数电课程设计拔河比赛.docx

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数电课程设计拔河比赛

《拔河游戏控制器》课程设计报告

学院：

信息科学与技术学院

专业：

电子信息工程

年级：

10级1班

姓名：

单玉明（2010508096）

高波（2010508091）

一：

设计任务分析…………………………………………3

二：

拔河游戏控制器的总体方案…………………………3

三：

各单元电路的设计、工作原理、器件的选择及介绍………………………………………………………………3

3.1.各单元电路的设计……………………………………3

3.2.工作原理………………………………………………5

3.3.设备及原器件介绍……………………………………6

四：

心得体会……………………………………………………7

五：

附录…………………………………………………………8

5.1整体电路图………………………………………………8

5.2电路仿真图………………………………………………9

六、参考文献……………………………………………………10

一：

设计任务分析

1．拔河游戏控制器是一种能容纳甲乙双方参赛游戏控制电路。

由一排9个LED发光二极管表示拔河的“电子绳”。

由甲乙双方通过按钮开关是发光的LED管向自己的一方的终点延伸，当延伸到一方的最后一个LED管时，则该方获胜。

并计下胜利的次数，每次比赛前都需要进行清零，并使按钮开关复位。

2．“电子绳”由9个LED管构成，比赛开始时位于中间的LED管发亮。

甲乙双方通过按键输入信号，用键盘上的A,B键来模拟。

当发亮的LED管从中点移动到任意方的最后一个时比赛结束，电路自锁保持当前状态不变，除非裁判要求复位，并对胜利的一方计数器自动加一。

3.计分电路用两位七段数码管对分别双方得分进行累计，在每次比赛结束时电路自动加分。

比赛结束后计数器清零。

二．总体方案设计

可逆计数器74LS193原始状态输出4位二进制数0000，经译码器输出使中间的一只发光二极管点亮。

当按动A、B两个按键时，分别产生两个脉冲信号，经整形后分别加到可逆计数器上，可逆计数器输出的代码经译码器译码后驱动发光二极管点亮并产生位移，当亮点移到任何一方终端后，由于控制电路的作用，使这一状态被锁定，而对输入脉冲不起作用。

如按动复位键，亮点又回到中点位置，比赛又可重新开始。

三．各单元电路的设计、工作原理、器件的选择及介绍

1、各单元电路的设计

（1）.编码电路的设计

由双时钟二进制同步可逆计数器74LS193构成，它有2个输入端，4个输出端，能进行加／减计数。

（2）整形电路设计

由与门74LS08和与非门74LS00构成。

因74LS193是可逆计数器，控制加减的CP脉冲分别加至5脚和4脚，此时当电路要求进行加法计数时，减法输入端CPD必须接高电平；进行减法计数时，加法输入端CPU也必须接高电平，若直接由A、B键产生的脉冲加到5脚或4脚，就有很多时机在进行计数输入时另一计数输入端为低电平，使计数器不能计数，双方按键均失去作用，拔河比赛不能正常进行。

加一整形电路，使A、B二键出来的脉冲经整形后变为一个占空比很大的脉冲，这就减少了进行某一计数时另一计数输入为低电平的可能性，从而使每按一次键都有可能进行有效的计数。

（3）译码电路设计

由两个4端-8线的74LS138构成4线-16线译码器。

图为两片74LS138级联成4-16线译码器

由A0，A1,A2，S1，S2，S3作为输入端，译码器的输出Y0～Y15中选9个接电平指示灯，电平指示灯的负端接地，而正端接译码器；这样，当输出为高电平时电平指示灯点亮。

比赛准备，译码器输入为0000，Y0输出为1，中心处指示灯首先点亮，当编码器进行加法计数时，亮点向右移，进行减法计数时，亮点向左移。

（4）控制电路设计

由异或门74LS86和与非门74LS00构成，其作用是指示出谁胜谁负。

当亮点移到任何一方的终端时，判该方为胜，此时双方的按键均宣告无效。

将双方终端指示灯的正接至异或门的2个输入端，当获胜一方为“1”，而另一方则为“0”，异或门输出为“1”，经与非门产生低电平“0”，再送到74LS193计数器的置数端LD’，于是计数器停止计数，处于预置状态，由于计数器数据端A、B、C、D和输出QA、QB、QC、QD对应相连，输入也就是输出，从而使计数器对脉冲不起作用。

（5）胜负显示电路设计

由计数器74LS90D和译码显示器构成。

将双方终端指示灯正极经与非门输出后分别接到2个74LS90D计数器的EN端，74LS90D的两组4位BCD码分别接到实验箱中的两组译码显示器的8、4、2、1插孔上。

当一方取胜时，该方终端指示灯发亮，产生一个上升沿，使相应的计数器进行加一计数，于是就得到了双方取胜次数的显示，若1位数不够，则进行2位数的级连。

（6）复位电路设计

74LS193的清零端CR接一个电平开关，作为一个开关控制，进行多次比赛而需要的复位操作，使亮点返回中心点。

74LS90D的清零端RD也接一个电平开关，作为胜负显示器的复位来控制胜负计数器使其重新计数。

2.工作原理

拔河游戏机用9个电平指示灯排列成一行，开机后只有中间一个点亮，以此作为拔河的中心线，游戏双方各持一个按键，迅速地、不断地按动产生脉冲，谁按得快，亮点向谁方向移动，每按一次，亮点移动一次。

移到任一方终端指示灯点亮，这一方就得胜，此时双方按键均无作用，输出保持，只有经复位后才使亮点恢复到中心线。

最后，显示器显示胜者的盘数。

可逆计数器74LS193原始状态输出4位二进制数0000，经译码器输出使中间的一只电平指示灯点亮。

当按动A、B两个按键时，分别产生两个脉冲信号，经整形后分别加到可逆计数器上，可逆计数器输出的代码经译码器译码后驱动电平指示灯点亮并产生位移，当亮点移到任何一方终端后，由于控制电路的作用，使这一状态被锁定，而对输入脉冲不起作用。

如按动复位键，亮点又回到中点位置，比赛又可重新开始。

将双方终端指示灯的正端分别经一个或门和一个与非门后接到2个十进制计数器74LS90D的使能端INA，当任一方取胜，该方终端指示灯点亮，产生1个下降沿使其对应的计数器计数。

这样，计数器的输出即显示了胜者取胜的盘数。

3.设备及原器件介绍

（1）+5V直流电源逻辑电平开关电阻1K（4个）电阻200（9个）

（2）74LS1933线-8线译码器（2片）

（3）74LS90D同步计数器（2片）

引出端功能符号：

INB、INA时钟输入端

RO1、RO2清零端

QA~QD计数器输出端

R1～R2计数器输出端

（4）74LS193同步二进制可逆计数器（1片）

引出端功能符号：

DOWN/UP减/加输入端

BO、CO借位、进位

A~D输入端

QA~QD输出端

LOAD预置数控制端

CLR清零端

（5）74LS002输入与非门（９片）

74LS082输入与门（２片）

74LS862输入异或门（1片）

四.收获、体会

通过本次课程设计对数字电子技术有了更进一步的熟悉，实际操作和课本上的知识有很大联系，但高于课本，一个看似很简单的电路，要动手把它设计出来就比较困难了，要求我们在以后的学习中注意这一点，要把课本上所学到的知识和实际联系起来，同时通过本次电路的设计，不但巩固了所学知识，增强了学习的兴趣，考验了我们借助互联网络搜集、查阅相关文献资料，和组织材料的综合能力。

通过设计拔河游戏机控制电路，让我对数字逻辑这门课有了更深刻的了解，对电子器件的认识也不再停留在字面上，实现了从理论到实践的飞跃。

我了解到理论和实践是分不开的。

只懂理论不行，当你面对一堆元器件时，你会茫然不知所措；可只懂实践也不行，当别人问你为什么会这样，怎么样才算正确，如果你说凭感觉是不足以服人的。

学习的目的就是去应用，只有实践才能将书本知识转化为实用的技能。

五、电路仿真图

5.1整体电路图

5.2仿真电路图

六、参考文献

[1]《实用电子电路手册》北京：

高等教育出版社，1991

[2]《数字电子技术基础》高等教育出版社，2006

[3]《中国集成电路大全》TTL集成电路国防工业出版社，1985