碼電路設(shè)計</b></p

7、><p>　　采用74LS192十進(jìn)制可逆計數(shù)器來實現(xiàn)</p><p>　　圖1.1 74LS192元件圖</p><p>　　3.2.1編碼電路的設(shè)計：</p><p>　　由雙時鐘二進(jìn)制同步可逆計數(shù)器74LS193D構(gòu)成，它有2個輸入端，4個輸出端，能進(jìn)行加/減計數(shù)。通過編碼器來控制電平指示燈的顯示，加計數(shù)時向右移動，進(jìn)行減計數(shù)時，向相反方向

8、移動。</p><p>　　圖1.2編碼電路設(shè)計圖</p><p>　　3.2.2整形電路設(shè)計：</p><p>　　由與門74LS08和與非門74LS00構(gòu)成。因74LS193是可逆計數(shù)器，控制加減的CP脈沖分別加至5腳和4腳，此時當(dāng)電路要求進(jìn)行加法計數(shù)時，減法輸入端CPD必須接高電平：進(jìn)行減法計數(shù)時，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，就有很多時機在進(jìn)行計數(shù)輸入時另一計數(shù)輸入端為低電平，使計數(shù)器不能計數(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)整形后變成一個占空比很大的脈沖，這就減少了進(jìn)行某一計數(shù)時另一計數(shù)輸入為低電平的可能性，從而使每一次按鍵都有可能進(jìn)行有效的計數(shù)。</p><p>　　圖1.3整形電路設(shè)計圖</p><p>　　3.3主要元器件及其相關(guān)功能</

10、p><p>　?。?）74LS08與門</p><p>　　74LS08引出端符號:</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</p>

11、<p>　　74LS00D引出端符號：</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)輸出為高電平時電平指示燈點亮。</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亮，當(dāng)編碼器進(jìn)行加法計數(shù)時，亮點向由移，進(jìn)行減法計數(shù)時，亮點向左移。</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。鎖存器所保留地數(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)無關(guān)。譯碼器功能表列出了輸入數(shù)據(jù)的組合及對應(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LE＝“1”時，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>　　為指示出誰勝誰負(fù)，需用一個控制電路。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。此電路用74ls02來控制，其為一或非門電路，當(dāng)獲

16、勝一方為“1”，而另一方則為“0”，異或非門輸出為“1”，經(jīng)非門產(chǎn)生低電平“0”，在把“0”送人193中計數(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A、B、C、D和輸出端QA、QB、QC、QD對應(yīng)相連，輸入也就是輸出，從而使計數(shù)器對輸入脈沖不起作用。</p><p>　　由異或門74LS05和或門74LS32構(gòu)成，其作用是指示出誰勝誰負(fù)。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。將雙方終

17、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，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</p><p>　　74LS193 同步二進(jìn)制可逆計數(shù)器 1個</p><p>　　74LS00 四2輸入與非門 8個</p><

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

20、個</p><p>　　單刀雙置開關(guān) 4個</p><p><b>　　4 仿真實驗 </b></p><p>　　仿真軟件 Multisim 10.0 </p><p>　　仿真結(jié)果：開機后只有中間一個發(fā)亮，以此作為拔河的中心線，游戲雙方各持一個按鍵，迅速的，

21、不斷的按動產(chǎn)生脈沖，誰按得快，亮點向誰方向移動，沒按一次，亮點移動一次。移動到任一方終端二極管發(fā)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，確保沒有交叉短路和斷路的線。 2. 在電源的接入端接+5V電源。 3. 開

22、機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>　　拔河游戲機共有9個發(fā)光二級管，開機后只有中間一個發(fā)亮，以此作為拔河的中心線，游戲雙方各持一個按鍵，迅速地，不斷地按動以產(chǎn)生脈沖，誰按的快，亮點就向誰的方向移動，每按一次，亮點移動一次，移到任一方終端二極管發(fā)亮，這一方就得勝，此時雙方按鍵均無作用，輸出保持

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

24、我們加強了動手、思考和解決問題的能力，了解了一般電子電路的設(shè)計方法，培養(yǎng)了初步獨立設(shè)計的能力。在設(shè)計過程中，通過查閱書籍和文獻(xiàn)資料，進(jìn)一步熟悉了常用電子器件的類型和特性，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。同時我們經(jīng)常會遇到這樣的情況，自認(rèn)為合理的電路連接總是遇到問題，因此耗費在這上面的時間很多，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)計的重要性。做課程設(shè)計同時也是對課本知識的鞏固和加強，由于課本上的知識太多

25、，平時課間的學(xué)習(xí)并不能很好的理解和運用，現(xiàn)在有些溫故知新的感覺。</p><p>　　在此，感謝學(xué)校和老師給我們鍛煉的機會，讓我們學(xué)到很多。</p><p>　　附錄：拔河游戲機電路圖</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