数字电路【综合】设计-拔河游戏机电路设计

2008年12月26日星期五 23:45

数字电路综合设计

组员：

学号：

拔河游戏机电路设计

一、设计要求：

1)、任务：

用数字集成电路设计一个拔河游戏机

2)、基本要求：

○1能通过输出信号快慢使左右闪；

○2电路具有清理裁判功能和自锁功能；

○3电路开始后只有中间一个点亮。

3)、发挥部分

○1电路具有胜利音乐功能；

○2电路具有统计胜利功能；

一、实验电路

1、实验电路框图如图1所示。

图1 拔河游戏机线路框图2、整机电路图

拔河游戏机原理图

3

二、实验设备及元器件

1. ＋5V直流电源

2. 逻辑电平开关

3. 74154（实际电路由74138x2代替） 4线－16线译码／分配器

a) 74192 同步递增／递减计数器

b) 4071 与门7400×3 与非门

c) 4030 异或门

d) 电阻1K×4

三、设计整体说明

1. 图3为拔河游戏机整机线路图。

2. 可逆计数器74138x2原始状态输出4位二进制数0000，经译码器输出使中间的一只发光二极管点亮。当按动A、B两个按键时，分别产生两个脉冲信号，经整形后分别加到

可逆计数器上，可逆计数器输出的代码经译码器译码后驱动发光二极管点亮并产生位移，当亮点移到任何一方终端后，由于控制电路的作用，使这一状态被锁定，而对输入脉冲不起作用。如按动复位键，亮点又回到中点位置，比赛又可重新开始。

四、设计方案步骤：

1. 编码电路：由双时钟同步可逆计数器74192构成，它有2个输入端，4个输出端，

能进行加／减计数

2. 整形电路：由与门4071和与非门7400构成。因74192是可逆计数器，控制加

减的脉冲分别加至5脚和4脚，此时当电路要求进行加法计数时，减法输入端

必须接高电平；进行减法计数时，加法输入端也必须接高电平，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。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。

图3为整形电路图

整形电路时钟脉冲信号输出的波形图

3. 译码电路

4. 选用（因为器材原因）由74138x2组成4-16线译码器代替4－16线74154译码器。译码器的输出Q0～Q14 分接15个（或9个）个发光二极管，二极管的正端接地，而负端接译码器；这样，当输出为高电平时发光二极管点亮。如下图

4

74138x2组成的4-16线译码器图4

5. 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。

6. 4、胜负控制电路：

7. 由或非门7400构成，其作用是指示出谁胜谁负。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。将双方终端指示灯的正接至或非门的2个输入端，当获胜一方为"1"，而另一方则为"0"，或非门输出为"0"，再送到74193

计数器的置数端，于是计数器停止计数，处于预置状态，由于计数器数据端D0、

D1、D2、D3和输出Q0、Q1、Q2、Q3对应相连，输入也就是输出，从而使计数器对脉冲

不起作用。

五、制作过程

1. 根据所选择的电路方案用10 设计电路的原理图。

2. 仿真：根据原理图以及整机电路图，对应仿真链接，检查无误后进行仿真测试。。

3. 布线：就检查错误，把元件的位置按照实际的需要及美观来摆放。布线，会有部分的交叉线，然后就手动调整，直到最合理的布线，通过截切版图出来。

4. 印刷：这些工作后，就把版图打印到转印纸上。根据打印好的印纸进行焊接布线准备。

5. 焊接：根据原理图和版图上元件的摆放，把元件一一对应焊接到板子上去。需要跳线的就用导线接起来。

6. 检查。根据原理图和版图，来检查元件有没有摆错位置，检查有没有虚焊的地方。

六、调试。

1. 检查电路的完整性和正确性，确保没有交叉短路和断路的线。

2. 在电源的接入端接+5V电源。

3. 开机后看看是否只有在拔河绳子中间的发光二极管亮。

4. 接着按两个按钮看看发光二极管的发光顺序，是不是和预想的要求一致。

七、实验报告

设计过程中出现的问题：

1. 设计过程进行仿真过程中有很多集成芯片无法跟实际应用中得到的一样，只能通过等效代换集成芯片进行仿真实验。

2. 实际焊接电路过程中要进行多不电路焊接，如果一次性焊接很容易在细节方面出很多问题。具体分为：1、整形电路；2、译码电路；3、显示电路；

3. 整形电路制作过程中因为芯片的引脚连接的时候是使用7400和4071的芯片引脚焊

接电路。开始时候利用4011和4071的芯片进行实验，电路无法进行正常工作。改

换成7400和4071集成芯片，在输出脉冲为正常脉冲。。

4. 译码电路： 74192芯片是同步十进制译码器，输出0000-1010！由74138x2组

成的4-16线译码器输出0000-1111，所以在拔河时候会出现全灭情况！

5. 显示电路：出现问题，发光无法通过加减脉冲信号使进行有效的左右闪亮。

右边可以实现拔河原理，左边的电路在手接触4071的输出悬空端口时候才能正常工

作。

解决问题：

4、把Y04接到布局图右边，Y96接到布局图左边，这样进行拔河就不会出现全灭情况。

5、因为系列的引脚不能悬空，所以要相应接高低电平。手接触4071悬空引脚时相

当于接高点评。通常，系列与门和与非门悬空引脚接高电平，系列或门和或

非门悬空引脚接高电平！

总结：

整个设计过程包括，选择电路，选择器材，仿真，实际焊接，测试以及调试。几个部分。。通过实际操作让自己更加深刻了解到，要做好一个设计电路一定要对所要设计电路的原理了解才能通过原理附以实践，让自己加深自己的理论认识以及感性认识。从其中自己对计数器的原理完全掌握，完全可以通过理论把设计课题加以完美。不问收获，但问耕耘！天道酬勤！！