数电课程设计----剪刀石头布游戏

课程设计

科目：数字电子技术

组员：

班级：电子101

学号：03、11、19 、27 、35 时间：2011年12月29日

目录

第一课程题目 (3)

第二课程要求 (3)

第三系统设计方案 (5)

第四实验心得体会 (11)

第五参考文献 (11)

一：论文题目：

剪刀石头布电子游戏设计电路

二：课程论文要求

1.IC1和IC2能对100kHz振荡信号进行记数.

2.摁下S1,S2发光二级管A、B、C和a、b、c循环

闪亮.

3.松开控制按钮S1,S2,此时VL1~VL3和VL4~VL6中只有一只发光二级管仍点

亮, 而每个发光二级管代表不同的意思红色代表“剪刀”，绿色代表“石头”，黄色代表“布”。

三：设计过程

该”剪刀,石头,布”电子游戏电路由振荡电路,电源电路,控制电路,和LED显示电路四部分组成,总电路图如图(2)所示.

功能描述:振荡电路振荡工作,其振荡频率为100KHz.当游戏的甲乙双方同时按下控制按纽S1,S2时,LS290和LS138开始对100KHz的振荡信号进行计数,LS138Y0端~Y3端依次轮流输出高电平,使代表”石头”,”剪刀”,”布”的发光二级管ABC和abc不停地循环闪亮,随后甲,乙双方同时松开控制按纽S1和S2,此时A~B和a~b中各有一个发光二级管仍点亮,通过比较两只点亮的发光二级管所表示的文字或图案(“石头”,”剪刀”,”布”),即可分出胜负.若两只点亮的发光二级管均表示同一中文字或图形,则为和局.

电路图如下：

二、系统设计方案

该方案电路有振荡电路,电源电路,控制电路和LED显示电路组成.

(1) 振荡电路:555定时器是一种多用途的数字—模拟混合集成电路，利用它能极方便地构成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器。本课程设计中利用它构成多谐振荡器，即将Vi1和Vi2连在一起接成施密特触发器，然后再将Vo经RC积分电路接回输入端就可以了，为了减轻门G4的负载，在电容C的容量较大时不宜直接由G4提供电容的充、放电流。为此，在下图中将TD与R1接成一个反相器，它的输出V`O与VO在高、低电平状态上完全相同。由此接成多谐振荡器，如下图所示：

图(3)

555定时器的内部电路图及引脚图如下，

555的真值表如下：

工作原理

接通电源后，Vcc 通过R1、R2对C 充电，uc 上升。开始时Uc<

3

1

Vcc ，即复位控制端TH<

32Vcc ，置位控制端R T <3

1

Vcc ，定时置位器，Q=1，Q =0，放电管截止。 随后，当uc ≥

32Vcc 时，复位控制端TH>32Vcc,置位控制端R T >3

1

Vcc,定时器复位，Q=0，Q =1，放电管饱和导通，C 通过R2经V 放电，Uc 下降。

当Uc<

31Vcc ，又回到复位控制端TH<32Vcc ，置位控制端R T <3

1

Vcc ，定时置位器，Q=1，Q =0，放电管截止。C 停止放电而重新充电。如此反复，形成振荡波形如图所示：

由上图中V C 的波形求得电容C 的充电时间T 1和放电时间T 2各为 T1≈0.7(R1+R2)C T2≈0.7R2C

周期T=T1+T2≈0.7(R1+R2)C+0.7R2C=0.7(R1+R2)C

(2) 控制电路:控制电路由控制按钮S1,S2组成.

74LS290是异步二-五-十进制计数器，74LS290由两个独立的二进制和五进制计数器组成。CP0和CP1为下升沿有效的时钟脉冲输入端，二进制计数器对CP0计数，计数输出为Q0；五进制计数器对CP1计数，计数输出为Q3 Q2 Q1，其中Q3为最高位。R0A 和R0B 为置0端，S9A 和S9B 为置9端。

本设计中的LS290是将Q0与1P C 连接，计数脉冲CP 由0P C 输入，这样即组成了标准的8421码十进制计数器，因为输出端只连接Q0、Q1，又与R01、R02通过一个与门相连，当输出为11时，置零，所以输出为循环进行的00→01→10

74LS138 为3 线－8 线译码器，共有 54/74S138和 54/74LS138 两种线路结构型式，其74LS138的工作原理如下：

当一个选通端（G1）为高电平，另两个选通端（/(G2A)和/(G2B)）为低电平时，可将地址端（A 、B 、C ）的二进制编码在一个对应的输出端以低电平译出。

74LS138功能:

利用 G1、/(G2A)和/(G2B)可级联扩展成 24 线译码器；若外接一个反相器还可级联扩展成 32 线译码器。

若将选通端中的一个作为数据输入端时，74LS138还可作数据分配器.

用与非门组成的3线-8线译码器74LS138

71LS138有三个附加的控制端、和。当、时，输出为高电平（S ＝1），译码器处于工作状态。否则，译码器被禁止，所有的输出端被封锁在高电平，如表3.3.5所示。这三个控制端也叫做“片选”输入端，利用片选的作用可以将多篇连接起来以扩展译码器的功能。

输入 输出

A1 A0 0Y 1Y 2Y

L L L H H L H H L H

(4) LED 显示电路:

LED 显示电路由计数分配器集成电路74LS290、LS138,发光二级管ABCabc(A 和a 代表”石头”,B 和b 代表”剪刀”,C 和c 代表”布”,二级管M1,M2和M3组成。振荡电路振荡工作,其振荡频率为100KHz.当游戏的甲乙双方同时按下控制按纽S1,S2时,LS290和LS138开始对100KHz 的振荡信号进行计数,其Y0端~Y3端依次轮流输出高电平,使代表”石头”,”剪刀”,”布”的发光二级管ABC 和abc 不停地循环闪亮,随后甲,乙双方同时松开控制按纽S1和S2,此时ABC 和abc 中各有一个发光二级管仍点亮。

H L

H H L

比较电路

甲输出的情况用发光二极管A、B、C、来表示

乙输出的情况用发光二极管a、b、c、来表示

A与a发光二极管亮是表示出的是剪刀。

B与b发光二极管亮是表示出的是石头

C与c发光二极管亮是表示出的是布

甲输出的情况用发光二极管A、B、C、来表示

乙输出的情况用发光二极管a、b、c、来表示

A与a发光二极管亮是表示出的是剪刀。

B与b发光二极管亮是表示出的是石头

C与c发光二极管亮是表示出的是布

A B C a b c 甲胜乙胜和

局

1 0 0 1 0 0 灭灭亮0 1 0 0 1 0 灭灭亮

0 0 1 0 0 1 灭灭亮

1 0 0 0 1 0 灭亮灭

3元器件清单

元件

数量 LS290计数器 LS138 译码器 2个 2个 NE555定时器 1个 1N4148型硅开关二级管 2个 直径为5mm 的发光二级管:红色 黄色 绿色 2个 2个 2个 电容:100u 耐压值大于10V 1个 电阻:100k 2个 电阻:5.1 k 1个 微型动合开关 2个 导线夹子

若干

1 0 0 0 0 1 亮 灭 灭 0 1 0 1 0 0 亮 灭 灭 0 1 0 0 0 1 灭 亮 灭 0 0 1 1 0 0 灭 亮 灭 0 0 1

0 1 0

亮

灭

灭

五、实验心得体会：

通过本次的课程设计，不仅对数字电路的理论知识有了更加深刻的了解，还提高了对Protel 99电路仿真软件的运用能力。在本次实验中，使我了解到了数字电路在实际生活中的具体及广泛的应用，使我对数字电路的学习星期更加浓厚。我终于明白了学习数字电路不能只停留在理论知识上面，要结合实际操作才能更好的学好数字电路。才能更好的为社会、为人民做出贡献。在此次的课程设计实验中，我总结了以下点经验：

（1）、在画电路图的仿真过程中使用PROTEL绘图软件，感觉有的地方有些困难，在以后的学习中，要加强电子线路CAD方面的知识

（2）、布线时,应该合理安排每个元器件的位置,特别是芯片, 考虑到的每个功能的管脚的位置、使焊接时尽量减少飞线，以便减少麻烦和浪费导线。

（3）、焊接电路过程中，电烙铁与电路板有些地方接触时间过长，导致电路板局部有烧黑现象发生，到时造成虚焊。电烙铁焊接元器件时，应尽量减少接触时间，以免造成器件的损害。

（4）、焊接完毕后，安装芯片时，要注意芯片引脚与底座正确相对应，以免烧坏芯片。

（5）、仔细检查电路后再接通电源。以免造成电路板的损害。以致前功尽弃。

虽然在这次的课程设计中遇到种种问题，但是最终还是解决了。这次的实验虽然不能说是完美的完成，但还是能较好的体现其功能，算是比较顺利的完成本次的课程设计。通过该次实验不仅完成了对理论知识的深化，动手能力的提高，还拓展了许多课外知识。

六．参考文献

(1)《科教,娱乐应用电路集粹》，机械工业出版社.

(2).阎石《.数字电子技术基础第四版》。高等教育出版社.

(3).谢自美《.电子线路设计-实验-测试第三版》，华中科技大学出版社