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电子技术课程设计 ——拔河游戏机的设计 齐齐哈尔大学通信与电子工程学院 通信 091:马永保 刘 林 张春峰 指导教师:沙丽娟 拔河游戏机的设计 一、选题依据 设计一台具有自动数字显示功能的拔河游戏机。电子游戏是常见的娱乐活动，电子游戏的设计有趣味性高，操作简单。通过多它的设计扩展自身思路，提高自身综合运用知识能力。 二、设计要求 游戏分甲乙双方，设计一拔河游戏机，用按键的速度来模拟双方的力量，一点亮的发光二极管的左右移动显示双方比赛的状态。 1. 拔河游戏机有9个发光二极管排成一排，比赛开始时，中间的发光二极管点亮，此为拔河中心。 2. 甲乙双方各持一个按键，比赛开始时双方迅速地不断按动各自的按键，以此产生脉冲，谁按得快，亮点就向谁方移动（以甲方为右，乙方为左）。 3. 当任意一方终端发光二极管点亮时，这一方就取胜一局，此时发光二极管发光状态保持，双方按键无效，必须经复位键复位，两点才能恢复移至中间，开始新一轮的比赛。 4. 要设置显示器显示甲乙双方赢的局数。 三、电路结构及其工作原理 1.电路的结构框图： 图1 ?拔河游戏机线路框图 2.电路的原理图： 图2?拔河游戏机整机线路图 3.电路工作原理： 1、电路框图的说明 可逆计数器CC40193原始状态输出接至译码器地址输入端，比赛开始时，可逆计数器原始输出状态是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。将双方终端二极管的正端分别经两个与非门后接至二个十进制计数器CC4518的允许控制端EN，当任一方取胜，该方终端二极管点亮，产生一个下降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。 2、编码器的使用与说明 编码器有两个输入端，四个输出端，要进行加/减计数，因此选用CC40193双时钟二进制同步加减器来完成。 图3 编码电路 3、整形电路的设计与分析说明 CC40193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，那么就有很多时机 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。整形电 路由与门CC4081和与非门CC4011实现。 图4 整形电路图 4、译码电路的设计与分析说明 选用4线－16线CC4514译码器。译码器的输出Q0～Q14 分接9个发光二极管，二极管的负端接地，而正端接译码器；这样，当输出为高电平时发光二极管点亮。 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。 图5 译码电路图 5、控制电路的设计与分析说明 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。此电路可用异或门CC4030和非门CC4011来实现。将双方终端二极管的正极接至异或门的两个输入端，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CC40193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A、B、C、D和输出端QA、QB、QC、QD对应相连，输入也就是输出，从而使计数器对输入脉冲不起作用。 图6 控制电路图 6、胜负显示电路的设计与分析说明 将双方终端二极管正极经非门后的输出分别接到二个CC4518计数器的EN端，CC4518的两组4位BCD码分别接到实验装置的两组译码显示器的A、B、C、D插口处。当一方取胜时，该方终端二极管发亮，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，若一位数不够，则进行二位数的级联。 图7 胜负显示电路图