哈工大电工大作业(江湖青衫版)

H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y

电工大作业报告书

报告题目：电子拔河游戏机

院系：机电工程学院

班级：1108***

姓名：江湖青衫

学号：11108*****

哈尔滨工业大学机电工程学院

电子拔河游戏机

1.实验目的

1）掌握和熟悉74LS175触发器、74LS138译码器、74LS161计数器、74LS192计数器的逻辑功能及使用方法；

2）掌握非门的基本逻辑功能及使用方法；

3）通过对功能电路的自主设计，理解电路基本设计过程与设计思路；

4）通过实验，提高动手能力提升创新技能。

2.总体设计方案或技术路线

1）电子拔河游戏机是一种二参与的游戏电路，参与者包括了竞赛双方。电路上有一排8个LED发光二极管表示拔河的“电子绳”，甲乙双方通过按钮开关使LED发光管向自己一方的终点延伸，当延伸到某方的最后一LED管时，则该方获胜。每局比赛结束后，电路对双方获胜次数进行计数，以双方胜局数目判定最终胜负。用1键、2键表示开关按钮，每次比赛前都要进行清零，并使按钮开关复位。

2）抢答器电路设计

选用74LS175触发器芯片。用两个按钮开关表示输入，当有一方摁下时，另一方再摁不起作用，并将输出Q1、Q2连接到下一级编码电路。

3）译码电路

选用3-8线74LS138译码器。译码器的输出Q0～Q7分别接8个发光二极管，这样，当输出为高电平时，发光二极管点亮。比赛准备，译码器预置输入为100，中心处二极管首先点亮，当编码器进行加法计数时，亮点右移，进行减法计数时，亮点左移。

4）胜负显示

将双方终端二极管正级经非门后的输出分别接到两个74LS163计数器的CLK段，74LS163的两组4位BCD码分别接到实验装置的两组七段数码显示管A、B、C、D插口处。当一方取胜时，该方终端二极管发亮，显示一个上升沿，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。

图1 功能逻辑图

3.原理电路图

图2 电路图

4. 仪器设备名称、型号

1)数字电子技术实验箱 1台

2)数字万用表 1只

3)直流稳压电源 1台

74LS175触发器1个、74LS138译码器1个、74LS161计数器2个、74LS192计数器1个、非门4个、单刀双掷开关4个、按钮开关2个

5.仿真分析结果

在计算机上绘制电路图，采用mutisim进行电路仿真，基本满足所设计的功能。当仿真开始时，对电路进行复位，流水灯中间灯泡亮起，双方数字显示器置零。当按动按钮1时，输出Q1连接至下级电路，进行加法计数时，亮点右移；当按动按钮2时，输出Q2连接至下级电路，进行减法计数时，亮点左移。当两点移动到某方终点时，信号输入到该方取胜计数器电路，数字显示器自动加1，表示该方取得一局胜利。如此重复操作测试18局，验证电路功能的完整性。结果如同预期般顺利。

软件仿真结果如下：

图3 比赛开始，双方比分清零，亮点位于中心

图2 按动按键1，亮点右移

图4 多次比赛后，双方的比分情况

6.详细实验步骤及实验结果数据记录

实验步骤

1）采用1个74LS175触发器、1个单刀双掷开关、2个按钮开关、1个20Hz脉冲发生器搭建抢答器电路；

2）采用2个非门、1个74LS192计数器、1个单刀双掷开关搭建可逆加减计数器编码电路；3）采用1个74LS138译码器、8个共阳极流水灯搭建译码电路用以显示比赛实况；

4）采用2个非门、2个74LS161计数器、2个单刀双掷开关、2个数字显示器搭建2组胜负结果显示电路。

5）连接电源，调试电路，测试电子拔河游戏机的功能。

实验结果记录

根据所涉及的电路图把电路连接完成后，接通电源，将各芯片状态复位后，流水灯中间灯泡亮起，双方数字显示器置零。然后将个芯片调至工作状态，此时，当按动按钮1时，亮点右移；当按动按钮2时，，亮点左移。当两点移动到左、右两端时，信号输入到相应取胜计

数器电路，对应数字显示器自动加1，表示该方取得一局胜利。而后手动将流水灯位置复位，

如此重复操作测试18局，让双方计数器都完成了从0数到9的一次完整计数，证明了电路功能的完整性。

7.实验结论

所连接的电路基本实现了所设计的功能，能完成单局比赛过程中灯泡亮点的左右移动、比赛完成后的自动计数和手动复位功能，可以在有裁判员干预的情况下，可以进行多局比赛，具有丰富的娱乐性和操作性，经常练习双方比赛，可以提高手指灵敏度和反应力。

同时，由于电路图设计过程中没有考虑到流水灯亮点到达某方终点时的自锁问题，导致若出现某方取胜后没有及时停止，仍继续按键时出现的重复加分的情况，若没有裁判员协调，可能为游戏带来不公平性。因此，这也是一个有待完善的电子拔河游戏机。

8.实验中出现的问题及解决对策

出现的问题：实际操作时发现实验箱所用的流水灯为共阴极灯泡，而设计原理电路图时默认为共阳极灯泡，导致电路连接完成，接通电源后发现了一些与预期相反的现象。解决对策：耐心分析后，根据理论与实际的差异调整实际电路，在每个灯泡之前连入一个非门就把问题解决了。

9.本次实验的收获和体会

1、在此次对电子拔河游戏机的设计过程中，更进一步地了解了各芯片的工作原理和使用方法；

2、在设计过程中碰到困难时能仔细分析，细心寻找错误所在并及时纠正，这让我收获到了一种自主发现问题、解决问题的策略；

3、完成了对一个电路从功能构想、原理设计、软件仿真、电路连接再到实际调试的完整过程，进一步增强了自主工作水平和实验动手能力。

10．参考文献

[1] 王立欣，杨春玲.电子技术试验与课程设计[M].3版.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，

2009.

[2] 路勇.电子电路实验及仿真[M].北京:清华大学出版社,北方交通大学出版社,2004.

[3] 吴建强，电工学新技术实践[M].北京：机械工业出版社，2004.