1、2008 年 12 月 26 日 星期五 23:45数字电路综合设计 组员：xxx xxx 学号：xxxxx xxxxx拔河游戏机电路设计 一、 设计要求： 1)、任务： 用数字集成电路设计一个拔河游戏机 2)、基本要求： 1 能通过输出信号快慢使 LED 左右闪； 2 电路具有清理裁判功能和自锁功能 ； 3 电路开始后只有中间一个点亮 。3)、发挥部分 1 电路具有胜利音乐功能； 2 电路具有统计胜利功能；一、实验电路1、 实验电路框图如图 1 所示。图 1 拔河游戏机线路框图2、 整机电路图 拔河游戏机原理图 3二、实验设备及元器件1. 5V 直流电源 2. 逻辑电平开关3. 74LS15
2、4（实际电路由 74LS138x2 代替） 4 线16 线译码分配器 a) 74LS192 同步递增递减 BCD 计数器 b) CD4071 与门 74LS003 与非门 c) CD4030 异或门 d) 电阻 1K4三、设计整体说明1. 图 3 为拔河游戏机整机线路图。2. 可逆计数器 74LS138x2 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发光二极管点亮。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发光二极管点亮并产生位移，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
3、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。四、设计方案步骤：1. 编码电路：由双时钟 BCD 同步可逆计数器 74LS192 构成，它有 2 个输入端，4 个输出端，能进行加减计数2. 整形电路：由与门 CD4071 和与非门 74LS00 构成。因 74LS192 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 也必须接高电平，若直接由 A、B 键产生的脉冲加到 5 脚或 4 脚，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，
4、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，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。图 3 为整形电路图整形电路时钟脉冲信号输出的波形图3. 译码电路4. 选用（因为器材原因）由 74LS138x2 组成 4-16 线译码器代替 416 线 74LS154 译码器。译码器的输出 Q0Q14 分接 15 个（或 9 个）个发光二极管，二极管的正端接地，而负端接译码器；这样，当输出为高电平时发光二极管点亮。如下图474LS138x2 组成的 4-16 线译码器 图 45.
5、比赛准备，译码器输入为 0000，Q0 输出为“1“，中心处二极管首先点亮，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。6. 4、胜负控制电路：7. 由或非门 74LS00 构成，其作用是指示出谁胜谁负。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。将双方终端指示灯的正接至或非门的 2 个输入端，当获胜一方为“1“，而另一方则为“0“，或非门输出为“0“，再送到 74LS193计数器的置数端 ，于是计数器停止计数，处于预置状态，由于计数器数据端 D0、D1、D2、D3 和输出 Q0、Q1、Q2、Q3 对应相连，输入也就是输出，从而使计数器对脉冲不起作用。
6、五、制作过程1. 根据所选择的电路方案用 multisim10 设计电路的原理图。2. 仿真：根据原理图以及整机电路图，对应仿真链接，检查无误后进行仿真测试。3. 布线：就检查错误，把元件的位置按照实际的需要及美观来摆放。布线，会有部分的交叉线，然后就手动调整，直到最合理的布线，通过截切版图出来。4. 印刷：这些工作后，就把版图打印到转印纸上。根据打印好的印纸进行焊接布线准备。5. 焊接：根据原理图和版图上元件的摆放，把元件一一对应焊接到板子上去。需要跳线的就用导线接起来。6. 检查。根据原理图和版图，来检查元件有没有摆错位置，检查有没有虚焊的地方。六、调 试。1. 检查电路的完整性和正确性，
7、确保没有交叉短路和断路的线。2. 在电源的接入端接+5V 电源。3. 开机后看看是否只有在拔河绳子中间的发光二极管亮。4. 接着按两个按钮看看发光二极管的发光顺序，是不是和预想的要求一致。七、实验报告设计过程中出现的问题：1. 设计过程进行仿真过程中有很多集成芯片无法跟实际应用中得到的一样，只能通过等效代换集成芯片进行仿真实验。2. 实际焊接电路过程中要进行多不电路焊接，如果一次性焊接很容易在细节方面出很多问题。具体分为：1、整形电路；2、译码电路；3、显示电路；3. 整形电路制作过程中因为芯片的引脚连接的时候是使用 74LS00 和 CD4071 的芯片引脚焊接电路。开始时候利用 CD401
8、1 和 CD4071 的芯片进行实验，电路无法进行正常工作。改换成 74LS00 和 CD4071 集成芯片，在输出 CP 脉冲为正常脉冲。4. 译码电路： 74LS192 芯片是同步 BCD 十进制译码器，输出 0000-1010！由 74LS138x2 组成的 4-16 线译码器输出 0000-1111，所以在拔河时候会出现 LED 全灭情况！5. 显示电路：出现问题，LED 发光无法通过 CP 加减脉冲信号使 LED 进行有效的左右闪亮。右边可以实现拔河原理，左边的电路在手接触 CD4071 的输出悬空端口时候才能正常工作。解决问题：4、 把 Y0-Y4 接到布局图右边，Y9-Y6 接到
9、布局图左边，这样进行拔河就不会出现全灭情况。5、 因为 CMOS 系列的引脚不能悬空，所以要相应接高低电平。手接触 CD4071 悬空引脚时相当于接高点评。通常，COMS 系列与门和与非门悬空引脚接高电平，COMS 系列或门和或非门悬空引脚接高电平！总结：整个设计过程包括，选择电路，选择器材，仿真，实际焊接，测试以及调试。几个部分。通过实际操作让自己更加深刻了解到，要做好一个设计电路一定要对所要设计电路的原理了解才能通过原理附以实践，让自己加深自己的理论认识以及感性认识。从其中自己对计数器的原理完全掌握，完全可以通过理论把设计课题加以完美。不问收获，但问耕耘！天道酬勤！八、 参考资料： 1 数
10、字电路入门科学出版社 日桂太郎 著 2数字电路设计与制作科学出版社 日汤山俊夫 著 3使用电路基础机械工业出版社 王源 编 4电子线路实战科学出版社 钟谊 编 5 http:/ 电子电路图站 7 电子之城 8 电子爱好者 9 http:/ 的博客 九、 其它设计方案： 方案一：会庆祝胜利的拔河游戏机 在日常生活中，每一次的胜利加上一些音乐作为背景，整个空间的气氛会因为播放不同的音乐使人的心情都是不一样的。所以在发光 LED 的正极加上一个高电平输出音乐芯片，当到达胜利的 LED 发光时候所有的输入锁住，音乐芯片开始播发音乐，那将是如何的一种场面呢？方案二：输入脉冲信号源可以通过触发器替换
11、 RS 的输入脉冲信号，再加上与门就可以完成一个整形电路。可以节省很多材料！十、设计成品图上一篇 设计课题（拔河游戏） 下一篇 很久没有来空间了！类别：默认分类 | | 添加到搜藏 | 分享到 i 贴吧 | 浏览(38936) | 评论 (11) 网友评论 回复 1 遗失的角 2009-01-31 12:35做出来了？很好！顶！ 回复 2wtoangel2009-02-21 23:02对啊！觉得自己辛苦那么几天是值得的。但是做完之后，自己觉得自己很笨，做了很多无用功。 A：其中把那些芯片的功能和引脚没有了解好，其实也很难理解啊。 B：自己傻乎乎的在没有了解芯片引脚时候直接按照课本的引脚和软件的
12、仿真引脚进行实物仿真和软件仿真。导致失败。 C：一个很严重的设计问题，一次性将所有的电路线路软件仿真，运行电源失败；一次性在试验箱上面仿真，线路太多导致实验中间 LED 暗淡，其他亮，失败无法查处原因（最后知道最终原因是忘记了 74LS160 的引脚是非门输出，所以中间的 LED刚好和原理图的输出中间 LED 发光相反）。 D：从 C 错误知道应该分部将原理图分成多个部分各个组成测试无误之后组合就可以完成。通过软件仿真和软件测试之后完成整个电路的工作。 E：从软件成功到硬件的成功其中也走咯一些弯路。主要是万能板布线太多导致有点混乱和选空间没有全部注意到导致整个程序运行出现不问题跳下个灯。经过多
13、次测试完成作品。 回复 3wtoangel2009-02-21 23:05最后的老师的总结：有空多花时间去学习，如果真的要做好设计，大三时候用单片机设计更加好。听的有点失落，作品交上去咯，自己却不觉得兴奋，合作伙伴也没当回事啊。悲哀。好想把作品拿回去珍藏啊，因为这样本来大三才开的课程，个人大二下学期就开始接触单片机和 protel 软件，现在在努力中！因为太多相关专业的应用需要自己去学习也但是不知道如何找到重点！ 回复 4 左衡 2009-06-13 01:56你太帅了，我爱你 回复 5wtoangel2009-06-13 21:32回复左衡：哈哈，一般一般。其实在控制电路的脉冲输入信号可以改
14、成防震抖动的电路输入就行了。 回复 6owenluo2009-08-06 16:40请问，我单位需要这个电路设计，能否洽谈一下。QQ23773898，谢谢！ 回复 7zch01052009-11-02 11:01整形电路部分不清楚 回复 8 唐僧洗头爱理发 2009-12-28 21:40我们正是要设计拔河游戏机，你的资料对我们的帮助太大了，谢谢你哦，但是还是有点不全面和有一点点错误，如果有元器件引脚图和明细表就更好了，但这只是明珠上的一粒灰尘。 回复 9 唐僧洗头爱理发 2009-12-30 13:0974LS200 能用代替吗？ 回复 10wtoangel2010-01-01 15:11呵呵都可以啦 回复 111135443732010-02-22 18:16
