拔河游戲機(jī)課程設(shè)計(jì)

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1、數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告設(shè)計(jì)課題：拔河游戲機(jī)的設(shè)計(jì)專業(yè)班級(jí)：（過(guò)程控制）自動(dòng)化103班學(xué)生姓名：廖浩超、甘君鋒指導(dǎo)教師：黃際樂(lè)設(shè)計(jì)時(shí)間：2013.06-4-一、設(shè)計(jì)的技術(shù)指標(biāo)與要求（1）基本功能①拔河游戲機(jī)需用9個(gè)發(fā)光二極管排列成一行，開(kāi)機(jī)后只有中間一個(gè)點(diǎn)亮，以此作為拔河的中心線，游戲雙方各持一個(gè)按鍵，迅速地、不斷地按動(dòng)產(chǎn)生脈沖，誰(shuí)按得快，亮點(diǎn)向誰(shuí)方向移動(dòng)，每按一次，亮點(diǎn)移動(dòng)一次。移到任一方終端二極管點(diǎn)亮，這一方就得勝，此時(shí)雙方按鍵均無(wú)作用，輸出保持。只有經(jīng)復(fù)位后才使亮點(diǎn)恢復(fù)到中心線，比賽才可重新開(kāi)始；②用七段LED數(shù)碼管顯示勝者的盤(pán)數(shù)。（2）設(shè)計(jì)成果要

2、求①利用集成芯片、分立元件制作線路板，實(shí)現(xiàn)有關(guān)電路功能；②設(shè)計(jì)報(bào)告一份。（3）主要器件萬(wàn)能板、+5V直流電源、數(shù)碼管×2、邏輯電平開(kāi)關(guān)×4、4線－16線譯碼／分配器（CC4514×1）、同步遞增／遞減二進(jìn)制計(jì)數(shù)器（CC40193×1）、十進(jìn)制計(jì)數(shù)器（CC4518×1）譯碼器（CC4511×2）、與門(mén)（CC4081×1）、與非門(mén)（CC4011×3）、異或門(mén)（CC4030×1）發(fā)光二極管LED×9、電阻（1K×4、560×9）二、電路的設(shè)計(jì)拔河游戲機(jī)的原理框圖如圖一所示。圖一拔河游戲機(jī)的原理框圖-4-可逆計(jì)數(shù)器CC40193原始狀態(tài)輸出4位二進(jìn)制數(shù)0000，

3、經(jīng)譯碼器輸出使中間的一只發(fā)光二極管點(diǎn)亮。當(dāng)按動(dòng)A、B兩個(gè)按鍵時(shí)，分別產(chǎn)生兩個(gè)脈沖信號(hào)，經(jīng)整形后分別加到可逆計(jì)數(shù)器上，可逆計(jì)數(shù)器輸出的代碼經(jīng)譯碼器譯碼后驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管點(diǎn)亮并產(chǎn)生位移，當(dāng)亮點(diǎn)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(duì)輸入脈沖不起作用。如按動(dòng)復(fù)位鍵，亮點(diǎn)又回到中點(diǎn)位置，比賽又可重新開(kāi)始。將雙方終端二極管的正端分別接至二個(gè)十進(jìn)制計(jì)數(shù)器CC4518的允許控制端EN，當(dāng)任一方取勝，該方終端二極管點(diǎn)亮，產(chǎn)生一個(gè)上升沿使其對(duì)應(yīng)的計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)。這樣，計(jì)數(shù)器的輸出即顯示了勝者取勝的盤(pán)數(shù)。盤(pán)數(shù)可通過(guò)電平開(kāi)關(guān)進(jìn)行復(fù)位清零。設(shè)計(jì)電路框圖如圖1所示

4、：三、電路總的邏輯原理圖（圖二）及各單元電路的功能1.脈沖發(fā)生電路如圖二①部分，前兩個(gè)與非門(mén)組成一個(gè)基本RS觸發(fā)器，在按鈕的作用下產(chǎn)生脈沖，后一個(gè)與門(mén)和兩個(gè)與非門(mén)組成一個(gè)整形電路其作用是產(chǎn)生一個(gè)占空比很大的脈沖信號(hào)，這樣就減少某一方在計(jì)數(shù)時(shí)另一方輸出為低電平的概率，使甲乙雙方都能有效計(jì)數(shù)。2、編碼電路如圖二②部分，CC40193是可逆計(jì)數(shù)器，控制加減的CP脈沖分別加至5腳和4腳，此時(shí)當(dāng)電路要求進(jìn)行加法計(jì)數(shù)時(shí)，減法輸入端CPD必須接高電平；進(jìn)行減法計(jì)數(shù)時(shí)，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5腳或4腳，那么就有很多時(shí)機(jī)在進(jìn)行計(jì)數(shù)輸

5、入時(shí)另一計(jì)數(shù)輸入端為低電平，使計(jì)數(shù)器不能計(jì)數(shù)，雙方按鍵均失去作用，拔河比賽不能正常進(jìn)行。注：CC40193是加/減可逆計(jì)數(shù)器，其功能與74LS193的功能相似。3、譯碼電路如圖二③部分，選用4－16線CC4514譯碼器。譯碼器的輸出Q0～Q14分接9個(gè)發(fā)光二極管，二極管的負(fù)端接地，而正端接譯碼器；這樣，當(dāng)輸出為高電平時(shí)發(fā)光二極管點(diǎn)亮。比賽準(zhǔn)備，譯碼器輸入為0000，Q0輸出為“1”，中心處二極管首先點(diǎn)亮，當(dāng)編碼器進(jìn)行加法計(jì)數(shù)時(shí)，亮點(diǎn)向右移，進(jìn)行減法計(jì)數(shù)時(shí)，亮點(diǎn)向左移。注：CC4514?4線－16線譯碼器引腳排列及功能：A0～A3—數(shù)據(jù)輸入端；INH—輸出

6、禁止控制端；LE—數(shù)據(jù)鎖存控制端；-4-Y0～Y15—數(shù)據(jù)輸出端輸???入高電平輸出端輸???入高電平輸出端LEINHA3A2A1A0LEINHA3A2A1A0100000YO101001Y9100001Y1101010Y10100010Y2101011Y11100011Y3101100Y12100100Y4101101Y13100101Y5101110Y14100110Y6101111Y15100111Y711××××無(wú)101000Y800××××①①輸出狀態(tài)鎖定在上一個(gè)LE＝“1”時(shí)，A0～A3的輸入狀態(tài)4、控制電路如圖二④部分，為指示出誰(shuí)勝誰(shuí)負(fù)，需

7、用一個(gè)控制電路。當(dāng)亮點(diǎn)移到任何一方的終端時(shí)，判該方為勝，此時(shí)雙方的按鍵均宣告無(wú)效。此電路可用異或門(mén)CC4030和非門(mén)CC4011來(lái)實(shí)現(xiàn)。將雙方終端二極管的正極接至異或門(mén)的兩個(gè)輸入端，當(dāng)獲勝一方為“1”，而另一方則為“0”，異或門(mén)輸出為“1”，經(jīng)非門(mén)產(chǎn)生低電平“0”，再送到CC40193計(jì)數(shù)器的置數(shù)端，于是計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)，處于預(yù)置狀態(tài)，由于計(jì)數(shù)器數(shù)據(jù)端A、B、C、D和輸出端QA、QB、QC、QD對(duì)應(yīng)相連，輸入也就是輸出，從而使計(jì)數(shù)器對(duì)輸入脈沖不起作用。5、勝負(fù)顯示如圖二⑤部分，將雙方終端二極管正極經(jīng)非門(mén)后的輸出分別接到二個(gè)CC4518計(jì)數(shù)器的EN端，CC4

8、518的兩組4位BCD碼分別接到實(shí)驗(yàn)裝置的兩組譯碼顯示器的A、B、C、D插口處。