数电电子拔河机实验报告

设计题目：电子拔河游戏机

班级：电力实1102

组员：尹献杰庞曼蓝峥 王雪松孙永健李卓桁

一、设计要求

电子拔河比赛游戏机供2人玩耍。由一排LED灯表示拔河的“电子绳”，初态时中间的LED亮，比赛时双方通过按扭使中间亮的LED向己方移动，当亮至某方最后一个LED时，该方获胜，并记分。双方按键分别控制LED灯的左移和右移。

（1）比赛开始，由裁判下达比赛“开始”命令后，双方才能输入信号，否则电路自锁，输入信号无效。

（2）“电子绳”由9个（或15个）LED构成，裁判下达比赛“开始”命令后，位于中间的LED亮。甲乙双方通过按键输入信号，使发亮的LED向自己一方移动，并能阻止其向对方移动。当自己一方终点LED亮时，表示比赛结束。此时电路自锁，保持当前状态不变，除非由裁判使电路复位。

2．扩展发挥

（1）增加计分电路，双方记分电路分别用一位数码管对得分进行累计，在每次比赛结束时能自动加分。

二、实验器件：

CC4514 4线—16线译码器 CC4518 双同步十进制计数器 74LS193 同步二进制可逆计数器 74LS00 四2输入与非门 74LS08 四2输入与门 74LS02 四2输入异或门

三、设计思路

（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/减脉冲输入端，其进入方向由参赛双方输入的按键信号决定。

设计原理框图如图1所示

复位甲方队员乙方队员脉冲产生器可逆计数器译码器甲方赢的盘数控制器数码管显示电路乙方赢的盘数图1 拔河游戏机的原理框图。 电路框图如图2所示

图2 拔河游戏机的电路框图

四、各部分电路的实现

1．整形电路：

VCC5VR11.0kJ101X1U1AU1B32.5 V U1C4U1D774LS00D2674LS00D74LS00D74LS00DKey = AVCCU3AR21.0k574LS00DX2R31.0kJ208U2AU2B102.5 V U2C11U2D1474LS00D974LS00D74LS00D74LS00DKey = B13U3BR41.0k1274LS00D

2.计数电路：

74LS193是双时钟4位二进制同步可逆计数器。

74LS193的特点是有两个时钟脉冲（计数脉冲）输入端CPU和CPD。在RD=0、LD＝1的条件下，作加计数时,令CPD＝1,计数脉冲从CPU输入；作减计数时，令CPU＝1，计数脉冲从CPD输入。此外，74LS193还具有异步清零和异步预置数的功能。当清零信号RD＝1时，不管时钟脉冲的状态如何,计数器的输出将被直接置零；当RD＝0,LD＝0时，不管时钟脉冲的状态如何，将立即把预置数数据输入端A、B、C、D的状态置入计数器的QA、QB、QC、QD端，称为异步预置数

3. 译码电路：

由4线－16线译码器CC4514构成。译码器的输出Y0～Y15中选出15个接电平指示灯，电平指示灯的负端接地，而正端接译码器；这样，当输出为高电平时电平指示灯点亮。

比赛准备，译码器输入为0000，Y0输出为1，中心处指示灯首先点亮，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。

VCCVCC05VJ1J3VCCVCC05VKey = AKey = CVCCVCC05VJ2363735VCC5VJ438VCC0Key = BVCCVCC05VKey = D~E23EL1A322A221A13A02U54514BD_5V243323313220212227342829302526X15X14X13X12X11X1015161314192017184567810911X9X8X7X6O15O14O13O12O11O10O9O8O7O6O5O4O3O2O1O0X5X4X3X2X12.5 V 2.5 V 2.5 V 2.5 V 2.5 V 2.5 V 2.5 V 2.5 V 2.5 V 2.5 V 2.5 V 2.5 V 2.5 V 2.5 V 2.5 V 4.胜负显示电路

CC4518双四位异步BCD码加法计数器 Cr：异步清零端（复位端），高电平有效。

CP，EN：计数器工作状态控制与时钟脉冲输入端。 QD，QC，QB，QA ：计数器四位数据输出端。 CC4518逻辑功能如下表所示。 清零 计数 保持 计数 保持 Cr 1 0 0 0 0 输入 CP X ↑ X 0 1 EN X 1 0 ↓ X 0 输出 QD QC QB QA 0 0 0 BCD码加法计数 保持 BCD码加法计数 保持 （1）将来关C置高，通过CC4518的清零端RD使数码管显示为 0。在总电路中，使甲乙双方比赛之前，完成复位的作用。

（2）将C置低，使CC4518进入计数功能，当通过开关A给左边的CC4518加脉冲时，经过它的计数功能，它所接的译码显示器开始显示数据，从0加到9。在总的电路中，CC4518的脉冲是通过乙方的最左端的发光二极管发光来给的，故当乙方最左端的二极管发光使，乙方的胜负显示器上便会加数，来说明乙方获胜。

（3）将C置低，使CC4518进入计数功能，当通过开关B给右边的CC4518加脉冲时，经过它的计数功能，它所接的译码显示器开始显示数据，从0加到9。在总的电路中，CC4518的脉冲是通过甲方的最右端的发光二极管发光来给的，故当甲方最右端的二极管发光使，甲

方的胜负显示器上便会加数，来说说明甲方获胜。 五、电路的Multisim实现

上面的开关负责一方胜利后进行复位，之后灯又回到中间，可以开始下一轮的比赛；下面的开关负责积分的复位。 五．设计总结：

拔河游戏机共有15个发光二级管，开机后只有中间一个发亮，以此作为拔河的中心线，游戏双方各持一个按键，迅速地，不断地按动以产生脉冲，谁按的快，亮点就向谁的方向移动，每按一次，亮点移动一次，移到任一方终端二极管发亮，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, 用七段数码管显示胜者取胜的盘数。

本实验通过设计多谐振荡器提供输入脉冲，用可逆计数器，译码器，将甲乙双方的输入转换为脉冲，再经过译码，显示译码器和七段数码管实现电路的记分功能。用开关设计的裁判可以实现电路的记分和清零功能。

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。需加一整形电路，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，这样就可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。整形电路由与非门和与门实现。

六．实验心得与体会

这次课程设计给了我许多收获。本次课程设计后我对数字电子技术的时序部分有了更进一步的理解，要把课本上所学到的知识和实际联系起来。同时通过本次电路的设计，了解了更多芯片和特殊电路结构的功能，不但巩固了所学知识，也使我们把理论与实践从真正意义上结合起来，利用仿真软件，增强了学习的兴趣，感受到计算机给我们学习带来的便捷。锻炼了我们团队分工合作以及自主学习能力。最后感谢同学们的帮助和老师的指导。