数字电子技术课程设计---拔河游戏机

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1、 1 一、内容摘要一、内容摘要 拔河游戏机是一种用数字信号模拟拔河比赛的实验装置。 比赛双方通过控制 指示灯的移动方向来模拟绳子被拉向哪一方，当指示灯先到达某一方的终点时， 则判该方取胜。 二、设计内容二、设计内容 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。 三、设计要求三、设计要求 1比赛双方各自拥有 4 盏灯，每次只有一盏灯亮。通

2、过点亮的指示灯的位置 来判断绳子偏向于哪一方。比赛开始前，点亮的指示灯应位于双方的中点。 2比赛开始后，无论哪方获胜，均要停止比赛，直到裁判宣布后方可重新比 赛。 3比赛要在规定的时间内决出胜负，否则，由记时电路停止比赛，直到裁判 宣布后方可重新开始。 4要求能显示双方获胜的局数。 四、总体设计方案四、总体设计方案 4.1 设计思路 (1)本课题所设计的拔河游戏机由 9 个电平指示灯排列成一行， 开机之后只有 中间一个电平指示灯亮，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，亮点向谁方向移动，每按一次，亮点移动 一次。移到任一方终端指示灯点亮，这一方就获

3、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)当一局比赛结束后,由点亮该终点灯的信号使电路封锁加减脉冲信号的作 2 用。即实现电路自锁,使加家减脉冲无效。同时，使计分电路自动加分。 (3)控制电路部分应能控制由振荡器产生的脉冲信号进入计数器的加减脉冲 的输入端，其进入方向则由参赛双方的按键信号决定。 4.2 实验系统电路框图 五五、各单元电路及其参数计算和器件选择、各单元电路及其参数计算和器件选择 1、编码电路 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 双时钟二进制同步加 / 减计数器来完成。 2、整形电路 CC401

4、93 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 按键 A、B 整形电路 可逆计数器 4-16 线 译 码 器 取胜 锁定 电路 比赛时间控制 电路 译码器 比赛时间显示 取 胜

5、计 数 器 译 码 器 取 胜 局 数 显 示 计 时 电 路 3 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。 U1A 4011BD_5V U2B 4011BD_5V R1 1 R4 1k J1 Key = A VSS 0V VSS 0V VCC 5V U5A 4081BD_5V U3A 4011BD_5V U4B 4011BD_5V U6A 4011BD_5V U7B 4011BD_5V R2 1 R3 1k J2 Key = B U8A 4081BD_5V U9A 4011BD_5V U10B 40

6、11BD_5V VCC 10 12 11 9 VSS 8 7 4 6 5 3 VSS 2 1 3、译码电路 选用 416 线 CC4514 译码器。译码器的输出 Q0Q14 分别接 15 个（或 9 个） 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。 4、控制电路 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 和与非门 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PE，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