电子拔河机设计报告

课程设计(综合实验)报告( 20 -- 20 年度第学期)
名称：课程或实验名称
题目：电子拔河游戏机
院系：电气与电子工程学院
班级：
学号：
学生姓名：
指导教师：***
设计周数：1周
成绩：
日期：2012 年1 月10 日
I、《电子技术》综合实验
II、任务书
一、目的与要求
1.目的
1.1综合实验是教学中必不可少的重要环节，通过课程设计巩固、深化和扩展学生的理论知识与初步的专业技能，提高综合运用知识的能力，逐步增强实际工程训练。

1.2注重培养学生正确的设计思想，掌握综合实验的主要内容、步骤和方法。

1.3培养学生获取信息和综合处理信息的能力、文字和语言表达能力以及协作工作能力。

1.4提高学生运用所学的理论知识和技能解决实际问题的能力及其基本工程素质。

2.要求
2.1 能够根据设计任务和指标要求，综合运用电子技术课程中所学到的理论知识与实践技能独立完成一个设计课题。

2.2根据课题需要选择参考书籍，查阅手册、图表等有关文献资料。

要求通过独立思考、深入钻研课程设计中所遇到的问题，培养自己分析、解决问题的能力。

2.3进一步熟悉常用电子器件的类型和特性，掌握合理选用的原则。

2.4学会电子电路的安装与调试技能，掌握常用仪器设备的正确使用方法。

利用“观察、判断、实验、再判断”的基本方法，解决实验中出现的问题。

2.5学会撰写综合实验总结报告。

2.6通过综合实验，逐步形成严肃认真、一丝不苟、实事求是的工作作风和科学态度，培养学生树立一定的生产观点、经济观点和全局观点。

要求学生在设计过程中，坚持勤俭节约的原则，从现有条件出发，力争少损坏元件。

2.7在综合实验过程中，要做到爱护公物、遵守纪律、团结协作、注意安全。

二、主要内容
共有8个既有学习价值又有一定的实用性和趣味性的设计课题，学生根据自身情况自由选择其中之一。

1.移位寄存器型彩灯控制器
2.智力竞赛抢答器
3.电子拔河游戏机
4.交通信号灯控制器
5.数字电子钟
6.电子密码锁
7.电子秒表
8.数字电子钟（硬件）
三、进度计划
序号设计(实验)内容完成时间备注
1 设计内容讲解、学习资料查找方法半天
2 发放材料、清点材料、熟悉各种元器件半天
3 查找资料、设计电路、绘制总体电路草图1天
4 电路组装并调试或在Multisim上绘制电路图、仿真并调试2天
5 验收、撰写实验报告1天
四、设计（实验）成果要求
1.学生根据所选课题的任务、要求和条件进行总体方案的设计，通过论证与选择，确定总体方案；然后对方案中单元电路进行选择和设计计算；最后画出总体电路图。

2.预设计经指导教师审查通过后，学生即可向实验室领取所需元器件等材料，在面包板上组装、调试电路，使之达到设计指标要求。

3.在Multisim软件平台上学生可直接设计、仿真和实现，直至达到设计要求。

五、考核方式
综合以下指标评定课程设计总成绩：优、良、中、及格和不及格。

1.设计方案的正确性与合理性；
2.实验动手能力(安装工艺水平、调试中分析解决问题的能力以及创新精神等)；
3.总结报告；
4.答辩情况(课题的论述和回答问题的情况)；
5.设计过程中的学习态度、工作作风和科学精神。

学生姓名：
指导教师：
年月日
目录
I、《电子技术》综合实验 (1)
II、任务书 (1)
Ⅲ、目录 (3)
一、课程设计(综合实验)的目的与要求 (4)
二、设计（实验）正文 (4)
1、总体设计方案 (4)
2、各单元电路的设计 (5)
三、课程设计（综合实验）总结或结论 (8)
四、参考文献 (9)
五、附录（设计流程图、程序、表格、数据等） (9)
一、课程设计(综合实验)的目的与要求
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LED发光二极管表示拔河的“电子绳”。

由甲、乙二人通过按钮开关使发光的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
信号输入电路与控制电路的设计
要求甲乙的输入互相控制，即在有效时间里若甲先输入则甲有效，乙先输入则乙有效。

由两端输出，无效端保持不变，有效端输出一脉冲进入计数器的加/减脉冲输入端，其进入方向则由参赛双方输入的按键信号决定。

设计任务与要求
1、由裁判下达比赛开始命令后，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、“电子绳”至少由17个LED管构成，裁判下达“比赛开始”命令后，位于“电子绳”中点的LED 管发亮。

甲、乙二人通过按钮开关使发光的LED管向自己一方的终点移动，并阻止其向对方延伸。

当点亮的LED管到达某一方的终点时，该方获胜。

此时通过自锁功能锁定电路，使输入不再有效，必须由裁判再次发出“比赛开始”命令时方能开始下一次比赛。

3、某方赢一次，由计分电路自动给该方加分一次，通过多次比赛以定胜负
二、设计（实验）正文
设计框图及电路系统概述
1、总体设计方案
由两个开关J1，J2分别代表甲乙双方，J3，J4为裁判所控制，前者用于发出开始信号，后者用于计分器的清零。

拔河游戏机需用17发光二极管排列成一行，开机后只有中间一个点亮，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，每双击两次，亮点移动一次。

移到任一方终端二极管点亮，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。

计分器显示胜者的盘数。

可逆计数器74LS192D原始状态输出4位二进制数0000，经译码器4514BD输出使中间的一只电平指示灯点亮。

当按动X、Y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接到2个十进制计数器4518BD的脉冲输入端，当任一方取胜，该方终端指示灯点亮，产生1个上升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。

图1为拔河游戏机的电路框图
2、各单元电路的设计
（1）信号输入电路的设计：
要求甲乙的输入互相控制，即在有效时间里若甲先输入则甲有效，乙先输入则乙有效。

由两端输出，无效端保持不变，有效端输出一脉冲进入计数器的加减脉冲输入端，其进入方向则由参赛双方输入的按键信号决定。

该电路有两个开关J1，J2，当开关拨到上面时，输出为低电平，拨到下面时输出为高电平。

另外，此电路由多个与门74LS08和与非门74LS00构成，这样可使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，这样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。

（2）、计数电路：
由两片74LS192D双时钟二进制同步加 / 减计数器异步级联构成，加减两端分别接信号输入电路的两
个输出端，若当甲有效时，就进行加计数，乙有效时则减计数。

74LS192D是可逆计数器，控制加减的CP脉冲分别加至5脚和4脚，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 必须接高电平。

用此功能来实现双方比赛时阻止LED向对方延伸。

为能进行多次比赛而需要进行复位操作，使亮点返回中心点，用一个开关J3控制74LS192的清零端即可。

（3）、译码电路和“电子绳”电路：
加减计数器的输出接译码器的输入，译码器的输出接电子绳，根据加减计数情况决定电子绳的亮灯是向上移动还是向下移动。

电路由两个连接的4线－16线译码器4514BD构成。

译码器的输出为17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，中心处指示灯首先点亮，当编码器进行加法计数时，亮点向上移，进行减法计数时，亮点向下移。

为指示出谁胜谁负，需用一个控制电路。

当亮点移到任何一方的终端时，判该方为胜，此时双方的按键均宣告无效。

此电路可由或门74LS32和非门74LS05构成。

将双方终端指示灯接至或门的2个输入端，当获胜一方为“1”，而另一方则为“0”，非门输出为“0”，再送到74LS192计数器的置数端LD，于是计数器停止计数，处于预置状态，由于计数器数据端A、B、C、D和输出QA、QB、QC、QD对应相连，输入
也就是输出，从而使计数器对脉冲不起作用。

（4）、计分器的设计：
当最左面的灯亮的时候，给甲加一分，最右面的灯亮的时候，给乙加一分。

并能对多次比赛计分，最
后计算总成绩。

当最左或最右的灯亮的时候，电路被锁定，使输入不再有效，当裁判清零以后方能进行下一次比赛。

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。

胜负显示器的复位用一个开关J4来控制胜负计数器4518BD的清零端，使其重新计数。

三、课程设计（综合实验）总结或结论
按上图制作完成后,经调试,电路工作正常,完全符合本实验任务要求.由信号输入电路产生脉冲信号（模拟甲乙双方拔河）,经计数器，译码器电路后,甲乙均能有效计数（模拟计分盘计分）。

当信号移动至左端或右端时,将4514BD的输出锁存,此时脉冲的输入不引起输出状态的改变（模拟比赛结束）.经复位后,译码器输出回到0000并且进入工作状态,即可重新游戏（模拟裁判发出比赛开始的命令）.
经过此次综合实验，我明白我们所学的知识是大有用处的。

数字电子技术基础这门课的知识与我们的生活原来如此息息相关，通过各种功能的芯片再将其组合成一个整体，便可实现我们想要达到的功能。

通过此次设计，我还对数字电子技术中编码、译码的概念有了更深入的了解，对Multisim中脉冲的产生和检测以及计数器的使用更加熟悉。

四、参考文献
[1] 作者1, 作者2 书名. 出版单位, 版本. 出版日期
1、 李旭彦.电子技术综合实验.中国电力出版社.2010年3月第一版
2、李月乔.数字电子技术基础.中国电力出版社.2008年2月第一版
3、董宏伟. 数字电子技术实验指导书. 中国电力出版社.2010年3月第一版
4、孙淑艳. 模拟电子技术实验指导书. 中国电力出版社.2009年10月第一版
五、附录（设计流程图、程序、表格、数据等）
1、总设计电路；
2、计数器4518BD
（1）、功能表。

输 入
输出功能 时
钟
C
P
清零 R D 使能 E N ×
1 × 全部为0 ↑
0 1 加计数 0
0 ↓ ↓
0 × 保持
× 0 ↑
课程课程设计（综合实验）报告
↑0 0
1 0 ↓
（2）、4518BD的引脚图
V 2R2Q 2Q2Q 2Q 2EN 2CP
16 15 14 13 12 11 10 9
CMOS4518BD
1 2 3 4 5 6 7 8
0123D SS （3）、电路符号
10。