拔河游戏机课程设计实验报告

课程设计说明书

课程名称：数字电子技术课程设计题目：拔河游戏机

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同组人：

设计任务书

一、设计题目

拔河游戏机

二、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15个发光二极管，开机后只有在拔河绳子中间的发光二极亮。

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，只有当裁判按动复位后，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。

三、进度安排

1.认真思考和理解所选题目的有关要求，大致知道要求做什么。

2.根据实验的设计要求，到图书馆或上网查找相关的资料，了解拔河游戏机的工作原理。

3.学习数字电路中触发器、计数器、译码显示器等单元电路的设计及综合应用，掌握逻辑电路的设计与测试方法，等。

4.综合相关的资料，设计实验方案。

5．根据所设计方案，用仿真软件进行电路仿真。

6．根据要求撰写实验报告。

设计过程

一、设计任务分析

本课题的主要任务是让拔河游戏机的电平指示灯由中点向我方延伸，而阻止其向对方延伸。可以设想用可预置的加/减计数器作主要器件，用计数器的输出状态通过译码器控制电平指示灯的显示状态。如当计数器进行加法计数时，发亮的电平指示灯向甲方延伸，相反，进行减法计数时，发亮的电平指示灯向相反方向移动。当移动到一方的终点就就把电路锁定，此时双方按键均无作用，只有裁判员按了复位按键双方才能继续下一盘的比赛，而计数器就记录双方的获胜的次数。

二、总体方案设计

2．1 设计思路：

(1)本课题所设计的拔河游戏机由15个电平指示灯排列成一行，开机之后只有中间一个电平指示灯亮，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。

(2)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 电路原理图：

2．3 电路工作原理：

可逆计数器74LS193原始状态输出4位二进制数0000，经译码器输出使中间的一只电平指示灯Y0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电平指示灯点亮并产生位移，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。

将双方终端指示灯的正端分别经两个与非门后接到2个十进制计数器74ls160的使能端EN，当任一方取胜，该方终端指示灯点亮，产生1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。

2．4 各单元电路的设计：

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：

2.译码电路：

由2个38译码器组成4线－16线译码器。译码器的输出Y0～Y15中选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。电路图如下图所示：

3.胜负显示：

由计数器74ls160和译码显示器构成。将双方终端指示灯正极经与非门输出后分别接到2个74ls160计数器的EN端，74ls160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1位数不够，则进行2位数的级连。电路图如下

4.复位控制：

74LS193的清零端CR接一个电平开关，作为一个开关控制，进行多次比赛而需要的复位操作，使亮点返回中心点。

74ls160的清零端RD也接一个电平开关，作为胜负显示器的复位来控制胜负计数器使其重新计数。其中74ls160功能表下表所示

5.仿真结果：

三、元器件的使用：

3．1元器件的选用：

74ls138 3线—8线译码器 2片

74ls160 同步十进制计数器 4片

74LS193 同步二进制可逆计数器 1片

74LS04 六非门1片

电阻：若干

电容若干

发光二极管15个

LED显示器4个

3个开关

四、总结

4．1 实验评价：

本课题所设计的拔河游戏机由15个电平指示灯组成“电子绳”，由可逆计数器74LS193构成编码电路，由译码器74ls138构成译码器电路，由计数器74ls160作为胜负的显示。但不难想象，73LS193可以由两片的74LS192组成16进制计数器所代替，这一点是可以改进的。还有电路的主体部分还可以用移位寄存器所代替，由于时间紧张，留待以后思考。

4．2 心得体会：

这次的课程设计虽然短暂，但让我们学到了很多，那是课本上无法学到的。通过这次课程设计，我明白了理论与实践相结合的重要性，理论固然重要，但是实践才是检验真理的唯一标准，使我们加强了动手、思考和解决问题的能力，了解了一般电子电路的设计方法，培养了初步独立设计的能力。在设计过程中，通过查阅书籍和文献资料，进一步熟悉了常用电子器件的类型和特性，并掌握合理选用的原则，进一步掌握了电子仪器的正确使用方法。还记得在设计的时候曾经遇到过各种各样的问题，比如；在设计计数器时计数器并没有像我们想象的那样计数，经过了很多次的更改和尝试，我们才逐渐一步一步的接近最终结果，比如；触发器的运用还不怎么熟悉，对73LS193计数器的逻辑功能还是不怎么了解，对于自己基础知识还是不够扎实，实践经验还是比较缺乏，理论联系实际的能力还待急需提高。做课程设计同时也是对课本知识的巩固和加强，由于课本上的知识太多，平时课间的学习并不能很好的理解和运用，现在有些温故知新的感觉。

通过这次的课设，我觉得自己在数电的理论知识上，又成长了许多，也对芯片本身能与书本上的真正结合了起来，实验的成功让我收获了喜悦。同时，也让我明白了我们每一个人永远不能满足于现有的成就，我们应该在课堂中与实验中学会总结，学会自我认知，向着更高的目标努力，经过这次的课程设计,一方面加深了我对课本理论的认识,另一方面也提高了我的实验，操作能力，让我受益匪浅。

参考文献：

1、《电子技术基础实验与课程设计》高吉祥主编电子工业出版社

2、《电子线路实验》(第二版) 方建中主编浙江大学出版社

3、《数字电路设计与制作》彭军译主编科学出版社

4、《电子技术基础（数字部分）》第四版康华光主编高等教育出版社

5、《电子技术课程设计指导》彭芥华主编高等教育出版社