數(shù)字電子課程設(shè)計--電子拔河機報告

1、<p>　　數(shù)字電子課程設(shè)計--電子拔河機</p><p><b>　　報告書</b></p><p>　　專業(yè)班級：12屆電氣工程及其自動化01班</p><p><b>　　姓名：</b></p><p><b>　　學(xué)號： </b></p>&l

2、t;p>　　指導(dǎo)老師： </p><p>　　電氣信息學(xué)院數(shù)字電子課程設(shè)計</p><p><b>　　任務(wù)書</b></p><p>　　設(shè)計名稱 電子拔河機</p>

3、<p><b>　　學(xué)生姓名 </b></p><p><b>　　指導(dǎo)老師 </b></p><p>　　起止時間 2014年5月20日至2014年6月12日</p><p><b>　　課程設(shè)計目的 </b></p><p>　　掌握四數(shù)計數(shù)器 CC

4、4518，CC4514 的原理及使用，顯示電路原理。 </p><p>　　2、熟悉與與門、與非門、異或門的使用。 </p><p>　　3、掌握實驗電路的工作原理。 </p><p>　　4、培養(yǎng)獨立分析故障及排除故障的能力。</p><p>　　二、課程設(shè)計任務(wù)和基本要求設(shè)計任務(wù)</p><p>　　1、設(shè)計一個能

5、進行拔河游戲的電路。 </p><p>　　電路使用 15 個發(fā)光二極管，開機后只有中間一個發(fā)亮，此即拔河的 中心點。 3、游戲雙方各持一個按鈕，迅速地、不斷地按動，產(chǎn)生脈沖，誰按得快， 亮點就向誰的方向移動，每按一次，亮點移動一次。</p><p>　　4、亮點移到任一方終端二極管時，這一方就獲勝，此時雙方按鈕均無作 用，輸出保持，只有復(fù)位后才使亮點恢復(fù)到中心。</p>&

6、lt;p>　　5、用數(shù)碼管顯示獲勝者的盤數(shù)。</p><p><b>　　三、基本要求： </b></p><p>　　能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)計任務(wù)的基本功能；</p><p>　　要求依據(jù)電子拔河游戲機的任務(wù)要求，運用數(shù)字電子技術(shù)的理論設(shè)計、 制定實驗方案，并撰寫課程設(shè)計論文要求符合模板的相關(guān)要求，字?jǐn)?shù)要 求 3000 字以上。</p>

7、<p>　　電氣信息學(xué)院數(shù)字電子課程設(shè)計 指導(dǎo)教師評價表</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　摘要....................................................................................................6 </p>

8、<p>　　Abstract..............................................................................................6</p><p>　　第一章 緒論............................................................................

9、..........7</p><p>　　1.1 電子拔河機簡介.........................................................................7</p><p>　　1.2 課程設(shè)計目的....................................................................

10、.........7</p><p>　　第二章 方案設(shè)計與分析..................................................................8</p><p>　　2.1 方案分析..............................................................................

11、.......8</p><p>　　2.2 電子拔河機工作原理框圖.........................................................8</p><p>　　2.3 電路模擬圖.................................................................................9&l

12、t;/p><p>　　第三章 電路各部分設(shè)計................................................................10</p><p>　　3.1整形電路設(shè)計.............................................................................10</p>

13、<p>　　3.2 編碼電路...................................................................................11</p><p>　　3.3 譯碼電路...................................................................................1

14、2</p><p>　　3.4 控制電路...................................................................................13</p><p>　　3.5 計數(shù)器電路（勝負(fù)顯示).........................................................13</p

15、><p>　　3.6 復(fù)位控制...................................................................................14</p><p>　　安裝與調(diào)試........................................................................15</p&g

16、t;<p>　　4.1安裝............................................................................................15</p><p>　　4.2拔河機實物圖..........................................................................

17、..16</p><p>　　4.3 調(diào)試過程...................................................................................17</p><p>　　第五章 元件清單和芯片引腳圖..................................................18</p>

18、<p>　　5.1元件清單....................................................................................18</p><p>　　5.2芯片引腳圖................................................................................19&

19、lt;/p><p>　　第六章 總結(jié)與致謝........................................................................22</p><p>　　6.1課程設(shè)計總結(jié)............................................................................22</

20、p><p>　　6.2致謝............................................................................................23</p><p>　　第七章 參考文獻........................................................................

21、....24</p><p>　　思考題..............................................................................................25</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　隨著電子技術(shù)的發(fā)展，電子游戲成為了日常生活中重要的

22、娛樂方式。電子拔河機是我們設(shè)計的一種類似實際拔河的電子游戲。電子拔河機的具體游戲設(shè)計思路如下：用7個發(fā)光二極管代替繩子，一開始僅有正中間的二極管發(fā)光。比賽雙方通過快速按動A B兩個輕觸按鈕產(chǎn)生脈沖，發(fā)光點會朝著按動的快的一方移動。直到光點到達(dá)任意一端端點，到達(dá)端點后，繼續(xù)按動按鈕無效，計數(shù)器記錄分?jǐn)?shù)，通過復(fù)位可以重復(fù)上過程，在規(guī)定的次數(shù)內(nèi)，哪一方分?jǐn)?shù)高就哪一方獲勝。通過計數(shù)器清零，可進入下一次游戲。</p><p&g

23、t;　　關(guān)鍵詞：電子拔河機 發(fā)光二極管 設(shè)計思路 產(chǎn)生脈沖 計數(shù)器</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Electronic entertainment in people occupy an increasingly important role.So we designed electronic tug of war mac

24、hine the electronic game.Following our design ideas, with 7 light-emitting diodes to replace the rope, only the beginning of the intermediate light-emitting diodes.Game player by pressing the A, B two buttons to control

25、the light.Window will move towards the side push fast.When the window to any one endpoint, button not work, at the same time counter counts. Through the reset can repe</p><p>　　Key Words: Electronic tug of w

26、ar machines Light-emitting diodes Design ideas pulse counter </p><p><b>　　.第一章 緒論</b></p><p>　　1.1電子拔河機簡介</p><p>　　電子拔河機是一款利用數(shù)字電子技術(shù)設(shè)計的代替實際拔河的游戲，具有操作簡單，趣味性強的游戲設(shè)備。電子

27、拔河機利用7個發(fā)光2級管代替繩子，以兩個可以產(chǎn)生脈沖的按鈕代替參賽選手，通過按動按鈕產(chǎn)生脈沖，脈沖產(chǎn)生快慢，代表拔河力度大小。一方獲勝后計數(shù)器會記錄分?jǐn)?shù)，規(guī)定比賽次數(shù)內(nèi)哪方獲勝。</p><p><b>　　1.2課程設(shè)計目的</b></p><p>　　鞏固和加深所學(xué)電子技術(shù)課程的基本知識，提高綜合運用所學(xué)知識的能力；</p><p>　　培

28、養(yǎng)學(xué)生根據(jù)課題需要選用參考書、查閱手冊、圖表和文獻資料的能力，提高學(xué)生獨立解決工程實際問題的能力</p><p>　　通過設(shè)計方案的分析比較、設(shè)計計算、元件選繹及電路安裝調(diào)試等環(huán)節(jié)．初步掌握單實用電路的工程設(shè)計方法． </p><p>　　④提高學(xué)生的動手能力．掌握常用儀器設(shè)備的正確使用方法，學(xué)會對簡單實用電路的實驗調(diào)試和對整機指標(biāo)的測試方法， </p>

29、;<p>　　⑤了解與課題有關(guān)的電路以及元器件的工程技術(shù)規(guī)范，能按課程設(shè)計任務(wù)書的要求編寫設(shè)計說明書，能正確反映設(shè)計和實驗成果，能正確繪制電路圖等</p><p><b>　　方案設(shè)計與分析</b></p><p><b>　　2.1 方案分析</b></p><p><b>　　分析</b&

30、gt;</p><p>　　本課程設(shè)計所設(shè)計電子拔河機，有7個發(fā)光二極管排成一行，開機后只有中間的二極管亮，作為游戲中線，雙方各持一按鍵，通過按鍵產(chǎn)生脈沖，誰按的快，亮點就向哪一方移動，到達(dá)任意端點，這是按鍵無效，只有經(jīng)復(fù)位后才能是亮點回歸中點。</p><p>　　當(dāng)一方獲勝后，電路實現(xiàn)自鎖，使得減脈沖無效，同時計數(shù)器自動增分。</p><p>　　控制電路應(yīng)能控

31、制從按鍵產(chǎn)生脈沖信號進入計數(shù)器的加減脈沖輸入端，進入方向由雙方按鍵信號決定。 </p><p>　　2.2 電子拔河機工作原理圖 </p><p>　　圖1 電子拔河機工作原理框圖</p

32、><p><b>　　2.3電路模擬圖</b></p><p>　　由以上分析我們可以通過軟件Multisim來進行電路模擬，下面的圖2是電路仿真模擬圖。關(guān)于仿真圖各部分原理及其介紹第三章將具體介紹。</p><p>　　圖2 電子拔河機模擬電路圖</p><p>　　第三章 電路各部分設(shè)計</p><p

33、>　　3.1 整形電路設(shè)計</p><p>　　由與門 74LS08 和與非門 74LS00 構(gòu)成。因 74LS193 是可逆計數(shù)器，當(dāng)電路要進行加計數(shù)或減計數(shù)時，另一端口必須保持高電平才能正常計數(shù)。若直接由 A、B 鍵產(chǎn)生的脈沖加到 5 腳或 4 腳，就有很多時機在進行計數(shù)輸入時另一計數(shù)輸入端為低電平，使計數(shù)器不能計數(shù)，雙方按鍵均失去作用，拔河比賽不能正常進行。所以加一整形電路，使 A、B 兩鍵出來的脈沖

34、經(jīng)整形后變?yōu)橐粋€占空比很大的脈沖，產(chǎn)生一個延遲，這樣就減少了進行某一計數(shù)時另一計數(shù)輸入為低電平的可能性，從而使每按一次鍵都有可能進行有效的計數(shù)。電路圖如下圖所示。</p><p><b>　　圖3 整形電路</b></p><p>　　3.2 編碼電路：由雙時鐘二進制可逆計數(shù)器74LS193構(gòu)成，它有2個輸入端，4個輸出端，能進行加減法計數(shù)。</p>&

35、lt;p>　　下面是74SL193的引腳圖，引腳功能表以及真值表</p><p>　　圖4 74LS193芯片引腳圖</p><p>　　圖5 74LS193引腳功能表</p><p>　　注：H=高電平 L=低電平 X=不定（高或低電平） ↑=由“低”→“高”電平的躍變</p><p>　　圖6 74LS193真值表</p

36、><p><b>　　3.3譯碼電路</b></p><p>　　由4線-16線譯碼器CC4514構(gòu)成.譯碼器的輸出00到015中選出7個和發(fā)光二級管相連。發(fā)光二極管負(fù)極接地，正極接4514譯碼器：這樣，當(dāng)輸出為高電平時，發(fā)光二極管發(fā)光。</p><p>　　準(zhǔn)備，譯碼器輸入為0000，所以00端輸出為1，中間發(fā)光二極管發(fā)光，當(dāng)譯碼器進行加減法計數(shù)

37、時，亮點左右移動。</p><p>　　譯碼電路如下圖7所示</p><p><b>　　圖7 譯碼電路</b></p><p><b>　　3.4控制電路： </b></p><p>　　由與門 74LS08 和與非門 74LS00 構(gòu)成，其作用是鎖定電路。當(dāng)亮點移到任何一方的終端時，判該方為勝

38、，此時雙方的按鍵均宣告無效。將雙方終端指示燈的正接至與非門的 2 個輸入端，當(dāng)獲勝一方為“1”，而另一方則為“0”，與非門輸出為“1”，經(jīng)與非門產(chǎn)生低電平“0”，再送到 74LS192計數(shù)器的置數(shù)端，于是計數(shù)器停止計數(shù)，處于預(yù)置狀態(tài)，由于計數(shù)器數(shù)據(jù)端 D0、D1、D2、D3 和輸出Q0、Q1、Q2、Q3 對應(yīng)相連，輸入也就是輸出，從而使計數(shù)器對脈沖不起作用</p><p>　　3.5計數(shù)器電路（勝負(fù)顯示）<

39、/p><p>　　由計數(shù)器CC4518和譯碼顯示器構(gòu)成。將雙方終端發(fā)光二極管正極經(jīng)過與非門輸出后分別連接到兩個CC4518計數(shù)器的CP端，CC4518的兩組4為BCD碼分別連接到實驗板的兩個譯碼器的8 、4 、2、 1上。當(dāng)一方獲勝后，該方終端的發(fā)光二極管發(fā)光，產(chǎn)生一個上升沿，使得相應(yīng)計數(shù)器進行+1計數(shù)，于是就得到了雙方的取勝次數(shù)的顯示。</p><p><b>　　圖8 計數(shù)器電

40、路</b></p><p><b>　　3.6復(fù)位控制</b></p><p>　　74LS193 的清零端 CR 接一個電平開關(guān)，作為一個開關(guān)控制，進行多次比賽而需要的復(fù)位操作，使亮點返回中心點。 CC4518 的清零端 RD 也接一個電平開關(guān)，作為勝負(fù)顯示器的復(fù)位來控制勝負(fù)計數(shù)器使其重新計數(shù)。其中 CC4518 功能表下表所示：</p>

41、<p>　　圖9 CC4518功能表</p><p><b>　　安裝與調(diào)試</b></p><p><b>　　4.1 安裝 </b></p><p>　　本次課程設(shè)計的安裝與調(diào)試進行了很多次，同組的同學(xué)都非常認(rèn)真努力的去做了。下面就我們的安裝調(diào)試過程進行簡單的介紹。</p><p>

42、;<b>　　安裝一共進行了兩次</b></p><p>　　1）第一次安裝，由于經(jīng)驗不足，導(dǎo)致元件布局不合理，也沒用利用不同顏色的導(dǎo)線來區(qū)分底線和其他線路。做出來的板子外觀不雅，布線混亂。</p><p>　　在6月3日去電氣樓實驗室進行調(diào)試，由于布線混亂，元件位置混亂等原因，無法進行整改，只能進行第二次安裝。</p><p>　　第二次安裝

43、，我們吸取第一次失敗的經(jīng)驗，在對模擬圖進行分析時，對比我們擁有的元件，用畫草圖的方法找到了一種較為明朗的元件布局，為了避免線路混亂，我們利用線的顏色區(qū)分不同線路，比如底線全部采用黑色的導(dǎo)線。在分工合作上，我們一人負(fù)責(zé)連線布局，一人負(fù)責(zé)將導(dǎo)線剪撐需要的長度，一人負(fù)責(zé)對照原理圖，盡量減少連線過程中的錯誤。由于調(diào)試時間接近尾期，我們終于在晚上兩點多將板子弄好了。</p><p>　　4.2 電子拔河機實物圖</p

44、><p>　　下圖為本小組此次課程設(shè)計制作的電子拔河機實物圖</p><p>　　圖9 電子拔河機實物圖</p><p><b>　　4.3 調(diào)試過程</b></p><p>　　第一調(diào)試，于6月3日進行調(diào)試。接通電源后發(fā)現(xiàn)，一開始僅有正中間的發(fā)光二極管發(fā)光。按A鍵產(chǎn)生脈沖，光點向左移動，但是按B鍵，光點不移動。光點到達(dá)做

45、端點是，計數(shù)器不記錄分?jǐn)?shù)，且復(fù)位功能失效。由于第一次安裝的板子布局混亂，線路難以辨認(rèn)，且發(fā)現(xiàn)問題很多，經(jīng)過小組商量，決定與其調(diào)整，不如重新安裝。</p><p>　　第二次調(diào)試，在第一次調(diào)試之后，板子被拆卸重裝，這次吸取上一次失敗的教訓(xùn)，且有室友教授一些小技巧，比如用顏色區(qū)分電路，連接的板子較上次美觀，布局更加科學(xué)。在調(diào)試接通電源之后，有且僅有中間發(fā)光二極管亮。當(dāng)A鍵按動較快時，光點向右移動，B鍵按動較快時，光點

46、向左移動。但是到達(dá)端點后，復(fù)位鍵失效。對照著原理圖和芯片引腳圖，檢查發(fā)現(xiàn)原因是40193的14號引腳接地是復(fù)位，但是我們借偏了一格，導(dǎo)致不能復(fù)位，糾正了這個錯誤，發(fā)現(xiàn)我們的拔河機能夠正常工作。</p><p>　　至此，第二次調(diào)試成功。</p><p>　　第五章 元件清單和芯片引腳圖</p><p><b>　　5.1 元件清單</b><

47、;/p><p>　　5.2各芯片引腳圖 </p><p>　　圖10 408引腳圖</p><p>　　圖11 4011真值表</p><p>　　圖12 4081引腳圖</p><p>　　圖13 74LS40193引腳圖</p><p>　　圖14 CC4514引腳圖</p>&

48、lt;p>　　圖15 CC4518引腳圖</p><p>　　圖16 4518功能表</p><p><b>　　第六章 總結(jié)與致謝</b></p><p><b>　　課程設(shè)計總結(jié)</b></p><p>　　課程設(shè)計是培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)知識，發(fā)現(xiàn)，提出，分析和解決實際問題，鍛煉實踐能

49、力的重 要環(huán)節(jié)，是對學(xué)生實際工作能力的具體訓(xùn)練和考察過程. 回顧起此次拔河游戲機課程設(shè)計，至今我仍 感慨頗多，的確，從構(gòu)思到定稿，從理論到實踐，在這一個多星期的日子里，可以說得是苦多于甜， 很辛苦，很糾結(jié)，但是從中本人又對數(shù)電中的一些既有知識有了新的認(rèn)識，悟出了很多新的東西，不 僅鞏固了以前所學(xué)過的知識，而且學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過的知識。通過這次課程設(shè)計使我 懂得了理論與實際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)

50、的理論知識與實踐相 結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，再通過上機動手仿真，才能提高實踐能力。在設(shè)計的過程中遇到的問 題，可以說是困難重重，這畢竟第一次做的，難免會遇到過各種各樣很困難的問題，在設(shè)計的過程中 發(fā)現(xiàn)了自己的很多的不足，自己知識的很多漏洞，對以前所學(xué)過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠 牢固，看到了自己基礎(chǔ)知識還是不夠扎實，實踐經(jīng)驗還是比較缺乏，理論聯(lián)系實際的能力還待亟需提 高。在這個過程中，曾經(jīng)為想不出解決方法失落過，也曾經(jīng)為仿真成

51、功而熱情高漲。生活就是這樣， 汗水預(yù)示著結(jié)</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　首先要感謝我們的知道老師戴麗萍老師，在此次的課程設(shè)計之中。戴老師盡自己最大的努力幫助知道我們。在建立的學(xué)習(xí)交流群中，總是熱心的，毫不厭倦的解答我們提出的問題。鼓勵我們不要怕犯錯誤，要吃透原理。在調(diào)試過程，耐心幫助我們尋找錯誤，我們一些組由于種種原因，錯過調(diào)試時間或

52、者調(diào)試失敗的，戴老師抽出時間去實驗室單獨為我們輔導(dǎo)調(diào)試。</p><p>　　再要感謝的是同一個課程設(shè)計課題的同學(xué)們，在此次的課程設(shè)計過程中，一起做課程設(shè)計的同學(xué)幫了我們很多，在群里有問題的時候，總是很熱心的幫忙分析解答。</p><p>　　最后要感謝的是我們小組的成員，是他們和我們一起努力完成了這次的課程設(shè)計，一次一次的調(diào)試排查，甚至重新安裝。沒有放棄，一直努力著，謝謝你們，和我一起努

53、力。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　《電子技術(shù)基礎(chǔ)（第五版）》 康華光. 高教出版社，2006年</p><p>　　《電子技術(shù)課程設(shè)計指導(dǎo)》 彭介華. 高教出版社，1997年</p><p>　　《電子線路設(shè)計、實驗與測試（第三版）》 謝自美. 華中科技大學(xué)出版社，2006年<

54、/p><p>　?、堋峨娮蛹夹g(shù)實驗》 汪學(xué)典. 華中科技大學(xué)出版社，2006年 </p><p>　　⑤《數(shù)字電子技術(shù)實驗指導(dǎo)書》董宏偉，北京，中國電力出版社，第一版，2010</p><p>　?、蕖稊?shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》——李月喬，北京，中國電力出版社，第一版，2008</p><p><b>　　思考題</b></p

55、><p>　　共陰極同樣是七段數(shù)碼管的譯碼驅(qū)動電路，74LS48和CD4511在邏輯功能和控制引腳上有什么區(qū)別？</p><p>　　答：74LS48和CC4511在邏輯功能和控制引腳上基本一樣，只差第5腳，cc4511 的5腳，0時選通，1時取決于0時的BCD碼。74LS48對此項無要求。</p><p>　　2、設(shè)計中的整形電路的作用是什么,簡單闡述。</p&

56、gt;<p>　　答：電路要進行加計數(shù)或減計數(shù)時，另一端口必須保持高電平才能正常計數(shù)。若直接由 A、B 鍵產(chǎn)生的脈沖加到 5 腳或 4 腳，就有很多時機在進行計數(shù)輸入時另一計數(shù)輸入端為低電平，使計數(shù)器不能計數(shù)，雙方按鍵均失去作用，拔河比賽不能正常進行。而整形電路的作用是通過整形電路使 A、B 兩鍵出來的脈沖經(jīng)整形后變?yōu)橐粋€占空比很大的脈沖，產(chǎn)生一個延遲，這樣就減少了進行某一計數(shù)時另一計數(shù)輸入為低電平的可能性，從而使每按一次

57、鍵都有可能進行有效的計數(shù)。</p><p>　　安裝調(diào)試過程中有什么問題出現(xiàn)，怎么解決的？</p><p>　　答：第一次調(diào)試發(fā)現(xiàn)無法正常工作，在整改過程中發(fā)現(xiàn)存在電氣元件布局不合理，線路混亂的問題。我們的解決方法是拆卸問題嚴(yán)重的板子，重新規(guī)劃布局，合理安排芯片位置，斌企鵝利用不同顏色的導(dǎo)線區(qū)分不同的線路，比如底線全部采用黑色導(dǎo)線。第二次調(diào)試過程中，我們發(fā)現(xiàn)拔河機一方獲勝后無法復(fù)位。我們的