数电课程设计数字竞猜游戏报告.docx
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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...........................................
3
3.1
总体方案的选择..........................................
3
3.2
电路的设计..............................................
3
3.2.1
电路实现的原理图及方框图..........................
4
3.2.2
电路实现的原理仿真................................
6
3.2.3
电路实现的PCB图..................................
7
3.2.4
各单元电路的详细设计介绍..........................
8
3.2.5
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..........................................................
18
2
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）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
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。
5
3.2.2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
7
4LS148组成，74LS148是8线－3线优先编码器，0－7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，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2vC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
译码显示电路由七段共阴极数码管与译码芯片CD4511构成，CD4511是一片CMOSBCD—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abcd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～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：
D0～D1为并行输入端；Q0～Q3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
11
3.2.5元器件清单
元件
描述
标号
数
价格
量
（元）
74LS00
4
二输入与非门
U3
2
0.52
74LS04
6
一输入非门
U7
1
0.64
74LS08
4
二输入与门
U8
1
0.64
74LS85
数值比较器
U5
1
1.53
74LS148
8
线－3线优先
U1,U2
2
1.09
编码器
74LS161
二进制同步计数
U9
1
1.09
器
74LS194
4
位双向移位寄
U4,U6
2
1.14
存器
轻触开关
10
0.03
自锁开关
2
0.10
七段数码管
共阴
LED1,LED2
2
0.33
发光二极管
LED3,
4
0.02
LED4,LED5
555
定时器
U10
1
0.1
12
独石电容
0.01uf
1
0.02
点解电容
0.04
1
0.02
电阻
680，15k,10K
R1,R2,R3,R
8
0.01
4,R5,R6
USB母座
1
0.13
覆铜板
1
1.2
洞洞板
2
0.78
合计
13.83
第4章电路的功能测试与调试
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，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],2006
[2]阎石.《数字电子技术基础教程》.清华大学出版社
[M],2015
[3]彭介华.《电子技术课程设计指导》.高等教育出版社
[M],2010
17
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
升级会员 