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1、课程设计(综合实验)报告( 2009 - 2010年度第 1学期)名 称：电子综合实验 题 目：电子拔河机 院 系： 电气与电子工程班 级： 电气0813学 号： 1081181311学生姓名： 指导教师： 设计周数： 成 绩： 日期：2010 年 1月5日课 程 设 计 任 务 一、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”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
2、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、总体方案设计1、设计思路（1）我们通常所说的拔河是由双方出相同的人数拔一条绳子，如果哪方使绳子的中点向自己一方移动超过规定的距离则该方胜利一次，在规定的比赛次数中哪方胜利的次数更多则最终该方胜利。而电子拔河游戏机则把由17个LED管排成一行当做“电子绳”，开始只有中间一个电平指示灯亮，以此作为拔河的中心线，当裁判下令开始后，双方各按一个键，谁按得快，亮点向谁方移动，每按一次亮点移动一次，移到任一方终端指示灯
3、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）双方通过按键产生信号经过信号输入电路后输出的即为有效输入信号，因为有两个输入信号且“电子绳”的亮点要向两边移动，所以需要一个加/减计数器。加减计数器的输入由甲、乙互相控制且加减两端分别接控制门的两个输出端，即在有效时间里若甲先输入则甲有效，就进行加计数，乙先输入则乙有效，就进行减计数。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。加减计数器芯片用74LS193，其逻辑符号如下图所示：（3）根据加减计数器的输出使“电子绳”的亮点移
4、动可知需要用到译码器。译码器的输入接计数器的输出，输出接电子绳，根据加、减计数情况决定电子绳的亮灯向左移动还是向右移动。又因为“电子绳”是由17个LED管构成，所以译码器的输出端的个数要大于等于17，因此该译码器可以用2片74LS42组合成的5线32线译码器。（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。可以使用CC4518同步十进制计数器。（5）用七段数码管显示双方的获胜盘数。 2、电子拔河游戏机原理框图 三、分步设计1、信号输入
5、电路因74LS193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，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。2、计数器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。
6、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：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。74LS193的功能表如下表所示： 清零 预置“加”计数时钟“减”计数时钟预置数据输入输出工作模式CRLDCPUCPDD3 D2 D1 D0Q3 Q2 Q1 Q01 0 0 0 0异步清零00D C B AD C B A异步置数0111 保持数据保持011 计数加法计数011 计数减法计数4.控制电路：由异或门74LS86和与非门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
7、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异或门的2个输入端，当获胜一方为“1”，而另一方则为“0”，异或门输出为“1”，经非门产生低电平“0”，再送到74LS193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D0D1D2D3输入为1000，当计数器的输出也为1000时计数器有自锁功能，从而使计数器对脉冲不起作用。 5.胜负显示：由计数器CC4518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CC4518计数器的EN端，CC4518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
8、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：CC4518的清零端RD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CC4518功能表下表所示：输 入输出功能时钟CP清零RD使能EN1全部为001加计数000保持00010四、使用的器件：CC4518 双同步十进制计数器 2片74LS193 同步二进制可逆计数器 1片74LS00 四2输入与非门 4片74LS08 四2输入与门 2片74LS86 四2输入异或门 1片74LS138 三线-八线二进制译码器 2片74LS04 非门 1
9、8片74LS107 JK触发器 2片 电阻： 1K 4个七段数码管 2个4个5V直流电源 4个单刀双掷开关 17个灯泡五、仿真 1、电路图： 2、步骤：首先比赛开始之前裁判将开关W接电源、开关S接地，电路全部清零，再按一下开关W、S比赛开始，然后两名参赛者分别按开关A、D，谁按得快则亮点向哪方移动，亮点到达哪方终点则哪方获胜，数码显示管显示该方获得一次胜利，同时由于电路的自锁功能参赛者的输入不再有效直到裁判按两下W比赛才能再次开始。最终比赛结束后根据显示管上显示的数字来决定比赛的胜负，如果要重新开始比赛则裁判要按两下开关S。 六、心得体会：课程设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和
10、解决实际问提，锻炼实践能力的重要环节,我们不应该只读死书，还要与实际联系起来. 回顾起此次拔河游戏机课程设计，至今我仍感慨颇多，的确，从理论到实践，在这一个星期的日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。刚开始看这个课题的时候还觉得比较简单，要求少，但真正开始做的时候却发现自己脑海一片空白，不知如何下手，向同学请教后才知道一点，有点思路，然后才开始自己设计。在设计的过程中发现了自己的很多的不足，自己知识的很多漏洞，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，而且再设计的最后关头有一点一直没弄懂，被卡住了。到最后快没时间了才不得不借鉴一下别人的设计，明白了他的思路后才把我自己的课程给设计出来了。虽然没设计出来的时候心情一度极差，但自己攻克难关的成就感还是让我很兴奋。通过这次的课程设计，知识上的不但有了重要收获，精神上的丰收更加可喜。我们每一个人永远不能满足于现有的成就，人生就像在爬山，一座山峰的后面还有更高的山峰在等着你。挫折是一份财富，经历是一份拥有。这次课程设计必将成为我大学旅途上一个非常美好的回忆！