數(shù)電課程設計---拔河游戲機的設計

1、<p><b>　　課 程 設 計</b></p><p>　　二○一二年五月十六日</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　一 設計任務書4</b></p>

2、<p>　　1.1 設計題目 拔河游戲機4</p><p>　　1.2 設計目的4</p><p>　　1.3 設計任務4</p><p>　　二 電路總體設計5</p><p>　　2.1 總體設計電路框圖5</p><p>　　2.2總體設計描述5</p><p>

3、<b>　　1.整體描述5</b></p><p><b>　　2.開機描述5</b></p><p><b>　　3.比賽描述5</b></p><p><b>　　4.計分描述6</b></p><p>　　2.3 整機電路6</p&g

4、t;<p>　　2.4 整機電路設計描述7</p><p>　　三 部分電路設計及原理7</p><p>　　3.1 整形電路設計7</p><p>　　3.2 編碼電路設計8</p><p>　　3.3 譯碼電路設計10</p><p>　　3.4 控制電路設計12</p>&

5、lt;p>　　3.5 勝負顯示設計12</p><p>　　3.6 復位電路設計14</p><p>　　四 結 論15</p><p>　　4．1 實驗評價：15</p><p>　　4．2 心得體會：15</p><p><b>　　參考文獻16</b></p&g

6、t;<p>　　附錄A 系統(tǒng)整體電路17</p><p>　　附錄B 系統(tǒng)元器件表格清單18</p><p><b>　　一 設計任務書</b></p><p>　　1.1 設計題目 拔河游戲機</p><p><b>　　1.2 設計目的</b></p>

7、<p>　　1、了解并掌握電子電路的一般設計方法，具備初步的獨立設計能力。</p><p>　　2、通過查閱手冊和文獻資料，進一步熟悉常用電子器件的類型和特性，并掌握合理選用的原則；進一步掌握電子儀器的正確使用方法。</p><p>　　3、學會使用EDA軟件Multisim對電子電路進行仿真設計。</p><p>　　4、初步掌握普通電子電路的安裝、布

8、線、調試等基本技能。</p><p>　　5、提高綜合運用所學的理論知識獨立分析和解決問題的能力，學會撰寫課程設計總結報告；培養(yǎng)嚴肅認真的工作作風和嚴謹?shù)目茖W態(tài)度。</p><p><b>　　1.3 設計任務</b></p><p>　　給定設計設備和主要元器件，按照電路的各部分組合成一個完整的拔河游戲機。 </p>&l

9、t;p>　　1、拔河游戲機需用個發(fā)9個光二極管排列成一行，開機后只有中間一個點亮，游戲開始，以此作為拔河的中心線。游戲雙方各持一個按鍵，迅速地、不斷地按動產(chǎn)生脈沖，誰按得快，亮點向誰方向移動，每按一次，亮點移動一次。移到任一方終端二極管點亮，這一方獲勝，此時雙方按鍵均無作用，輸出保持，只有經(jīng)復位后才使亮點恢復到中心線，新的一輪開始。</p><p>　　2、顯示器顯示勝者的盤數(shù)。</p>&l

10、t;p><b>　　二 電路總體設計</b></p><p>　　2.1 總體設計電路框圖</p><p><b>　　見圖2—1所示</b></p><p>　　圖 2—1 拔河游戲機線路框圖</p><p><b>　　2.2總體設計描述</b></p&g

11、t;<p>　　1.整體描述 電子拔河游戲機是一種能容納甲乙雙方參賽或甲乙雙方加裁判的三人游戲電路。該拔河游戲設計選取九個LED發(fā)光二極管表示拔河的“電子繩”。</p><p>　　由甲乙雙方通過按鍵的快慢使得LED燈朝自己的那段點亮至終點延伸。誰最先點亮最后一個發(fā)光二極管即為獲勝方。此時雙方再按開關不會再點亮二極管，并對獲勝方進行累計計數(shù)，累計多局定勝負。</p><p>

12、;　　用鍵盤上的A和B表示開關按鈕。C表示清零信號，每次比賽都要清零，并使按鈕開關復位。中間的的二極管點亮提醒參賽雙方新的一輪比賽開始。</p><p>　　2.開機描述 比賽開始，由裁判下達比賽命令，鍵盤D代表裁判信號。按下鍵盤D鍵甲乙雙方才能輸入信號即分別按下鍵盤A，B鍵時才能點亮二極管。否則由于電路具有自鎖功能，使得輸入信號無效。裁判信號有鍵盤D來控制。 </p><p>　　3

13、.比賽描述 拔河電子繩由9個LED發(fā)光二級管構成，裁判下達比賽開始命令后，按下鍵盤D鍵，甲乙雙方通過按鍵輸入信號，由鍵盤A,B鍵來模擬信號輸入。摁下A鍵向左移動，摁下B鍵向右移動。石、使發(fā)亮的LED二極管向自己的一方移動，并阻止向對方那方移動。那方摁的快光點就向這一方移動。當點亮的亮點從中點至最后一個發(fā)光二極管點亮時，表示比賽結束。此時電路自鎖，保持當前狀態(tài)不變。</p><p>　　4.計分描述 計分電路由

14、倆段七段數(shù)碼管分別對雙方的獲勝次數(shù)進行計數(shù)，比賽結束時自動進行計數(shù)累加。</p><p><b>　　2.3 整機電路</b></p><p>　　圖 2－2 拔河游戲機整機線路圖</p><p>　　2.4 整機電路設計描述</p><p>　　整機電路設計包括六個模塊分別為整形電路、編碼電路、譯碼電路、控制電路、勝

15、負顯示、復位。可逆計數(shù)器CC40193原始狀態(tài)輸出4位二進制數(shù)0000，經(jīng)譯碼器輸出使中間的一只發(fā)光二極管點亮。當按動A、B兩個按鍵時，分別產(chǎn)生兩個脈沖信號，經(jīng)整形后分別加到可逆計數(shù)器上，可逆計數(shù)器輸出的代碼經(jīng)譯碼器譯碼后驅動發(fā)光二極管點亮并產(chǎn)生位移，當亮點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，而對輸入脈沖不起作用。如按動復位鍵，亮點又回到中點位置，比賽又可重新開始。</p><p>　　將雙

16、方終端二極管的正端分別經(jīng)兩個與非門后接至二個十進制計數(shù)器CC4518的允許控制端EN，當任一方取勝，該方終端二極管點亮，產(chǎn)生一個下降沿使其對應的計數(shù)器計數(shù)。這樣，計數(shù)器的輸出即顯示了勝者取勝的盤數(shù)。</p><p>　　三 部分電路設計及原理</p><p>　　3.1 整形電路設計</p><p>　　CC40193是可逆計數(shù)器，控制加減的CP脈沖分別加至5腳和4

17、腳，此時當電路要求進行加法計數(shù)時，減法輸入端CPD 必須接高電平；進行減法計數(shù)時，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。加一整形電路，使A、B二鍵出來的脈沖經(jīng)整形后變?yōu)橐粋€占空比很大的脈沖，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)。

18、整形電路由兩片CC4011、一片CC4081、開關及電阻組成的邏輯組合及時序組合電路來得到CP下降沿脈沖的同時消除因開關的抖動帶來的不穩(wěn)定脈沖。其電路仿真如圖3—1所示。 </p><p>　　圖3—1 整形電路電路仿真圖</p><p>　　3.2 編碼電路設計</p><p>　　編碼器有二個輸入端，四個輸出端，要進行加 / 減計數(shù)，因此選用CC40193雙時鐘

19、二進制同步加 / 減計數(shù)器來完成。一方進行加運算，使亮點向右移動，一方進行減預算。其控制端和前一級搶答器電路相連。CC40193同步遞增或遞減二進制計數(shù)器引腳排列如圖3—2及功能表表1。</p><p>　　圖3—2CC40193引腳排列圖</p><p><b>　　注：</b></p><p>　　—TCD  借位輸出端 

20、;           —TCU  進位輸出端</p><p>　　— CPD  減計數(shù)時鐘輸入端           —CPU   加計數(shù)時鐘輸入端</p&g

21、t;<p>　　— MR 清除端                           P0—P3  并行數(shù)據(jù)輸入端</p><p>　　—

22、PL 并行置數(shù)控制端              Q0—Q3  計數(shù)器輸出端</p><p>　　表1 CC40193的功能表</p><p>　　CC40193功能表具體反映了CC40193具有：同步可逆計數(shù)功能；異步清零功能；異步置數(shù)功能和保持功能；加減可逆

23、計數(shù)功能。當MR=1時進行清零功能；當MR=0，PL=0時進行置數(shù)功能；當MR=0，PL=1時，CPD=1，CPU上升沿進行加計數(shù)功能；CPU=1，CPD下降沿進行減計數(shù)功能。</p><p>　　編碼電路進行加減計數(shù)時來使亮點左右移動最終亮點到達最左端或最右端先到達者獲勝。編碼電路的主要器件為CC40193，其功能仿真圖如圖3—3所示。</p><p>　　圖3—3 CC40193功能仿

24、真圖</p><p>　　3.3 譯碼電路設計</p><p>　　選用4－16線CC4514譯碼器。譯碼器的輸出Q0～Q8 分接9個發(fā)光二極管，二極管的負端接地，而正端接譯碼器；這樣，當輸出為高電平時發(fā)光二極管點亮。</p><p>　　比賽準備，譯碼器輸入為0000，Q0 輸出為“1”，中心處二極管首先點亮。當編碼器進行加法計數(shù)時，亮點向右移，進行減法計數(shù)時，亮

25、點向左移。CC4514引腳排列及功能表如圖3—4所示。</p><p>　　A0～A3 — 數(shù)據(jù)輸入端 INH — 輸出禁止控制端 </p><p>　　LE — 數(shù)據(jù)鎖存控制端 Y0～Y15 — 數(shù)據(jù)輸出端</p><p>　　圖3—4 CC4514引腳排列圖</p><p&

26、gt;　　表1 CC4514的功能表</p><p>　　輸出狀態(tài)鎖定在上一個LE=“1”時，A0 ～A3的輸入狀態(tài)。</p><p>　　譯碼電路的仿真圖如圖3—5所示</p><p>　　圖3—5 譯碼電路的仿真圖</p><p>　　3.4 控制電路設計</p><p>　　為指示出誰勝誰負，需用一個控制電路。

27、當亮點移到任何一方的終端時，判該方為勝，此時雙方的按鍵均宣告無效。此電路可用異或門CC4030和非門CC4011來實現(xiàn)。將雙方終端二極管的正極接至異或門的兩個輸入端，當獲勝一方為“1”，而另一方則為“0”，異或門輸出為“1”，經(jīng)非門產(chǎn)生低電平“0”，再送到CC40193計數(shù)器的置數(shù)端，于是計數(shù)器停止計數(shù)，處于預置狀態(tài)，由于計數(shù)器數(shù)據(jù)端A、B、C、D和輸出端QA、QB、QC、QD對應相連，輸入也就是輸出，從而使計數(shù)器對輸入脈沖不起作用。其

28、電路仿真圖如圖3—6所示。</p><p>　　圖3—6 控制電路的仿真圖</p><p>　　3.5 勝負顯示設計</p><p>　　將雙方終端二極管正極經(jīng)非門后的輸出分別接到二個CC4518計數(shù)器的EN端，CC4518的兩組4位BCD碼分別接到實驗裝置的兩組譯碼顯示器的A、B、C、D插口處。當一方取勝時，該方終端二極管發(fā)亮，產(chǎn)生一個上升沿，使相應的計數(shù)器進行

29、加一計數(shù)，于是就得到了雙方取勝次數(shù)的顯示，若一位數(shù)不夠，則進行二位數(shù)的級聯(lián)。其電路設計圖及仿真圖如圖3—7所示</p><p>　　圖3—7 勝負顯示設計電路及仿真圖</p><p>　　CC4518計數(shù)器具有“加計數(shù)”和清零功能。CC4518是BCD碼（即二—十進制）計數(shù)器，管腳排列如圖3—8所示，其功能表如表2所示。</p><p>　　圖3—8 CC451

30、8管腳排列圖</p><p>　　CP—時鐘輸入端 MR—清除端</p><p>　　EN—計數(shù)允許控制端 A～D計數(shù)輸出端</p><p>　　表2 CC4518功能表</p><p>　　3.6 復位電路設計</p><p>　　為能進行多次比賽而需要進行復位操作，使亮點返回中心點，可用一個開關控制C

31、C40193的清零端R即可。</p><p>　　勝負顯示器的復位也應用一個開關來控制勝負計數(shù)器CC4518的清零端R，使其重新計數(shù)。復位電路設計如圖3—9所示。</p><p>　　圖3—9所示 復位電路設計圖</p><p><b>　　四 結 論</b></p><p>　　4．1 實驗評價： </p&g

32、t;<p>　　本課題所設計的拔河游戲機主體大概是由9個電平指示燈組成“電子繩”，由可逆計數(shù)器CC40193構成編碼電路，由譯碼器CC4514構成譯碼器電 路，由計數(shù)器CC4518作為勝負的顯示。 </p><p>　　4．2 心得體會：</p><p>　　課程設計是培養(yǎng)學我們綜合運用所學知識,發(fā)現(xiàn),提出,分析和解決實際問題,鍛煉實踐能力的重要環(huán)節(jié),是對我們實際工作能力的

33、具體訓練和考察過程. 此次拔河游戲機課程設計，我仍體會頗深。從中學到很多的東西，同時不僅可以鞏固了以前所學過的知識，而且學到了很多在書本上所沒有學到過的知識。通過這次課程設計使我懂得了理論與實際相結合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與實踐相結合起來，從理論中得出結論，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。在設計的過程中，難免會遇到過各種各樣的問題，同時在設計的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的很多的不足，自己知識的很多漏

34、洞，對以前所學過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固，比如說觸發(fā)器的運用還是不怎么熟識，對CC40193193計數(shù)器的邏輯功能還是不怎么了解,multisim不怎么會用……看到了自己基礎知識還是不夠扎實，實踐經(jīng)驗還是比較缺乏，理論聯(lián)系實際的能力還待急需提高。通過這次課程設計之后，一定把以前所學過的知識重新溫故。雖然這只是一次的較簡單的課程設計，可是也耗費了我們不少的心血。無論如何，就當它是一次數(shù)電的復習課吧！同時也作了一次很好的復習！&

35、lt;/p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 高吉祥.電子技術基礎 實驗與課程設計[M].電子工業(yè)出版社,2005.</p><p>　　[2] 方建中.電子線路實驗(第二版)[M]. 浙江大學出版社,2003.</p><p>　　[3]（日本）湯山俊夫著，彭軍譯.數(shù)字電路設計與制作[M].

36、 科學出版社，2005.</p><p>　　[4] 康華光.電子技術基礎（數(shù)字部分）第四版[M]. 高等教育出版社,1980.</p><p>　　[5] 彭芥華.電子技術課程設計指導[M].高等教育出版社,2001.</p><p>　　[6] 王艷春主編.電子技術試驗與Mutilsim仿真[M].合肥工業(yè)大學出版,2011.</p><p&