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1、电子技术课程设计拔河游戏机李璠玙 电子111 2011131073 指导教师：尹明2013年6月6日-2013年6月13日 摘要：本课程设计的内容是由编码电路、整形电路、译码电路、控制电路组成设计的一款电子拔河游戏机。信号产生电路通过开关选择接地还是接电源产生的脉冲，经过由与非门和与门组成的RS触发器整形电路整形后脉冲信号。译码电路中的译码器采用集成芯片4线16线译码器CC4514。由脉冲变化来控制9个发光二极管的亮灭，从而模仿现实生活中拔河的要求，进而达到课程设计要求。 关键词：编码电路、整形电路、译码电路、控制电路。1设计任务 拔河游戏机需要15个或者9个发光二极管排列成一行，开机后只有中
2、间一个发亮，以此作为拔河的中心线，游戏双方各持一个按键，迅速的，不断的按动产生脉冲，谁按得快，亮点向谁方向移动，没按一次，亮点移动一次。移动到任一方终端二极管发亮，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回复到中心线。2方案论证 （1）本课题所设计的拔河游戏机由9电平指示灯排列成一行，开机之后只有中间一个电平指示灯亮，以此作为拔河的中心线。可逆计数器原始状态为0000，经译码后输出中间的电平指示灯亮。游戏双方各持一个按键，迅速地、不断地按动产生脉冲信号，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，这一方就获胜，此时双方按键均无作用，输
3、出保持，只有经裁判复位后才使亮点恢复到中心线。 （2）当一局比赛结束后,由点亮该终点灯的信号使电路封锁加减脉冲信号的作用，即实现电路自锁,使加减脉冲无效。当两人比赛结束后，裁判可以让比赛恢复初始状态。 （3）控制电路部分应能控制由振荡器产生的脉冲信号进入计数器的加减脉冲的输入端，其进入方向则由参赛双方的按键信号决定。3硬件设计3.1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X1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
4、，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。3.2编码电路设计采用74LS192十进制可逆计数器来实现图1.1 74LS192元件图3.2.1编码电路的设计：由双时钟二进制同步可逆计数器74LS193D构成，它有2个输入端，4个输出端，能进行加/减计数。通过编码器来控制电平指示灯的显示，加计数时向右移动，进行减计数时，向相反方向移动。图1.2编码电路设计图3.2.2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
5、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成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，从而使每一次按键都有可能进行有效的计数。图1.3整形电路设计图3.3主要元器件及其相关功能（1）74LS08与门74LS08引出端符号:A B输入端Y输出端图1.4 74LS08引脚图图1.5 74LS08逻辑功能图（2）74LS00与非门74LS0
6、0D引出端符号：A B输入端 Y输出端图1.6 74LS00D引脚图 INPUTOUTPUTABYLLHHLHLHHHHL 图1.7 74LS00逻辑功能图3.3.译码电路 译码器由4514BD构成。译码器的输出X1X9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，X1输出为1，中心处只是灯首先点亮，当编码器进行加法计数时，亮点向由移，进行减法计数时，亮点向左移。 CC4514BD 4线16线译码器 CC4514由一可选通锁存器和一4线16线译码器组成。锁存器所保留地数据为在选通脉冲由1至0转换之前地最后输入数据。I
7、NH控制端将所有输出置为0，而与数据或选通脉冲的输入状态无关。译码器功能表列出了输入数据的组合及对应的选择输出。CC4514提供了24引线多层陶瓷双列直插（D）、熔封陶瓷双列直插（J）、塑料双列直插（P）3种封装形式。图1.8 4514BD管脚图4514BD管脚说明：A0A3数据输入端INH输出禁止控制端LE数据锁存控制端Y0Y15数据输出端输入高电平输出端输入高电平输出端LEINHA3A2A1A0LEINHA3A2A1A0100000YO101001Y9100001Y1101010Y10100010Y2101011Y11100011Y3101100Y12100100Y4101101Y1310
8、0101Y5101110Y14100110Y6101111Y15100111Y711无101000Y800 输出状态锁定在上一个LE“1”时，A0A3的输入状态 图1.9 4514BD逻辑功能图图2.0译码电路图3.4.控制电路 为指示出谁胜谁负，需用一个控制电路。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。此电路用74ls02来控制，其为一或非门电路，当获胜一方为“1”，而另一方则为“0”，异或非门输出为“1”，经非门产生低电平“0”，在把“0”送人193中计数器停止计数，处于预置状态，由于计数器数据端A、B、C、D和输出端QA、QB、QC、QD对应相连，输入也就是输出
9、，从而使计数器对输入脉冲不起作用。 由异或门74LS05和或门74LS32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，于是计数器停止计数，处于预置状态，由于计数器数据端D0,D1,D2,D3和输出Q0,Q1,Q2,Q3对应相连，输入也就是输出，从而使计数器对脉冲不起作用。 图2.1 控制电路元件清单：4514BD 4线16线译码器 1个74LS193 同步二进制可逆计数器 1个7
10、4LS00 四2输入与非门 8个74LS08 四2输入与门 2个74LS05 四2输入异或门 1个74LS32 四2输入或门 1个十段数码管 1个单刀双置开关 4个4 仿真实验 仿真软件 Multisim 10.0 仿真结果：开机后只有中间一个发亮，以此作为拔河的中心线，游戏双方各持一个按键，迅速的，不断的按动产生脉冲，谁按得快，亮点向谁方向移动，没按一次，亮点移动一次。移动到任一方终端二极管发亮，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回复到中心线。5 安装调试 1. 检查电路的完整性和正确性，确保没有交叉短路和断路的线。 2. 在电源的接入端接+5V电源。 3.
11、开机后看看是否只有在拔河绳子中间的发光二极管亮。6 结论 拔河游戏机共有9个发光二级管，开机后只有中间一个发亮，以此作为拔河的中心线，游戏双方各持一个按键，迅速地，不断地按动以产生脉冲，谁按的快，亮点就向谁的方向移动，每按一次，亮点移动一次，移到任一方终端二极管发亮，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,。 仿真结果与实验结果一致，达到了课程设计的目的。7 心得体会 这次的课程设计虽然短暂，但让我们学到了很多，那是课本上无法学到的。通过这次课程设计，让我明白了理论与实践相结合的重要性，理论固然重要，但是实践才是检验真理的唯一标准，使我们加强了动手、思考
12、和解决问题的能力，了解了一般电子电路的设计方法，培养了初步独立设计的能力。在设计过程中，通过查阅书籍和文献资料，进一步熟悉了常用电子器件的类型和特性，并掌握合理选用的原则，进一步掌握了电子仪器的正确使用方法。同时我们经常会遇到这样的情况，自认为合理的电路连接总是遇到问题，因此耗费在这上面的时间很多，所以让我明白了这正是缺乏锻炼的表现和这次课程设计的重要性。做课程设计同时也是对课本知识的巩固和加强，由于课本上的知识太多，平时课间的学习并不能很好的理解和运用，现在有些温故知新的感觉。在此，感谢学校和老师给我们锻炼的机会，让我们学到很多。附录：拔河游戏机电路图参考文献1 阎石主编：数字电子技术基础M，北京，高等教育出版社，2006.52 康华光主编：电子技术基础 M,北京，高等教育出版社，1999.63聂典、丁伟主编：Multisim 10 计算机仿真M,北京，电子工业出版社，2009.7