拔河游戏机设计报告

数字逻辑综合性实验设计报告

课程名称数字逻辑实验

题目名称电子拔河游戏机

班级 20120615

学号 2012061518 学生姓名孙晓行

同组班级 20120615

同组学号 2012061517

同组姓名孙静

指导教师武俊鹏、孟昭林、刘书勇、赵国冬

2014年 06 月

摘要

电子拔河游戏机是一种能容纳甲乙双方参赛或甲乙双方加裁判的三人游戏电路。由一排LED发光二极管表示拔河的“电子绳”。游戏双方各拥有一个比赛时使用的单脉冲按钮,参与者按动一次按钮就产生一个脉冲,谁按的频率快产生的脉冲就多,由发光的LED灯的左右偏移模拟拔河过程，LED灯的偏移方向和位移由比赛双方所给出的脉冲数实时决定，该功能需要用计数电路通过加减计数来实现。当移动到某方的最后一个LED灯时，则该方获胜，连续比赛多局以定胜负。

此次设计的电路，主要分为四部分：控制电路部分；计数电路部分；电子绳电路部分；计分器电路部分。

其中控制电路部分主要由2个JK触发器和一个锁存器构成；计数电路主要由2个74LS192组成；电子绳电路由3个74LS138译码器，17个74LS04和17盏灯组成；计分器电路由两个74LS161计数器构成。

关键词：“拔河”；开关；脉冲；LED灯；左右偏移；计分电路

目录

1 需求分析......................................... 错误！未定义书签。

1.1 基本功能要求............................... 错误！未定义书签。

1.2 创新拓展功能............................... 错误！未定义书签。

1.3 设计原理................................... 错误！未定义书签。

2 系统设计......................................... 错误！未定义书签。

2.1 系统逻辑结构设计........................... 错误！未定义书签。

2.2 系统物理结构设计........................... 错误！未定义书签。

3 系统实现......................................... 错误！未定义书签。

3.1 系统实现过程............................... 错误！未定义书签。

3.2 系统测试................................... 错误！未定义书签。

3.3 系统最终电路图............................. 错误！未定义书签。

3.4 系统团队分工............................... 错误！未定义书签。

4 总结............................................. 错误！未定义书签。

5 参考文献........................................ 错误！未定义书签。

1 需求分析

1.1 基本功能要求

电子拔河游戏机是一种能容纳甲乙双方参赛或甲乙双方加裁判的三人游戏电路。由一排LED发光二极管表示拔河的“电子绳”。由甲，乙二人通过扳动开关使发光的LED管向自己一方的终点移动，当亮点移到任何一方的终点时，则该方获胜，连续比赛多局以定胜负。

首先由裁判进行分数清零，清除上次比赛比分。然后裁判通过搬动开关下达比赛开始命令，甲、乙二人通过扳动开关使发光的LED管向自己一方的终点移动，并阻止其向对方延伸。如果当点亮的LED管到达某一方的终点，则该方获胜。并且此时能通过自锁功能锁定电路，使甲、乙对开关的操作不输出脉冲信号，不对比分及发光LED灯产生影响。只有当裁判通过闭合开关打开开关，再次发出“比赛开始”命令时，才能开始下一局的比赛。

某方终端LED灯发光即为获胜，记分电路会自动给该方加分一次，本游戏通过多次比赛确定胜负。

1.2 创新拓展功能

拔河游戏是模仿实际拔河的过程，其和实际的拔河有所不同，可以考虑通过倍频电路来实现单脉冲信号的“加速”，通过“秘技”的形式来“保赢”，而且“加速”过程可控（可取消）。另外，还可对双方拔河队员的操控闲置时间进行控制，超过一定时间，报警并使游戏锁定或者复位。由于未找到其他组一起合作，此两种拓展对我们较有难度。故只是增加了LED灯的个数，由9个增加到了17个。应用了四位二进制可加减计数器74LS193和译码器74LS138的级联，加大了实验设计与连线的难度。

1.3 设计原理

如图所示，为此次设计的基本原理图，拔河由甲乙两人控制。

通过数字逻辑实验箱上“0”“1”高低电平的输入来决定最后的输赢；通过信号输入电路将甲乙两人的输入传到电路中；通过控制电路控制时钟信号的输入。

当输入有效输入信号时，计数器开始工作，开始计数。当甲输入有效信号时计数器加计数，当乙输入有效信号时计数器减计数。

译码器主要是将计数器的输出进行译码，实现每个输出端代表一个不同输入信号。计分电路用于记录并显示甲、乙双方比赛得分成绩。

2 系统设计2.1 系统逻辑结构设计

1. 控制电路设计：

控制电路主要由2个JK触发器和一个锁存器构成。

由于四输入与非门74LS10D两个输入为1，另一输入连接频率较高的时钟信号，则初始状态通过JK触发器的R端复位，输出Q=0，则JK均为1，扳动A，JK触发器“翻转”，输出Q=1，则JK=0，触发器“保持”而由于时钟信号发生器的频率远高于甲乙按开关的频率，通过JK触发器R端的复位，会立刻出现Q=0，则实现了拨动开关可以一直产生脉冲。

当最左端或最右端的LED灯亮时，四输入与非门有一0输入，则输出为1，当JK都为0时，触发器“保持”扳动开关A或B对输出无影响，一局游戏结束。

2. 计数电路设计：

计数电路主要由2个74LS192组成。

74LS192是10进制计数器，而17个灯泡需要17个状态，故需要2个74LS192级联，分别为