数字逻辑课程设计说明书.docx
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数字逻辑课程设计说明书
数字逻辑课程设计说明书（或论文）
（封面）
学院名称：
计算机与信息工程学院
班级名称：
物联网142
学生姓名：
张国庆
学号：
2014211686
题目：
猜数字游戏的设计
指导教师
姓名：
张永定
起止日期：
2015.6.23—2015.6.29
第一部分：
正文部分
一、选题背景
解决的问题：
设计一个具有用保存用来进行比较的数据，输入新的数据通过比较器与保存的数据进行比较，用计数器进行计数统计功能的电路。
应达到的要求：
（1）输入为六位二进制数，用单刀双掷开关来输入，当输入结束后，按确认键进行比较，如果与存储的数字相同则绿灯亮，如果输入比存储值大，则蓝灯亮，如果输入比存储值小，则黄灯亮，可以继续输入数字并验证。
（2）如果出现连续5次猜错，则红灯亮，表示游戏结束。
二、方案论证（或设计理念）
一器件选择
1.8个单刀双掷开关：
其中6个开关既用来送值给寄存器，又同时完成输值猜数功能；再用一个开关来实现上升沿触发完成送数功能；有一个开关也是实现上升沿触发实现计数统计功能，同时此开关通过上升沿的触发将比较器中的比较结果送到存储器中（开关的一次打开就完成一次猜值的输入比较并实现上升沿的触发完成计数）。
2.基本寄存器:
4边沿D触发器74LS175D用来对数据48进行存储；由于是6位二进制数，所以需用2个基本寄存器进行级联使用。
3.4位数值比较器（74LS85N）：
用来比较，同时是6位二进制数与6位二进制数之间的比较，所以需用2个4位数值比较器进行级联使用。
4.4位二进制同步加法计数器（74161N）：
用来完成计数功能。
5.灯泡：
分别用三个灯泡（蓝绿黄各一个）来显示输值与存储值得大小关系，再用一个红灯泡来判断是否猜错5次。
（电路中又外加4个橙色的灯泡来显示计数时的逐步累加情况）。
6.与，非门：
用一个与门来连接到计数器上OA与OC的引脚上，来集成数值5（101）。
用一个非门来连接绿灯和计数器上的端，因为一旦绿灯亮表明猜对，计数器就没有必要显示，让其清零，而绿灯不亮通过非门的取反作用就保证了CLK端接高电平，具有计数功能。
7.因为猜值的过程中，应按照先猜数计数最后再显示结果的过程，所以在放置一个基本寄存器（4边沿D触发器74LS175D）在比较器的输出端，这样开关Key=Y由低电平到高电平就先完成了猜数值的计数，再实现了两值的比较。
二系统分析
用开关Key=6、5、4、3、2、1分别存储由高到低存储6位二进制数。
假如设置存储的数值为100000，则可能的结果有：
8.表2－1
Y
6
5
4
3
2
1
S
灯泡颜色
猜字结果
说明
0
1
0
0
0
0
0
0
值未送入寄存器，比较器中A=32，B=0
0
1
0
0
0
0
0
0->1
值送入寄存器，比较器中A=32，B=32
0->1
1
1
1
0
0
0
1
蓝灯
偏大
猜错了
输值是56，比较器中A=56，B=32，计数器加1，计为1
0->1
1
0
1
0
0
0
1
蓝灯
偏小
猜错了
输值是40，比较器中A=40，B=32，计数器加1，计为2
0->1
1
1
1
1
0
0
1
蓝灯
偏大
猜错了
输值是60，比较器中A=60，B=32，计数器加1，计为3
1
0->1
0
1
0
1
0
0
1
黄灯
偏小
猜错了
输值是20比较器中A=20，B=32，计数器加1，计为4
0->1
0
1
0
0
0
1
1
黄灯
偏小
猜错了,累计5次，游戏结束
输值是17，比较器中A=17，B=32，计数器加1，计为5
2
0->1
1
0
0
0
0
0
1
绿灯
猜对了，游戏结束
输值是32，比较器中A=32，B=32，计数器清零
9.
3设计阐述
该猜数字游戏的设计是利用寄存器存储功能，比较器比较数据，计数器对比较结果进行统计，从而实现猜数字游戏的设计功能
整个系统包括控制单元、信息处理单元、信息处理单元、信息处理单元存储单元和显示单元五个逻辑部分。
控制单元有：
开关；信息处理单元有：
计数器和非门；信息处理单元有：
集成数值比较器和输入猜字的值的开关；信息处理单元有：
计数器；存储单元有：
集成寄存器和输入存储值的开关；显示单元有：
亮不同颜色的灯泡显示、猜字结果大小的显示、游戏结束的显示。
控制单元只执行两项任务：
输入存储的数值和输入猜的数值；信息处理单元主要是对输入的次数进行统计；信息处理单元主要是对猜的数值和储存的数值进行比较大小；信息处理单元主要是控制显示单元的灯泡亮和灭，起到监督作用；存储单元：
主要是将输入的数值储存起来并将其送到比较器中；显示单元则执行各个部分的显示功能，例如：
猜的数值过大，则蓝灯亮，连续五次猜字过后红灯亮了，则表明游戏结束了。
三、过程论述
详细步骤及其分析：
⑴运用一个单刀双掷开关和一个74LS04D非门组成一个脉冲信号，来完成一次输值和计数。
⑵运用两个74LS85N芯片4位数值比较器级联组成一个8位集成数值比较器来实现6位二进制数的比较，再运用三个蓝绿黄不同颜色的灯泡表示比较得到的结果。
⑶运用两个级联组成一个8位集成寄存器，用来寄存所猜的正确数值。
⑷再运用一个74LS175D芯片4边沿D触发器来存储比较的结果，通过Key=Y的触发来送数存储并显示。
⑸运用一个74161N计数器、一个74LS08D与门、一个74LS04D非门和一个灯泡组成判断猜字游戏是否结束的标志，同时用4个灯泡来清晰的观察计数的统计情况。
⑹当通过调节开关使输入的数值比寄存在寄存器中的数值大时，调节脉冲开关使其对寄存器产生一个上升沿，Key=Y的上升沿脉冲一到，这时连接在集成数值比较器上的蓝灯将会发光。
⑺当通过调节开关使输入的数值比寄存在寄存器中的数值相等时，调节脉冲开关使其对寄存器产生一个上升沿，Key=Y的上升沿脉冲一到，这时连接在集成数值比较器上的绿灯将会发光。
⑻当通过调节开关使输入的数值比寄存在寄存器中的数值小时，调节脉冲开关使其对寄存器产生一个上升沿，Key=Y的上升沿脉冲一到，这时连接在集成数值比较器上的黄灯将会发光。
⑼当每次调节开关时，如果绿灯连续5次都没亮，那么连接在计数器上的清零端将不会发生作用，并且连接在计数器上的灯在每次下降沿到达时将会计数，当第五次猜字绿灯没亮时，计数器的输出端为0101，此时连接在与门上的红灯将会发光，表示猜字游戏结束。
⑽当在调节开关时，如果绿灯在不大于5次时发了光，即绿灯在红灯没亮之前亮了，表示猜字猜对了。
四、结果分析
1送数阶段：
通过key=6、5、4、3、2、1六个开关向寄存器内输入数字，Key=S有0->1控制寄存器值的输入，同时让Key=S一直为1状态，结合用这六个开关向内送入数字与寄存器内的数字进行比较，且用另外一个寄存器存储比较的结果。
Key=Y用来控制计数器同时通过控制寄存器来显示比较结果；四个橙色的灯用来统计连续猜错的次数，当出现连续五次猜错时，红灯亮。
初始状态：
仿真开关闭合，六个单刀双掷固定数32，Key=S接低电平时：
（A=32，B=0）。
送数：
让Key=j7接高电平1，此时所猜的正确值32送到寄存器，同时传给比较器：
（A=32，B=32）。
送数阶段
2猜数阶段：
第一次猜数：
通过开关输值56（111000），数值完成后让Key=Y接高电平，计数器加1，计数器的值为1；同时蓝灯亮，表示第一次猜错了。
第一次猜数56
让Key=Y接低电平，这就完成了一次输入；同时方便了下一次的输值猜数。
第二次猜数：
通过开关输值40（101000），数值完成后让Key=Y接高电平，计数器加1，计数器的值2；同时蓝灯亮，表示第二次也猜错了。
第二次猜数40
让Key=Y接低电平，这就完成了一次输入；同时方便了下一次的输值猜数。
第三次猜数：
通过开关输值60（111100），数值完成后让Key=Y由低电平接高电平，计数器加1，计数器的值3；同时蓝灯亮，表示第三次也猜错了。
第三次猜数60
让Key=Y接低电平，方便了下一次的输值猜数。
第一个分支：
第四次猜数：
通过开关输值20（010100），数值完成后让Key=Y由低电平接高电平，计数器加1，计数器的值4；同时黄灯亮，表示第四次也猜错了。
第四次猜数20
让Key=Y接低电平，方便了下一次的输值猜数。
第五次猜数：
通过开关输值17（010001），数值完成后让Key=Y由低电平接高电平，计数器加1，计数器的值5；同时黄灯亮，此时红灯亮，表示第五次也猜错了，游戏结束。
第五次猜数
第二个分支：
第六次猜数：
通过开关输值32（100000），数值完成后让Key=Y由低电平接高电平，计数器加1，计数器的值4；此时绿灯亮，表示猜对了，表明游戏结束。
五、结论（或总结）
通过与同学讨论以及独立思考设计出来的。
在设计过程中，用到了本学期所学过的移位寄存器74175N、二进制同步加法计数器74161N和比较器74Ls85N。
因此，对它们的功能和运用有了更深一步的了解。
两周来的课程设计实践，主要有以下几点总结和体会；这次设计是通过查阅各种资料、同时通过Multisim软件对电路进行模拟仿真，从而使设计结果得到了验证。
通过这次课程设计环节，了解到模拟电路和数字电路之间的联系，对单元功能电路的理解和运用能力有了一定的提高。
第二部分：
图纸部分（针对课程设计、学年设计）
第三部分：
参考文献
[1]康光华编著．数字电路与设计基础[M].北京：
高等教育出版社,2009.
[2]王连英编著．基于MUltisim10的电子仿真实验与设计[M].北京：
北京邮电大学出版社,2010.
[3]余孟尝编著．数字电子技术基础简明教程[M].北京：
高等教育出版社,2006.
学生签名：
××××填表日期：
×年×月×日
第四部分：
指导教师评语
从学生的工作态度、工作量、设计（论文）的创造性、学术性、实用性及书面表达能力等方面给出评价。
）
第五部分：
成绩评定
指导教师签名：
××××填表日期：
×年×月×日
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