1、- 1 -西北工业大学课 程 设 计 报 告题 目: 简易拔河游戏机 学 院: 自动化学院 班 级:学生（学号）: 学生（姓名）:学生（学号）: 学生（姓名）: 日期: 2011 年 12 月 31 日- 2 -摘 要我们涉及的是一个用于模拟拔河游戏的电路，其中有两个按钮式开关，分别代表参与比赛的两组选手，用按键的快慢代表各方选手使劲儿大小，另外还有七个发光二极管，用点亮的发光二极管的移动代表绳子的移动。当绳子移动到最后一个时，即一方胜出时，锁定按键的同时胜出的一方对应的数码管显示的计数值加 1，直到复位键按下之后方可进行下一局比赛。当有一方达到了获胜的条件，即获胜的局数为预置数的次数时，比赛
2、结束，锁定计数结果，锁定选手按键，同时数码管闪烁显示，表示比赛结束的同时为胜利者喝彩。直到数码管计数值清零，复位键按下之后，方可进行下一场比赛（一场比赛可以有好多局） 。关键词：拔河、游戏机、闪烁、锁定按键- 3 -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
3、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- 4 -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 5 局 3 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
4、灯移动闪烁三、方案设计与论证总体设计思路：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- 5 -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
5、选 1 数据选择器来选择究竟输出哪一路信号。实验方案：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 、 、 、 、 、 、 通过非门之后的输出。3Y210Y765Y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 74LS1
6、38的数据输入端口。74LS138 的输出端 、 通过非门之后分别连到用于控制3Y5记录选手获胜局数的计数器 74LS161 的 cp 脉冲输入端口。、 再连到选手所控制的计数器的 CT 端，当一局比赛3Y5- 6 -结束之后，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。电路主体部分的结构示意图：- 7 -四、单元电路设计与参数计算1）电路原理图0123 7 6 5AAB B A A数据的比
7、较- 8 -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0123 7 6 5A B- 9 -当 0010-0001=0010+（1111）补码 =0001当 0010-0010=0
8、010+（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，见电路比较、求差值、求补码、译码和显示电路如下：- 10 -0 1 2 3 4 5 6 7BIN/OCT4 2 1 &74LS138STcSTbSTaA2 A1 A0 11+5VX=Y23 3P QCICoF074LS28313 2 1 0F1F2F321A0274LS157A3 A2 A
9、1 A0B3B2 B1 B02 1 0 2 1 01 1 1- 11 -2）55 定时器构成的多谐振荡器3）55 构成的用于消除抖动的单稳触发器- 12 -4）路的主体部分74LS161NQAQBQCQD RCOABCD ENPENT LOADCLR CLK 74LS161NQAQBQCQD RCOABCD ENPENT LOADCLR CLK74LS161NQAQBQCQD RCOABCD ENPENT LOADCLR CLK 74LS161NQAQBQCQD RCOABCD ENPENT LOADCLR CLK0Key = A 0Key = B1Key = C74LS283NSUM_4SU
10、M_3SUM_1SUM_2 C4B4A4 B3A3 B2A2 B1A1 C074LS04N 74LS04N 74LS04N5V5V5V5V74LS138NY0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7ABC G1G2AG2B74LS157N1Y2Y3Y4Y1A 1B2A 2B3A 3B4A 4B A/BG74LS08N74LS04N注意：开关 A 和 B 分别接的是单稳触发器。- 13 -5）获胜局数计数及结束控制电路74LS161NQAQBQCQDRCOABCDENPENTLOADCLRCLK74LS161NQAQBQCQDRCOABCDENPENTLOADCLRCLK 74LS47NABCDOAODOE
11、OFOCOBOGLTRBIBI/RBO74LS47DABCDOAODOEOFOCOBOGLTRBIBI/RBOA B C D E F GCAA B C D E F GCA5V5V5V5V1k1k74LS85NA2B2A1B1OAGTBA0B0 A3B3OAEQBOALTBAEQBALTBAGTB74LS283NSUM_4SUM_3SUM_1SUM_2C4B4A4B3A3B2A2B1A1C01Key = 20Key = 30Key = 40Key = 574LS85NA2B2A1B1OAGTBA0B0 A3B3OAEQBOALTBAEQBALTBAGTB74LS32N74LS04N接 74LS1
12、57 的选择端口接 74LS138 的输出端口 5Y接 74LS138 的输出端口 3Y- 14 -6)总体电路图五、电路的安装与调试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。- 15 -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。仿真中 74LS161 是下降沿计数，实际中的是上升沿计数，因此需要让 cp 通过非门之后再与某些 74LS161 的 cp 输入端相连。七、结论与心得本次课程设计对数字电子技术有了更进一步
13、的熟悉，实际操作和课本上的知识有很大联系，但又高于课本，一个看似很简单的电路，要动手把它设计出来就比较困难了，因为是设计要求我们在以后的学习中注意这一点，要把课本上所学到的知识和实际联系起来，同时通过本次电路的设计，不但巩固了所学知识，也使我们把理论与实践从真正意义上结合起来，增强了学习的兴趣，考验了我们借助互联网络搜集、查阅相关文献资料，和组织材料的综合能力。本次实验过程中老师还教会我另一个道理，那就是实验的过程中遇到问题不要总问其他人要自己多思考，仔细检查，找出问题的症结所在，切实提高自己的动手能力。现在都有些庆幸，当时老师没有给我指导，而是让我自己去检查。- 16 -我还学到了实验并不是
14、想象中的那么简单，一个实验需要耗费好多的人力和时间，我们这个只是个一般的实验都有这么的问题，在工程中，有好多庞大的电路，肯定有更多的问题需要解决，就需要我们花费更多精力去解决，需要我们有着充足的耐心去排除故障。八、参考文献1 岳怡主编的数字电路与数字电子技术，西北工业大学出版社2 余道衡，徐承和. 电子电路手册M. 北京：北京大学出版社， 19963 李毅、谢松云、王安丽、曾渊编的数字电子技术实验，西北工业大学出版社附件：总原理图及元器件清单1总原理图- 17 - 18 -2元件清单元件序号型 号 主要参数 数量备注1 5K 电阻 22 910K 电阻 23 750K 电阻 34 104 0.1uF 电容 35 103 0.01 uF 电容6 74LS161 2 进制计数器 77 74LS85 4 位 2 进制比较器28 74LS283 4 位 2 进制全加器29 74LS157 2 选 1 数据选择器110 74LS38 38 译码器 211 74LS04 6 个非门 212 74LS32 4 个 2 输入端或门113 74LS138 38 译码器 114 74LS08 4 个 2 输入端与 1- 19 -门15 555 三 5 定时器 316 数码管 217 按钮式开关 2
