数电课程设计数字竞猜游戏报告.docx

1、数电课程设计数字竞猜游戏报告数字电子技术课程设计报告数字竞猜游戏指导老师：吴学军班 级：电子 姓 名： 组 号：1目 录第 1 章概述.2第 2 章课程设计的目的与基本要求.2第 3 章设计的具体步骤.33.1总体方案的选择.33.2电路的设计.33.2.1电路实现的原理图及方框图.43.2.2电路实现的原理仿真.63.2.3电路实现的 PCB 图.73.2.4各单元电路的详细设计介绍.83.2.5元器件清单.12第 4 章电路的功能测试与调试.13第 5 章电路最终作品图.14第 6 章结果分析与总结.15参考文献.17附 录.182第1章 概述当前，重视实验与实践教育是各国高等教育界的发展

2、浪潮，我国与国外教学工作的差距也主要表现在实践教学环节上。面对新的形式和新的挑战，完善实践与实践教育体系成为一种必然。实验与实践性教学相辅相成，缺一不可，我们在学习课本知识的同时也要应该注意提高自己的实践动手能力，这一次的课程设计就是一次很好的机会，让我们提高实践动手能力，让我们将课本学到的理论知识转到实际运用。这次我们小组抽选到的题目是“数字竞猜游戏”这个题目属于不算很难，但也有很大的几率会失败，我相信我们最后能成功的。第 2 章 课程设计的目的与要求用中小规模集成电路设计猜数游戏逻辑电路，具体要求如下：（1） 随机产生一个一位十进制数字；（2） 有三次猜数的机会，猜错一次，记录并显示一次；

3、（3） 猜对后显示出答案。所谓的猜数游戏，就是指用户对数字进行竞猜，而数字是随机给出的，用户猜对数字，电路会给出相关的反馈，同样，猜错系统也会给出不同的反馈。由此看来，电路的实现需要一位裁判，裁判可以控制电路系统的复位与随机数的生成。3第 3 章 设计的具体步骤3.1 总体方案的选择数字竞猜游戏的原理比较简单，将计数器接入一个连续脉冲，设置一个电路能够随时关停脉冲，由此在计数器中产生一个一位的十进制随机数。之后开始猜数字，有三次机会，猜错一次亮一次红灯，答对数码管显示出答案。猜数字部分由 74LS148 优先编码器组成。数字的产生可以采用 74LS161 计数器实现，先及时一段时间，按 P 开

4、关使示数保持，之后输入所猜的数字，与产生数字进行比较。每输入一个数字，按下一次单脉冲，若答案不对，第一个 74LS194 的位移寄存器向右位移，产生一个“1”，第一个灯泡点亮，若答对，第二个 74LS194 位移寄存器置入正确答案并输出，以此类推，可设定允许猜的次数。猜完一轮，可以再次猜下一轮。3.2 电路的设计3.2.1 电路实现的原理图以及方框图（1）总体电路的方框图随机数显示器答案显示器答案译码器位移寄存器随机数译码器计数器编码器数字比较器脉冲信号用户选择数字（2）总体电路的原理图由于线路比较复杂故采用网络标号的方法接线，使得原理图简单清晰明了，但是缺点在于容易出错，这要求我们在绘制原理

5、图的适合更需要专心与细心，任何一个微小的地方或许都会导致原理图的错误从而导致电路出错，无法实现其功能。这些看似很细小的问题造成的结果都是难以想象的，有可能导致电路重新绘制。53.2.2 电路的实现的原理仿真（1）原理图的总体仿真根据观察仿真结果发现，给电路借上电源标码器首先会输出0000，但是用户这时候没开始按键，比较器也会将 0000 与随机数向比较，得出的答案也会使得灯亮，就相当于用掉了一次机会，考虑下，再加入一个二极管，似的满足三次机会的要求。图中的两个脉冲信号分别是一个 100Hz 的方波信号，用来启动计时器产生随机数，另一个脉冲信号是 1Hz 的单脉冲，用来判断用户输入的是否与随机数

6、相符合，从来似的灯是否被点亮。在产生随机数的脉冲中放置一个开关，使得脉冲关闭，随机数能显示，再次打开关闭，随机数会被再次重新输出。6（2）脉冲信号的原理图仿真因为手上的材料与电子元件有限，所以此处采用了多谐振荡器的简单电路，实现了 100HZ 方波脉冲的产生。3.2.3 电路实现的 PCB 图由于译码电路与脉冲电7路比较简单，所以此次了分模块进行制作，其余模块才用洞洞板制作。下面会详细介绍。3.2.4 各主要单元电路的详细设计介绍（1）键盘编码电路键盘编码电路是由两片74LS148 组成，74LS148 是 8 线3 线优先编码器，07 编码输入端(低电平有效)，所以用开关控制低电平的输入可以

7、使得实现编码功能，74ls148 输入端优先级别的次序依次为 I7,I6,I0 。当某一输入端有低电平输入,且比优先级别高的输入端没有低电平输入时， 输出端才输出相应该输入端的代码。例如： I5=0 且 I6=I7=1(I6 、 I7 优先级别高于 I5) 则此时输出代码10 ( 为 (5)10=(101)2 的反码 ) 这就是优先编码器的工作原理。8（2）脉冲电路在本设计中，采用的是精度不高的，由集成电路 555 与 RC 组成的多谐振荡器。其具体电路如图接通电源后，电容 C1 被充电，vC 上升，当 vC 上升到大于 2/3VCC 时，触发器被复位，放电管 T 导通，此时 v0 为低电平，

8、电容 C1 通过 R2 和 T 放电，使 vC 下降。当 vC 下降到小于 1/3VCC 时，触发器被置位，v0 翻转为高电平。电容器 C1 放电结束,所需的时间为 ：vc当 C1 放电结束时，T 截止，VCC 将通过 R1、R2 向电容器 C1 充电，图 2 vC 由 1/3VCC 上升到 2/3VCC 所需的时为：当 vC 上升到 2/3VCC 时，触发器又被复位发生翻转，如此周而复始，在输出端就得到一个周期性的方波，其频率为。本设计中，由电路图和 f 的公式可以算出，调 R2 可以调占空比，调 R1 可以调频率，使其输出为频率为 f=100Hz 的方波。9（3）译码显示电路译码显示电路由

9、七段共阴极数码管与译码芯片 CD4511 构成， CD4511 是一片 CMOS BCD锁存/7 段译码/驱动器，用于驱动共阴极 LED （数码管）显示器的 BCD 码-七段码译码器。其中 a b c d 为 BCD 码输入，a 为最低位。LT 为灯测试端，加高电平时，显示器正常显示，加低电平时，显示器一直显示数码“8”，各笔段都被点亮，以检查显示器是否有故障。BI 为消隐功能端，低电平时使所有笔段均消隐，正常显示时， B1 端应加高电平。另外 CD4511 有拒绝伪码的特点，当输入数据越过十进制数 9(1001) 时，显示字形也自行消隐。LE 是锁存控制端，高电平时锁存，低电平时传输数据。a

10、g 是 7 段输出，可驱动共阴 LED 数码管。10（4） 错误显示电路此电路由 74LS194 加上发光二极管实现，74LS194 是一个 4 位双向移位寄存器，最高时钟脉冲为 36MHZ，其中：D0D1 为并行输入端；Q0Q3 为并行输出端；SR-右移串引输入端；SL-左移串引输入端；S1、S0-操作模式控制端； -为直接无条件清零端；CP-为时钟脉冲输入端。当用门电路控制 74LS194 的脉冲端，当猜错时给一个脉冲，使得右移，灯亮。脉冲控制电路由下图实现113.2.5 元器件清单元件描述标号数价 格量（元）74LS004二输入与非门U320.5274LS046一输入非门U710.647

11、4LS084二输入与门U810.6474LS85数值比较器U511.5374LS1488线3 线优先U1,U221.09编码器74LS161二进制同步计数U911.09器74LS1944位双向移位寄U4,U621.14存器轻触开关100.03自锁开关20.10七段数码管共阴LED1,LED220.33发光二极管LED3,40.02LED4,LED5555定时器U1010.112独石电容0.01uf10.02点解电容0.0410.02电阻680，15k,10KR1,R2,R3,R80.014,R5,R6USB 母座10.13覆铜板11.2洞洞板20.78合计13.83第 4 章 电路的功能测试与

12、调试对各各功能进行调试的过程中，发现分模块的功能能实现应有的效果和现象，但是把模块组合一起之后，却无法实现其功能。两个译码电路功能完好，100HZ 方波发生器功能完好，0-9 循环计数器功能完好，但是将其连入主体电路中却无法实现其功能，检查电路接线完好无错，跳线飞线完好无错。13第 5 章 电路最终作品图（1）模块一：数码管译码电路(2)100hz 方波信号发生电路14（3）0 到 9 循环电路（5） 主体电路成品15第 6 章 结果分析与总结数字电子技术是一门理论与实践密切相关的学科，如果光靠理论，我们就会学的头疼，如果借助实验，效果就不一样了，特别是数字电子技术实验，能让我们自己去验证一下

13、书上的理论，自己去设计，这有利于培养我们的实际设计能力和动手能力。通过数字电子技术实验, 我们不仅仅是做了几个实验,不仅要学会实验技术,更应当掌握实验方法，即用实验检验理论的方法,寻求物理量之间相互关系的方法,寻求最佳方案的方法等等，掌握这些方法比做了几个实验更为重要。在设计过程中，经常会遇到这样那样的情况，就是心里想老着这样的接法可以行得通，但实际接上电路，总是实现不了，因此耗费在这上面的时间用去很多。我沉得做课程设计同时也是对课本知识的巩固和加强，由于课本上的知识太多，平时课间的学习并不能很好的理解和运用各个元件的功能，而且考试内容有限，所以在这次课程设计过程中，我们了解了很多元件的功能，

14、并且对于其在电路中的使用有了更多的认识。平时看课本时，有时问题老是弄不懂，做完课程设计，那些问题就迎刃而解了。而且还可以记住很多东西。比如一些芯片的功能，平时看课本，这次看了，下次就忘了，通过动手实践让我们对各个元件映象深刻。认识来源于实践，实践是认识的动力和最终目的，实践是检验真理的唯一标准。所以这个期末测试之后的课程设计对我们的作用是非常大的。16参考文献1 康华光. 数字电子技术基础(第五版).高等教育出版社M,20062 阎石 . 数字电子技术基础教程 . 清华大学出版社M,20153 彭介华.电子技术课程设计指导.高等教育出版社M,201017课程设计成绩评定表专业电子信息班级电子 1513题数字竞猜游戏目主用中小规模集成电路设计猜数游戏逻辑电路，具体要求如下：随机产生一个一位十进制数字；有三次猜数的机会，猜错一次，记录并显示一次；猜要对后显示出答案。所谓的猜数游戏，就是指用户对数字进行竞猜，而数字内是随机给出的，用户猜对数字，电路会给出相关的反馈，同样，猜错系统容也会给出不同的反馈。由此看来，电路的实现需要一位裁判，裁判可以控制电路系统的复位与随机数的生成。指导教师评语姓 名学 号成 绩成农柳吉2015111320绩陈新臣2015111305等崔兴国2015111306级指导老师签名：年月 日18