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电子技术课程设计——拔河游戏机的设计齐齐哈尔大学通信与电子工程学院通信091:马永保刘林张春峰指导教师:沙丽娟拔河游戏机的设计一、选题依据设计一台具有自动数字显示功能的拔河游戏机。电子游戏是常见的娱乐活动，电子游戏的设计有趣味性高，操作简单。通过多它的设计扩展自身思路，提高自身综合运用知识能力。二、设计要求游戏分甲乙双方，设计一拔河游戏机，用按键的速度来模拟双方的力量，一点亮的发光二极管的左右移动显示双方比赛的状态。1.拔河游戏机有9个发光二极管排成一排，比赛开始时，中间的发光二极管点亮，此为拔河中心。2.甲乙双方各持一个按键，比赛开始时双方迅速地不断按动各自的按键，以此产生脉冲，谁按得快，亮点就向谁方移动（以甲方为右，乙方为左）。3.当任意一方终端发光二极管点亮时，这一方就取胜一局，此时发光二极管发光状态保持，双方按键无效，必须经复位键复位，两点才能恢复移至中间，开始新一轮的比赛。4.要设置显示器显示甲乙双方赢的局数。三、电路结构及其工作原理1.电路的结构框图：图1拔河游戏机线路框图2.电路的原理图：图2拔河游戏机整机线路图3.电路工作原理：1、电路框图的说明可逆计数器CC40193原始状态输出接至译码器地址输入端，比赛开始时，可逆计数器原始输出状态是0000，经译码器输出使中间的一只发光二极管点亮。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发光二极管点亮并产生位移，当亮点移到任何一方终端后，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。将双方终端二极管的正端分别经两个与非门后接至二个十进制计数器CC4518的允许控制端EN，当任一方取胜，该方终端二极管点亮，产生一个下降沿使其对应的计数器计数。这样，计数器的输出即显示了胜者取胜的盘数。2、编码器的使用与说明编码器有两个输入端，四个输出端，要进行加/减计数，因此选用CC40193双时钟二进制同步加减器来完成。图3编码电路3、整形电路的设计与分析说明CC40193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CC4081和与非门CC4011实现。图4整形电路图4、译码电路的设计与分析说明选用4线－16线CC4514译码器。译码器的输出Q0～Q14分接9个发光二极管，二极管的负端接地，而正端接译码器；这样，当输出为高电平时发光二极管点亮。比赛准备，译码器输入为0000，Q0输出为“1”，中心处二极管首先点亮，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。图5译码电路图5、控制电路的设计与分析说明为指示出谁胜谁负，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。此电路可用异或门CC4030和非门CC4011来实现。将双方终端二极管的正极接至异或门的两个输入端，当获胜一方为“1”，而另一方则为“0”，异或门输出为“1”，经非门产生低电平“0”，再送到CC40193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A、B、C、D和输出端QA、QB、QC、QD对应相连，输入也就是输出，从而使计数器对输入脉冲不起作用。图6控制电路图6、胜负显示电路的设计与分析说明将双方终端二极管正极经非门后的输出分别接到二个CC4518计数器的EN端，CC4518的两组4位BCD码分别接到实验装置的两组译码显示器的A、B、C、D插口处。当一方取胜时，该方终端二极管发亮，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，则进行二位数的级联。图7胜负显示电路图7、复位电路的设计与分析说明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CC40193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。注：1、CC40193同步递增递减二进制计数器引脚排列及功能参考CC40193(74LS193)同步十进制可逆计数器的引脚排列及功能。74LS193是同步十进制可逆计数器，它具有双时钟输入，并具有清除和置数等功能，其引脚排列及逻辑符号如下所示：图874LS193的引脚排列及逻辑符号（a）引脚排列(b)逻辑符号图中：为置数端，为加计数时钟输入端，为减计数时钟输入端，为非同步进位输出端，为非同步借位输出端，P0、P1、P2、P3为计数器输入端，为清除端，Q0、Q1、Q2、Q3为数据输出端。其功能表如下：2、CC45144线－16线译码器引脚排列及功能：输入输出MRP3P2P1P0Q3Q2Q1Q01×××××××000000××dcBadcbA011××××加计数011××××减计数图9CC45144线—16线译码器引脚排列A0～A3—数据输入端INH—输出禁止控制端LE—数据锁存控制端Y0～Y15—数据输出端输入高电平输出端输入高电平输出端LEINHA3A2A1A0LEINHA3A2A1A0100000YO101001Y9100001Y1101010Y10100010Y2101011Y11100011Y3101100Y12100100Y4101101Y13100101Y5101110Y14100110Y6101111Y15100111Y711××××无101000Y800××××①①输出状态锁定在上一个LE＝“1”时，A0～A3的输入状态3、CC4518双十进制同步计数器引脚排列及功能：1CP、2CP—时钟输入端1R、2R—清除端1EN、2EN—计数允许控制端1Q0～1Q3—计数器输出端2Q0～2Q3—计数器输出端图10CC4518双十进制同步计数器引脚排列输入输出功能CPREN↑01加计数00↓加计数↓0×保持×0↑↑0010↓×1×全部为“0”四、电路主要元件简介1、同步递增递减二进制计数器（CC40193）1个，4线－16线译码器（CC4514）一个，异或门（CC4030）一个，双十进制同步计数器（CC4518）2个，译码器（CC4511）2个，与非门（CC4081）2个，与非门（CC4011）11个。2、电阻：200欧的9个，1000欧的4个。3、发光二极管（LED）9个。4、电源输入串口1个，导线若干。五、课程设计体会：通过本次课程设计，使我对专业课《数字电子技术》及《模拟电子技术》的知识又有了更加深刻的理解和掌握，我掌握CC40193同步递增递减二进制计数器引脚排列及功能、CC45144线－16线译码器引脚排列及功能和CC4518双十进制同步计数器引脚排列及功能，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。自己动手设计使用电路图，安装元器件，调试器件，试验并让其应用，这些过程不仅仅让我更深刻的明白了课本上的原理知识，还让我认识到了使用时的注意事项，安装时的方法等。这对于我们以后动手能力也有个很大的提高。