西北工业大学课程设计

- 1 - / 20西北工业大学课程设计报告题目:简易拔河游戏机学院: 动力与能源学院班级: 07031201学生: 马英博2012301728同组学生: 王海强 2012301735日期: 2015 年 1 月 14日目录i.课程设计目的••••••••••••••••••••••••• 4 ii.设计任务与要求•••••••••••••••••••••••• 4 iii.方案设计••••••••••••••••••••••••5iv.单元电路设计与参数计算••••••••••••••••9 v.电路的安装与调试••••••••••••••••••••••16 vi.遇到问题的解决方法•••••••••••••••••••• 17 vii.结论与心得••••••••••••••••••••••••••• 18题目：简易拔河游戏机一、课程设计目的1)巩固和加深所学电子技术课程的基本知识，提高综合运用所学知识的能力；2)培养学生根据课题需要选用参考书、查阅手册、图表和文献资料的能力，提高学生独立解决工程实际问题的能力3)通过设计方案的分析比较、设计计算、元件选绎及电路安装调试等环节．初步掌握单实用电路的工程设计方法．4)提高学生的动手能力．掌握常用仪器设备的正确使用方法，学会对简单实用电路的实验调试和对整机指标的测试方法，5)了解与课题有关的电路以及元器件的工程技术规范，能按课程设计任务书的要求编写设计说明书，能正确反映设计和实验成果，能正确绘制电路固等．二、设计任务与要求一）任务：设计可用于两人进行拔河游戏的电路二）设计要求：1）用排成一排的七个LED灯表示绳子2）用两个按键，分别为参赛的两名选手3）通过按动按键的快慢表示选手拔河力量的大小4）任何一方得胜后立即封锁按键，同时获胜方胜利局数记录值加1，直到复位按键按下后方可继续进行下一局比赛5）可预置N局M胜制；显示方式：2个一位十进制数显示。

6）全场比赛结束后封锁按键，然后LED灯移动闪烁三、方案设计总体设计思路：要用排成一排的七个LED灯代表绳子，则七个LED灯中要有一个与其他的六个不一样，用点亮来表示该灯，则LED灯应与74LS138三——八译码器的输出相连。

绳子移动，即LED灯的移动点亮问题，可以看出三——八译码器输入接的是一个计数器。

双方拔河时，以按键的快慢来使灯的点亮左右移动，可以看出一方的按键进行加法计数，一方的按键进行减法计数。

结束时，LED灯的闪烁，需要一个计数器接入74LS138的输入端，计数器的cp信号有555定时器构成的多谐振荡器提供。

74LS138有两路输入信号，因此需要进行选择，所以还需要一个2选1数据选择器来选择究竟输出哪一路信号。

方案一：电路的主体部分，当选手按键时，其中一个选手的按键进行加法计数，另一个选手的按键进行减法计数，七个LED 灯分别接的74LS138的Y、2Y、1Y、0Y、7Y、6Y、5Y。

3两个选手控制的计数器的输出，与比赛结束后控制的计数器的输出，通过2选1数据选择器74LS157输出到74LS138的数据输入端口。

74LS138的输出端Y、5Y通过非门之后分别连到用于控制3记录选手获胜局数的计数器74LS161的cp脉冲输入端口。

Y、5Y再连到选手所控制的计数器的CT端，当一局比赛结3束之后，封锁计数器，及封锁选手按键，直到复位按键按下后方可进行下一局比赛。

进行获胜局数统计的两个74LS161的输出分别接到全加器74LS283的输入端的A组端口、B组端口。

74LS283的输出端接比较器74LS85的其中一组输入端口，与另一组输入端口的输入数值进行比较，当两组端口输入相等时，当他们之和为预制比赛局数时，封锁控制端口，同时选择74LS157的另外一路输入信号，即LED灯闪烁显示。

方案二：电路的主体部分，当选手按键时，他们所控制的计数器都进行加法计数，其中一个计数值的高三位直接接到74LS283全加器的一组输入端口的低三位，高位接0，另一个计数值的高三位求反后接到74LS283全加器的另一组输入端口的低三位，高位接1，进位输入端口接1。

即用一个选手的计数值家另一个选手的计数值的补码。

七个LED灯分别接的是74LS138的Y、2Y、1Y、0Y、7Y、6Y、5Y通过非门之后的输出。

3两个选手控制的计数器的输出，与比赛结束后控制的计数器的输出，通过2选1数据选择器74LS157输出到74LS138的数据输入端口。

74LS138的输出端Y、5Y通过非门之后分别连到用于控制3记录选手获胜局数的计数器74LS161的cp脉冲输入端口。

Y、5Y再连到选手所控制的计数器的CT端，当一局比赛结3束之后，封锁计数器，及封锁选手按键，直到复位按键按下后方可进行下一局比赛。

进行获胜局数统计的两个74LS161的输出分别接到两个比较强74LS85的输入端的其中一组端口，当有一个选手的获胜局数与预置数相等时就停止比赛，封锁输入端口，LED灯闪烁显示。

分析：因为要求即能进行加法计数，用能进行减法计数时，需要用到可逆计数器，考虑到这个电路比较复杂，同时又因为进行N局M胜制的过程中，方案一中的全场比赛结束的控制电路要求就算其中一名选手已获胜M局还是必须打满N局，才能结束比赛。

而方案二中在比赛一方获胜M局之后就会结束所有比赛。

经过以上分析决定选择方案二。

电路主体部分的结构示意图：四、单元电路设计与参数计算1）电路原理图376521数据的比较当A=2，B=1（相当于7），则有A-B= 1，→用补码表示=1 当A=2，B=2（相当于6），则有A-B= 0，→用补码表示=0 当A=2，B=3（相当于5），则有A-B= -1，→用补码表示=7当A=1，B=2（相当于6），则有A-B= -1，→用补码表示=7当A=2，B=2（相当于6），则有A-B= 0，→用补码表示=0 当A=3，B=2（相当于6），则有A-B= 1，→用补码表示=1求取2个数的差值时，只能使用补码计算当0010-0001=0010+（1111）补码 =0001当0010-0010=0010+（1110）补码 =0000当0010-0011=0010+（1101）补码 =1111当0001-0010=0010+（1110）补码 =1111当0010-0010=0010+（1110）补码 =0000当0011-0010=0010+（1110）补码 =0001舍去最高位，得到所需结果，见电路0123765B+5V2）55定时器构成的多谐振荡器0.1µ3）55构成的用于消除抖动的单稳触发器西北工业大学4）路的主体部分注意：开关A和B分别接的是单稳触发器。

5）获胜局数计数及结束控制电路6)总体电路图五、电路的安装与调试首先领取电路所需的元器件，按照电路图所示连接电路，我们采取的是分割之后，每个人连一半，连好之后进行整体连接。

当我们连好之后，我们发现除了很大的问题。

比想象中的差了好多。

我们线检查了电源，发现好多芯片的Vcc和GND都没有连接，连上之后，虽然好了很多，但是还是不能正常完成功能，接下来我们进行电路的分块检查。

首先检查数码管的显示问题，当给它们对应的数器接上cp 脉冲的时候，他们都可以正常显示。

接下来检查当比赛结束时，用于封锁电路的输出是否正确，经过检查发现显示不正确，仔细检查了它的每个管脚之后，原来是有个衔接差了，改过之后连接正确了。

然后就是检查另一半电路的问题了，经过连接cp脉冲的检查发现拔河功能能够正常实现。

接下来就是整个电路的对接了，对接也没有问题。

但是在比赛结束后，LED灯全亮，没有发生闪烁。

然后，我们就检查了555多谐振荡器的输出，发现它一直输出的是高电平。

接下来，就是检查电路的整体功能的实现了，我们发现在拔河的比赛中，在全场比赛结束，即一方达到预置局数时，因为有时候反馈时间的快慢会让计数器记一下数在锁定。

在后来的调试中，要么是小灯不按照拔河按钮经行跳动，要么就是不闪烁，电路总体呈现出十分不稳定的状态，多次检查任然没有彻底解决问题。

经过商量，我们都同意重连，每连一个元件检查一段电路，通过加电容的方法，我们获得了基本稳定的CP信号，小灯能正常工作。

当我们把两部分再次组装上时，问题有很多。

什么电路接线不稳定啊，数码管坏了啊，不过进过一天的调试，把问题都找到啦，最终正常拔河。

除了线路有点乱一切都好。

六、遇到问题的解决方法在实际实验的过程中，我们发现和仿真还是有些区别的，首先，仿真反应时间比较慢，所有在电路的周期控制上需要改变，要适当加大一些电阻、电容的值。

而且试验中不像在电脑山仿真那样的精确，经常是已经连好的线路图，就是简简单单的碰了几下就又变得不行了，有事要好久的时间来检查，在实验过程中一定要轻拿轻放，做到胆大心细，只有这样才有可能把实验做好七、结论与心得在实验大楼两周的在设计过程中，热情一直很高涨。

本来选的是第三个题目，但是一点儿思路也没有，电路图迟迟设计不出来，所以最后换成了第二个拔河比赛。

其实做课程设计同时也是对课本知识的巩固和加强，但是在实际操作中经常会遇到这样那样的情况，就是心里想老着这样的接法可以行得通，但实际接上电路，总是实现不了，因此耗费在这上面的时间用去很多。

我觉得在这次课程设计过程中，收获最大的就是了解了很多元件的功能，并且对于其在电路中的使用有了更多的认识。

比如一些芯片的功能，平时看课本，不是太理解。

但是通过这次课程设计使得我认识到，理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。

认识来源于实践，实践是认识的动力和最终目的，实践是检验真理的唯一标准。

在如今单一的理论学习中，很少有机会能有实践的机会。

还有，童通过这次课程设计我感觉我和同学们之间的距离更加近了，虽然很累，但当我们看到自己所做的成果时，心中也不免产生兴奋。

最后我想谈谈团队合作。

这次课程设计是我和王海强团队合作一起努力的结果，团队离不开个人，个人也离不开团队，某个人的离群都可能导致导致整项工作的失败。

实习中只有一个人知道原理是远远不够的，必须让每个人都知道，否则一个人的错误，就有可能导致整个工作失败。

团结协作是我们实习成功的一项非常重要的保证。

附件：总原理图及元器件清单1．总原理图2．元件清单元型号主要参数数备西北工业大学- 4 -。