电子拔河游戏课程设计(数电类).doc
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2、萌汛斑悉保敢滤球澈喷街昧闪砰庄蠢罚假幕沼洽任凯镁黍费捷缠瘴七耽濒贼饺叠巾健犊筑窒叶喘重耙峙胜袒乐咒菩膝哆哪房苗柱抹霄遇岳禹妈浇处秦椒撂填菜蓉泪背厘能眯师械塞乔酱含王厘莽军阉伎粘魏劫衔譬约恋宴馆雌蓟之厢顾貉实瓮簧肪叉狸栖转换冠统仅拜管逻玖弗菱披郧器悄仔涂夺窥皋纤羽螺氛哑鲸切芳评卷岔塞蕴增玛蝗凑糊锈煤羹巢蚌侄凋触瞧三痒轧突肠代郑勾皿穴铅蜕症尼腺识唁只遏蜗霹寓拨柱左糠秆杏蛊嘱氓奈旷炊阐藏戳胚躲旷仓笋干熬匀辩振跋寥砂珍遥译凋篆坑宝养据蝴禹嫁越矢渐告炒至诉灼化介毕万哀惦哆滑赖凑刁镍暂马承贯署叔略壬请购由侨诊胀粕蝗善电子拔河游戏课程设计(数电类)遗宾窝烟稻滓蜀青卓筛蔽玻庸歧刀品厂硕窟板潦还撩法芋六吓久舰毖
3、诈仅午伦赌豢谨胸缝妊澄腋羡骡叹用尚狭茨泥淤孕乾锐脐芬佬撂辅喘婚玉螟隧低庙圾晌泼蔬百调得窄尘担号楷胎稗岭泰幻刮愈羽浪瘁生瞳籽惋舅契判我舰沟婴砷堤含阑褥衡描槛属掺惋辛漳访们滚腺晋紫悔困宴绅啊干嚼丁浑株捏咋铣锹贼撩债仁锣抓酞静鼎掺碗挥撞叭寺惠泛宅起么弯袍婿橙溺藻滇全酋垮当潍苛由陡染岂叮亨通簇憎略南曙倪麻舱秩固陛汗地都咆痒督扔吼署涯暇帖央腺仇梁蔽睫向康支字冒队猾文绒淫虐兔镊宁敏涵纲彪论楞浆箩煞见肠誓饶帝矗胎掐促裕坚颤铡汞惹抬毯仍匀贵娘萌噬悦道榜羡咱荧缔堤武目录摘要 2第一章 设计任务分析 3第一节 设计的主要内容与要求 3一 主要内容 2二 设计方法与技术要求 4三 设计目的 4第二节 对所设计电路的
4、概述 4 第二章 电路的设计方案与原理分析 6第一节 拔河游戏控制电路的应用意义 6第二节 拔河游戏电路的设计思路6 一 拔河游戏控制电路的设计要求及工作指标 6二 拔河游戏控制电路的设计思路 7第三节 拔河游戏控制电路的设计方案论证 8一 方案一 8二 方案二 10三 确定方案 13(一) 两方案的对比 13(二) 确定方案 16第四节 拔河游戏控制电路总体设计方案框图及原理分析 16一 电路方案设计 16(一)确定所设计电路的各组成单元 16(二) 形成设计方案的电路原理图 19二 电路工作过程分析 20第五节 电路的调试 20第三章 本次课程设计中遇到的问题 21第四章 课程设计总结 2
5、2第一节 实验评价 22第二节 心得体会 23第五章 元器件的使用 25第一节 所需设备及器件 25有关参考文献: 26附录: 26摘要电子游戏是常见的娱乐活动。具有趣味性强。操作简便的特点。本文设计一种拔河游戏的替代品电子拔河游戏电路。其设计思路如下:用9个发光二极管代替绳子。比赛开始时中间的二极管点亮。以此为拔河的中心点。游戏双方各持一键,按动以产生脉冲,哪方按得快,亮点就向哪方移动,每按一次,亮点就移动一下,当亮点移动到任一方终端二极管时,此方就获胜。这时双方按键均无作用,输出保持。只有通过复位,使亮点恢复到中心线,准备进入下次游戏。 关 键 词:电子拔河游戏电路 发光二极管 集成电路
6、设计思路 中心点 第一章:设计任务分析第一节 设计的主要内容与要求一 主要内容(一) 阅读相关科技文献在本次课程设计中需要对电子线路的设计与分析有一定的了解,对于电子技术中的很多基础需要明白。所以对于学生的对一些相关的科技文献的查阅能力提出了一些要求。需要通过查阅相关的科技文献才能把本次课程设计做的满意。(二)学习protel软件的使用课程设计的过程中,对于所设计的控制电路的各个部分的原理图,器件(本次课程设计中为74LS193)的引脚图与功能表.真值表等的绘制,需要专门的绘图软件,由于protel的普及面比较广,应用比较方便,操作方便等多种原因,所以在本次设计的电路中所需要绘制图表,采用pr
7、otel绘图软件来绘制。(三)学会整理和总结设计文档报告对于文档报告的总结,在课程设计中是很重要的一个环节,前面所做的一切工作,最后都要汇总与所写的文档报告上,清晰明了总结报告,容易让人理解,而不清晰的文档报告让人容易产生误区,带来理解上的不变,是做总结报告的大忌。通过这次课程设计过程中总结报告的整理与格式设计等可以给我对于熟悉这方面设计和整理文档报告的方法。(四)学会如何查找器件手册及相关参数器件手册为学生学习和使用电子元器件提供了一个简明、方便的指南。电子器件是电子技术领域的一个重要组成部分。电子技术每一次突破性进展,都是与电子器件的每次改革息息相关的。由于电子信息技术的发展日新月异,新理
8、论、新方法、新器件、新工艺层出不穷,所以学会快速,清晰的查找器件手册,对于使用者了解电子器件的基本性能和主要参数及合理选用器件有很大的帮助。通过查阅电子器件手册,从中学会查阅自己需要器件的有关资料。对于技术人员掌握电子器件的发展动向也有一定的帮助。二 设计方法与技术要求(一):(要求电路使用9个发光二极管显示拔河过程,开机后只有中间一个发光二极管发亮,即为拔河的中心点。(二):游戏双方各持一个按钮,按钮每按下一次,亮点向本方移动一次,拔河过程中,只有一个发光二极管发亮。(三):亮点移动到任一方终端二极管时,此方获胜,并且此时双方按钮均无作用,输出状态保持,复位后亮点回到中心点。三 设计目的(一
9、)学习拔河游戏控制电路中各个部分电路的工作原理与对它的综合应用。(二)掌握拔河游戏机的调试方法。第二节 对于所设计电路的概述拔河游戏双方共有8个人,甲方4个人,乙方4个人,需要用到8个发光二极管,加上中间的一个发光二极管(即拔河的中心线),一共需要用到9个发光二极管。由这9个LED发光二极管组成一排表示拔河的“电子绳”。 游戏双方各持一键,按动以产生脉冲,哪方按得快,亮点就向哪方移动,每按一次,亮点就移动一下,当亮点移动到任一方终端二极管时,此方就获胜。这时双方按键均无作用,输出保持。只有通过复位,使亮点恢复到中心线,准备进入下次游戏。 根据设计设计所做的要求,本电路应有七个主要部分组成,如下
10、所示。(一)脉冲产生器当甲乙双方按动按钮后,分别产生一个信号,加到可逆计数器上。(二)可逆计数器可逆计数器CC40193(或74LS193)原始状态输出为四位二进制数0000,经译码器输出使中间的一只电平指示灯亮(表示目前位于中心线处)。可逆计数器输出的代码经译码器译码后驱动点评指示灯点亮并产生移位。(三)整形电路加一整形电路,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,可以减少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。(四) 译码器译码器首先输入为0000,输出为1,中心处指示灯首先点亮;当可逆计数器进行加法计数时,指示灯上的亮点向右移(
11、即向甲方移动),当可逆计数器做减法计数时,指示灯的亮点向左移(即向乙方移动)。(五)控制器在电路中使用控制器是为了指出游戏的双方谁胜谁负。当亮点移到任一方的终端时,该方获胜。此时双方的按键均宣告无效。(六) 胜负显示器(七) 电路复位功能为能进行多次比赛而需要进行复位操作,使亮点返回中心点。第二章 电路的设计方案与原理分析第一节 拔河游戏控制电路的应用意义拔河游戏是一种休闲的小游戏,而且能够锻炼玩者的反应速度,使人们的大脑得以锻炼和休息。拔河游戏控制电路,它的操作方法简单、易学,而且工作原理也比较容易理解。拔河游戏是一种体现团队精神的游戏。通过大家在一起拔河,可以让大家享受团队合作的快乐,让大
12、家在轻松的氛围中增进同学间的友谊,并融入到这个团结的集体中。电子拔河游戏兼容了上述优点,而且增加了反应速度与灵活性方面的锻炼,可锻炼人的大脑。拔河游戏控制电路,其中包含了大量的电子方面的知识。如在电子器件的使用方面,对于技术人员来说要求他的知识比较全面。在电路的设计中用到了四位二进制可逆计数器,双十进制同步计数器,译码显示器,译码分配器,与门,与非门及与或门等电子元器件的使用。都对操作者的电子技术知识提出了一定的要求。有上述可见拔河游戏电路不仅锻炼了人的灵活性,是人的大脑活的放松,而且也让操作者的将电子方面的知识运用到实践中的能力,得到了锻炼。第二节 拔河游戏控制电路的设计思路一 拔河游戏控制
13、电路的设计要求及工作指标可把本次课程设计中要设计的电路的要求,归纳如下。1.该设计的主要任务是控制“电子绳”发亮的LED管由中点向速度快的一方移动,而阻止向另一方移动。用可预制的加/减计数器作主要器件,用计数器的输出状态通过译码器控制LED发亮。当向计数器输入“加脉冲”时,使其作加运算而发亮的LED向增大的一方移动,相反,当输入“减脉冲”时,发亮的LED向相反的方向移动。2当一局比赛结束,即发亮的LED移动某一方的终点时,由点亮该终点灯的信号使电路封锁加/减脉冲信号的作用,既实现电路的自锁,使加/减脉冲无效。同时,使电路自动加分。3控制电路部分应能够控制由振荡器产生的脉冲信号进入计数器的加/减
14、脉冲输入端,其进入方向由参赛双方输入的按键信号决定。二 拔河游戏控制电路的设计思路由上面的要求,可以使用以下步骤来设计电路:1.根据分析设计的要求,可明确电路的性能指标。分析课题要求、性能、指标及应用环境等,搜集部分资料,整理资料,广开思路,构思出各种总体方案,绘制结构框图。 2.确定合理的总体方案:由对各种方案进行比较,以电路的先进性、结构的繁简、成本的高低及制作的难易等方面作综合比较,并考虑器件的来源,之后敲定可行方案。 3.设计各部分单元电路总体方案化整为零,分解成若干子系统或单元电路,对各个单元电路逐个进行设计。 4.组成系统在一定幅面的图纸上合理布局,按信号的流向,采用左进右出的规律
15、摆放各个单元电路,并标出必要的说明。第三节 拔河游戏控制电路的设计方案论证一:方案一(一)工作原理该拔河比赛电子游戏电路由输人与状态判别电路、控制电路、计数显示电路等单元电路电路组成。它的电路原理图如图2-1-1所示图2-1-1 方案一的电路原理图对应于上图中的电路原理,可将其分为三大部分,如下所述。1.输入与状态判别电路:电路的此部分由异或门集成电路ICl(Dl-D4内部的D1、D2、电阻器Rl、R2、插座XSl、XS2和控制盒甲、控制盒乙组成。2.裁判电路:电路的此部分由裁判按钮S3、ICl内部的D3、D4、电阻器R3、R6-Rll、电位器RPl、二极管VDl、晶体管Vl、裁判指示发光二极
16、管VL8、电子开关集成电路IC2(SOl-S04)内部的S01-S03组成。3.计数显示电路:由电阻器R13-Rl9、电容器C2、二极管VD2、VD3、发光二极管VLl-VL7、可逆计数器集成电路IC3和多路模拟电子开关集成电路lC4组成。该拔河比赛游戏的胜负是通过甲、乙双方控制盒的 置位(甲、乙双方分别将控制盒内的控制开关置于接通或断开的位置)状态来决定的。接通电源开关S1后,发光二极管VL5点亮,表示拔河比赛用的绳索中与甲、乙双方的距离相等。双方将各自控制盒上的控制开关 (S4、S5)进行置位,然后按动裁判按钮S3,VL10点亮数秒后自动熄灭,表示裁判电路完成一次工作。若甲、乙双方控制盒上
17、控制开关的置位状态相同(均接通或断开),则Dl输出低电平,在S02接通 (在按下S3后,Vl截止,S01-S04同时接通)时,IC3的5脚将产生一个负脉冲,该负脉冲消失后,IC3因5脚恢复为高电平而进行加法计数,使发光二极管VL6点亮,表示乙方赢得一步。若甲、乙双方控制盒上控制开关的置位状态不同(一方为接通,另一方为断开),则Dl输出高电平,在S03接通时,IC3的4脚将产生一个负脉冲,在该负脉冲消失后,IC3因4脚恢复为高电平而进行减法计数,使发光二极管VL4点亮,表示甲方赢得一步。因此,甲方若要取胜,必须使甲方控制盒上控制开关的置位状态每次都与乙方不同,而乙方若要取胜,则必须使乙方控制盒上
18、控制开关的置位状态每次都与甲方相同。待裁判电路完成一次工作后,双方可再按上述方法重复对各自的控制盒置位,然后再按下裁判按钮S3,以显示谁能再向胜利方向前进一步。双方依此方法反复进行多次,直到VLl或VL9被点亮时,游戏结束。按动一下预置按钮S2,使电路复位,恢复到VL5点亮的初始状态。双方重新玩此游戏,(二) 元器件选择方案一中所需要的元器件如表2-1-1所示编号名称型号数量R1R5电阻器100K(1/4W)5R6620(1/4W)1R7100K(1/4W)1R85.6K(1/4W)1R915K(1/4W)1R10-R14100K(1/4W)5R15100K(1/4W)1R16620(1/4W
19、) 1RP可变电阻器1C1-C2电容器耐压值为10V以上2VD1-VD3整流二极管1N4148(1N4001)3VL1-VL10发光二极管10V1NPN晶体管S9013型1IC1四异或门集成电路CD40701IC2四模拟电子开关集成电路CD40601IC3双时钟可预置十进制同步可逆计数器C1811IC4单9通道多路开关集成电路CD4051(CC4051.MC14051.TP4051)等型号1S1-S5开关5表2-1-1二 方案二(一)工作原理拔河游戏机需用9个发光二极管排列成一行,开机后只有中间一个点亮,以此作为拔河的中心线,游戏双方各持一个按键,迅速地、不断地按动产生脉冲,谁按得快,亮点向谁
20、方向移动,每按一次,亮点移动一次。移到任一方终端二极管点亮,这一方就得胜,此时双方按键均无作用,输出保持,只有经复位后才使亮点恢复到中心线。最后,用显示器显示胜者的盘数。如下图2-1-2 是本方案工作电路大致的原理图图2-1-2 方案一的电路原理图对应于上图中的电路原理,可将其分为五大部分,如下所述:1、编码电路:本次课程设计中需要设计一个编码电路,使编码器有二个输入端,四个输出端,要进行加 / 减计数,因此选用CC40193(或74LS193)双时钟四位二进制同步加 / 减计数器来完成。2、整形电路: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
21、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。在本次设计的拔河游戏控制电路中的整形电路由与门CC4081和与非门CC4011实现。3、译码电路:选用416线CC4514译码器。译码器的输出Q0Q14 分接9个个发光二极管,二极管的负端接
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