电子拔河器课程设计

重庆机电职业技术学院课程设计说明书设计名称：《数字电子技术》课程设计

题目：电子拔河游戏电路设计

学生姓名：

专业：电气自动化技术

班级：

学号：

指导教师：张利国

日期： 2011 年 3 月 5 日

电子拔河游戏

课程设计任务书

电气自动化专业2009 年级 1 班

一、设计题目

《电子拔河游戏电路》

二、主要内容

任务要求：

1、设计一个模拟拔河游戏比赛的逻辑电路。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管亮。

2、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。

3、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，只有当栽判按动复位后，在拔河绳子中间的发光二极管重新亮。

附加功能：

1）用七段数码管显示双方的获胜盘数。

2）加入音效

三、具体要求

1）查阅设计参考资料、确定设计方案

2）根据设计方案，完成各单元与整体电路的设计

3）同一小组各队员可以用不同方案完成设计也可以各自完成设计方案的一部分

4）计算并选择电路各元件的参数或型号5）利用MUL7.0以上版本进行仿真四、进度安排

1）9-10日确定题目、查阅资料

2）11-15日完成整体方案、指标的选择与设计，完成模块电路的实现方案3）16-17日完成各单元电路的设计与参数、器件选择

4）18-20日完成电路仿真与虚拟调试

5）21日-25日论文的撰写、修改、定稿

五、成绩评定

指导教师签名日期年月日

系主任审核日期年月日

目录

一．设计任务分析 (1)

二．拔河游戏机的总体方案设计 (2)

2．1设计思路 (2)

2．2电路总体结构框图 (2)

2．3各个单元电路设计 (8)

2．4电路工作原理 (9)

三．元器件的使用 (11)

四．心得体会 (11)

五．附录 (14)

5.1电路仿真图 (14)

5.2电路原理图 (15)

电子拔河游戏

一、设计任务分析

电子拔河游戏机功能描述：

1整体描述：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15个LED发光二极管表示拔河的“电子

绳”。由甲乙双方通过按钮开关使发光的LED管向自己一方的终点延伸，

当延伸到某方的最后一LED管时，则该方获胜，并对获胜次数进行计数，连续比赛多局以定胜负。用键盘上的A键和B键表示开关按钮。用键盘

上的C键赖代替清零信号，每次比赛前都要进行清零，并使按钮开关复

位。

2、比赛开始，由裁判下达比赛命令后（，用空格键代表裁判信号，

摁一下空格键），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。裁判信号由键盘空格键来控制。

3“电子绳”由15个LED管构成，裁判下达“开始比赛”的命令后，摁一下空格键，位于“电子绳”中点的LED发亮。甲乙双方通过按键输

入信号，用键盘上的数字键A键B键来模拟，摁一下A向左移动，摁一

下B键向右移动。使发亮的LED管向自己一方移动，并阻止其向对方延

伸，谁摁得快就向这一方移动。当从中点至自己一方的最后一个LED管

发亮时，表示比赛结束，这时，电路自锁，保持当前状态不变，除非由

裁判使电路复位，并对获胜的一方计数器自动加一。

4记分电路用两位七段数码管分别对双方得分进行累计，在每次比赛结束时电路自动加分。

5、双方得分计数器的清零信号由键盘上的数字键2，3键来实现。

当比赛结束时，计数器清零，为下一次比赛做好准备。

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。

电路总体结构框图：

2．2

图一整体结构框图

2．3 各单元电路的设计：

2.3.1编码电路的设计：

2

倘若加法计数脉冲和减法计数脉冲来自两个不同的脉冲，则需要使用双时钟结构的加、减计数器计数。编码电路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：

图二编码电路

2.3.2整形电路设计：

74LS193是可逆计数器，控制加减的CP脉冲分别加至和CPD和CPU，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CPU和CPD，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，由与门74LS08和与非门74LS00构成。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。电路图如下图所示：

图三整形电路

2.3.3译码电路设计：

由4线－16线译码器CC4514构成。译码器的输出Y

0～Y

15

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