数字电子技术基础课程设计——拔河机计数器

数字电子技术基础课程设计——拔河机计数器

第1章引言

现今科学技术日新月异，信息是一个高度发展的产业，而数字技术是信息的基础，数字技术是目前发展最快的领域之一，数字电子技术已经广泛地应用于计算机，自动控制，电子测量仪表，电视、雷达，通信等各个领域。开发数字电路来实现更多的功能，是我们学习数字技术的职责。现在人们越来越感觉到科技带来的实惠方便和娱乐。所以我们更应把所学知识应用到生活当中去，使它给我们添加更多的欢乐和方便。拔河比赛游戏机就是一个结构比较简单但综合性和趣味性的试验，就是设计一个由数字电路构成和显示的游戏机，甲乙双方各持一个按键，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，移到任一方终端指示灯点亮，这一方就获胜。

第2章总体设计方案

2.1设计思路

(1)比赛开始时，由裁判下达命令后，甲乙双方才能输入信号，否则，由于电路具有自锁功能，使输入信号无效。

(2) 拔河游戏机由15个电平指示灯排列成一行，裁判下达“比赛开始”的命令后，只有中间一个电平指示灯亮，以此作为拔河的中心线，甲乙双方各持一个按键，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，输出保持，只有经裁判复位后才使亮点恢复到中心线当一局比赛结束后,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,使加家减脉冲无效。同时，使计分电路自动加分。

(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。

2.2 电路设计原理

拔河游戏机用15个电平指示灯排列成一行，开机后只有中间一个点亮，有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。移到任一方终端指示灯点亮，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。最后，显示器显示胜者的盘数。

方案一

采用编码电路、整形电路、译码电路、控制电路、胜负显示各原理和电路图第三章中。

方案二

本课题，可以用两片74LS192代替74LS193，先将两片74LS192连接成100进制的可逆，然后将其改成十六进制的计数器。用一全加器将两片74LS192的输出信号八位转化成四位，再接给CC4514的输入端。

控制电路也可由异或门74LS86和与非门74LS00构成。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”，再送到两74LS192计数器的置数端的非LD，于是计数器停止计数，处于预置状态，此时，同样将各自计数器数据端D0、D1、D2、D3和输出Q0、Q1、Q2、Q3对应相连，则输入也就是输出，从而使计数器对脉冲不起作用，电路的其他部分不变。

两个方案的对比：两方案对比，明显方案一优于方案二，方案二要多加一块计数器和一块全加器，这样无疑增加了电路的成本，且方案一的连接较为简单，但当没有74LS193芯片时，我们可以用方案二代替方案一。所以在方案的选择上一般选择方案一。

2.3 设计方案论证

该控制系统由输入、输出和控制器模块构成。输入模块完成裁判启动命令和两个按钮信号的输入，其逻辑关系由门电路实现制器模块完成对输入脉冲信号的统计，由可预置加／减计数器构成,其预置数为0100，作为加/减计数的起点，加/减计数的脉冲源分别取自两个按钮信号，计数器输出状态变量进入输出模块；输出模块完成计数器统计信号的翻译与显示(可由发光二极管完成)并给出一个此次比赛结束信号。

2.4 整体框图

图1.1电子拔河比赛游戏机总体设计方框图

第3章单元电路设计

3.1编码电路的设计

由双时钟二进制同步可逆计数器74LS193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。电路图如下：

图3.1 双时钟二进制同步可逆计数器74LS193 仿真电路图

U1

74LS193N

A

1

5

B

1

C

1

D

9

U

P

5

Q

A

3

Q

B

2

Q

C

6

Q

D

7

D

O

W

N

4

~

L

O

A

D

1

1

~

B

O

1

3

~

C

O

1

2

C

L

R

1

4

VCC

5V

VCC

5V

J1

Key = A

J2

Key = B

1

VCC

VCC

2

U2

DCD_HE X_BLUE

1234

VCC

5V

VCC

J3

Key = C

J4

Key = D

VCC

7

6

54

3

VCC

8

图 3.2

3.2 整形电路设计