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一、实验名称：拔河游戏机设计二、实验目的：为了理论结合实际的电子基础知识，验证，巩固和消化电子技术基本知识，综合应用数字电子技术解决生产第一线的实际问题，提高基本的专业动手能力，进一步培养分析问题和解决问题的能力，以后更好的为社会服务。三、实验任务：设计主要内容及要求：1、设计一个模拟拔河游戏比赛的逻辑电路。2、电路使用9个发光二极管，开机后只有在拔河绳子中间的发光二极管亮。3、比赛双方各持一个按钮，快速不断地按动按钮，产生脉冲，谁按得快，发光的二极管就向谁的方向移动，每按一次，发光二极管移动一位。4、亮的发光二极管移到任一方的终点时，该方就获胜，此后双方的按钮都应无作用，状态保持，只有当栽判按动复位后，在拔河绳子中间的发光二极管重新亮。5、用七段数码管显示双方的获胜盘数。四、实验设计思路基本要求如下：（1）比赛开始时，由裁判(K)下达命令后，甲（A)乙(B)双方才能输入信号，否则，由于电路具有自锁功能，使输入信号无效。（2）“电子绳”到少由9个LED管构成，裁判下达“开始比赛”的命令后，位于“电子绳”中点的LED点亮。甲乙双方通过按键输入信号，使发亮的LED管向自己一方移动，并阻止其向对方延伸。当从中点至自己一方终点的LED管全部点亮时，表示比赛结束。这时，电路自锁，保持当前状态不变，除非由裁判使电路复位。五、总体设计方案：1、电路设计原理拔河游戏机需用15个（或9个）发光二极管排列成一行，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。移到任控制电路复位译码器整形电路选择开关可逆计数器取胜计数器中心显示线按钮A,B一方终端二极管点亮，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。显示器显示胜者的盘数。2、实验电路框图3.逻辑电路原理图1．编码电路编码器有二个输入端，四个输出端，要进行加/减计数，因此选用74LS192双时钟二进制同步加/减计数器来完成。2．整形电路74LS192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，那么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，这样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。整形电路由与门74LS08和与非门74LS00构成。3．译码电路：由4线－16线译码器CC4514构成。译码器的输出Y0～Y15中选出15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：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。此电路可由或非门74LS02构成。将双方终端指示灯的正接至或非门的2个输入端，当获胜一方为“1”，而另一方则为“0”，或非门输出为“0”，再送到74LS192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。5．胜负显示：将双方终端指示灯正极经与非门输出后分别接到一个CC4518和一个CC4514计数器的CP端，CC4518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，若一位数不够，则进行二位数的级连。6．复位为能进行多次比赛而需要进行复位操作，使亮点返回中心点，可用一个开关控制74LS192的清零端R即可。胜负显示器的复位也应用一个开关来控制胜负计数器CC4518的清零端R，使其重新计数。CC4518功能表下表所示，引脚排列见附录。输入输出功能时钟CP清零RD使能EN×1×全部为0↑01加计数00↓↓0×保持×0↑↑0010↓六、实验结论按图1制作完成后,经调试,电路工作正常,完全符合本实验任务要求.由脉冲发生器产生脉冲信号,经计数/译码器电路后,甲乙均能有效计数,当信号移动至S7或S9时,将CD4514的输出锁存,此时脉冲的输入不引起输出状态的改变.经复位后,译码器输出回到S0并且进入工作状态,即可重新游戏.七．实验心得与体会经过一个多星期的努力和付出的汗水，终于把课程设计做完了。真是不容易呀，一份耕耘，一份收获。这次课程设计给了我许多收获。本次课程设计后我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，但又高于课本，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，因为是设计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，也使我们把理论与实践从真正意义上结合起来，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。不仅这样，还使我熟悉掌握了WORD文档的编辑。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。只有理论不行，当你面对一堆元气件时，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，你如果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附件一：实验器件序号名称代号型号或标称值14线-16线译码器U1CC45142十进制同步加法计数器U2CC45183十进制可逆计数器U374LS1924四2输入与非门U474LS005四2输入与门U574LS086电阻R1，R2,R3,R41KΩ7发光二极管L1～L11LED8数码显示器E1～E27段LED主要器件说明：CC4518双四位异步BCD码加法计数器Cr：异步清零端（复位端），高电平有效。CP，EN：计数器工作状态控制与时钟脉冲输入端。QD，QC，QB，QA：计数器四位数据输出端。输入输出CrCPENQDQCQBQA清零1XX0000计数0↑1BCD码加法计数保持0X0保持计数00↓BCD码加法计数保持01X保持附件二：EWB仿真图