数字电子技术课程设计之拔河游戏机

学院：电子工程学院专业年级：11级电子信息工程4班姓名：郑俊辉学号：201141301420

同组同学：黎剑爱指导老师：刘华珠

日期：2012.12.31-2013.01.07 实验室名称：数字实验室8B210

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

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

1．比赛双方各自拥有4盏灯，每次只有一盏灯亮。通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

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、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

CC40193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

必须接高电平；进行减法计数时，加电路要求进行加法计数时，减法输入端CP

D

法输入端CP

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，U

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

1Ω

R4

1kΩ

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

1Ω

R3

1kΩ

J2

Key = B

U8A

4081BD_5V U9A

4011BD_5V

U10B

4011BD_5V

VCC

10

12

11

9

VSS

8

7

4

6

5

3

VSS

2

1

3、译码电路

选用4－16线CC4514译码器。译码器的输出Q 0～Q 14 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，Q 0 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Q

A 、Q

B

、Q

C

、Q

D

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。

5、胜负显示电路

将双方终端二极管正极经非门后的输出分别接到二个CC4518计数器的EN端，CC4518的两组4位BCD码分别接到实验装置的两组译码显示器的A、B、C、D插口处。当一方取胜时，该方终端二极管发亮，产生一个上升沿，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，若一位数不够，则进行二位数的级联。胜负显示器的复位用一个开关来控制胜负计数器CC4518的清零端R，使其重新计数。

6、复位

为能进行多次比赛而需要进行复位操作，使亮点返回中心点，可用一个开关控制CC40193的清零端R即可。

六、实验设备及元器件

1、＋5V直流电源

2、译码显示器

3、逻辑电平开关

4、CC4514 4线－16线译码／分配器 1只

CC40193 同步递增／递减二进制计数器 1只

CC4518 十进制计数器 1只

CC4011 与非门 4只

CC4081 与门 1只