简易拔河游戏机

- 1 - / 19课程设计报告题目:简易拔河游戏机摘要我们设计的是一个用于模拟拔河游戏的电路，它是通过有限的实验器材来完成的。

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、计数电路目录1.课程设计目的•••••••••••••••••••••••••42.设计任务与要求••••••••••••••••••••••••43.方案设计与论证••••••••••••••••••••••••54.单元电路设计与参数计算••••••••••••••••95.电路的安装与调试••••••••••••••••••••••166.遇到问题的解决方法••••••••••••••••••••177.结论与心得•••••••••••••••••••••••••••188.参考文献•••••••••••••••••••••••••••••18题目：简易拔河游戏机一、课程设计目的电子技术是一门实践性很强的课程,加强工程训练,特别是技能的培养,对于培养学生的素质和能力具有十分重要的作用.对于我们大学生,课程设计是一个重要的实践环节,它包括选择课题、电子电路设计、组装、调试和总结报告等实践内容.通过课程设计实现目标如下: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．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2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N 局M 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 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——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选1数据选择器来选择究竟输出哪一路信号。

方案一：电路的主体部分，当选手按键时，其中一个选手的按键进行加法计数，另一个选手的按键进行减法计数，七个LED 灯分别接的74LS138的3Y 、2Y 、1Y 、0Y 、7Y 、6Y 、5Y 。

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74LS138的数据输入端口。

74LS138的输出端3Y 、5Y 通过非门之后分别连到用于控制记录选手获胜局数的计数器74LS161的cp 脉冲输入端口。

3Y 、5Y 再连到选手所控制的计数器的CT 端，当一局比赛结束之后，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的输出分别接到全加器74LS283的输入端的A 组端口、B 组端口。

74LS283的输出端接比较器74LS85的其中一组输入端口，与另一组输入端口的输入数值进行比较，当两组端口输入相等时，当他们之和为预制比赛局数时，封锁控制端口，同时选择74LS157的另外一路输入信号，即LED 灯闪烁显示。

方案二：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3Y 、2Y 、1Y 、0Y 、7Y 、6Y 、5Y 通过非门之后的输出。

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74LS138的数据输入端口。

74LS138的输出端3Y 、5Y 通过非门之后分别连到用于控制记录选手获胜局数的计数器74LS161的cp 脉冲输入端口。

3Y 、5Y 再连到选手所控制的计数器的CT 端，当一局比赛结束之后，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。

分析：因为要求即能进行加法计数，用能进行减法计数时，需要用到可逆计数器，考虑到这个电路比较复杂，同时又因为进行N局M胜制的过程中，方案一中的全场比赛结束的控制电路要求就算其中一名选手已获胜M局还是必须打满N局，才能结束比赛。

而方案二中在比赛一方获胜M局之后就会结束所有比赛。

经过以上分析决定选择方案二。

电路主体部分的结构示意图：四、单元电路设计与参数计算1）电路原理图376521数据的比较当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 当0010-0001=0010+（1111）补码 =0001 当0010-0010=0010+（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：123765B+5V2）55定时器构成的多谐振荡器0.1µ3）55构成的用于消除抖动的单稳触发器4）路的主体部分注意：开关A和B分别接的是单稳触发器。

5）获胜局数计数及结束控制电路74LS32N 6)总体电路图五、电路的安装与调试首先领取电路所需的元器件，按照电路图所示连接电路，我们是分工合作，但又能够保证每个人都能够参与连接，所以我们是一个人连线的时候，另一个人负责提供导线并认真检查连接好的导线。

但所有导线和元器件连接好之后，还是没有成功，之后我们进行电路的分块检查。

首先检查数码管的显示问题，当给它们对应的数器接上cp脉冲的时候，他们都可以正常显示。

接下来检查当比赛结束时，用于封锁电路的输出是否正确，经过检查发现显示不正确，仔细检查了它的每个管脚之后，原来是有个衔接差了，改过之后连接正确了。

然后就是检查另一半电路的问题了，经过连接cp脉冲的检查发现拔河功能能够正常实现。

各电路的调试:1.静态调试:(1).消除抖动电路调试:用示波器检测电路的输出,拨动开关测试输出是否符合逻辑0,1的电压标准.(2).比较,求差,求补码电路:通过开关与计数电路,将A与B输入至比较,求差,求补码电路,查看结果.(3).译码显示电路:输入几组不同的信号,通过LED灯的不同变化判断电路是否达标.(4).获取局数计数及结束控制电路:给电路接入脉冲信号,输出接入示波器观察是否正常显示.(5).选择电路:给选择器接入不同的两路待选信号,固定预置数改变待比较数值,检测选择器输出是否符合标准.(6).控制电路:输出连到显示器,检测由0变到8是否为10秒.输出连到显示器,检测显示数值和频率是否和预期相符.2.动态调试:将各个部分电路组装成整体电路,然后进行多次调试,并与试验任务相对比. 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。

在连接好电路之后发现电路工作很不稳定，于是我们断定是因为导线与芯片的接触问题，之后我们检查导线并重新连接之后，问题便得到了解决。

七、结论与心得在认真的学习了数字电路这门基础专业课后，我们对数字电路有了初步的了解，掌握了基本物理概念，电路的工作原理和分析、设计方法，并且在努力完成了整个学期的数字电路实验课后，有了一定的动手设计电路并实际操作的能力。

但是此次实验要求设计的相对复杂，所以我们从一开始就认真准备。

刚拿到题目我们就开始查资料,了解所需要的芯片及其各个管脚的连接，慢慢地完成实验要求,实现整个电路.在通过与同学们讨论之后，我们逐步掌握了整个设计思路并成功完成了电路mutism的仿真。

我们在按照实验要求领取到所有器材元件之后便开始了连接电路，由于我们一开始并没有仔细规划整个电路板的设计，因此走了一些弯路，致使连线太过复杂难看，所以我们明白了在做实验之前，必须能够对每个元器件进行合理的布局。