哈工大-数字逻辑大作业

哈尔滨工业大学数字逻辑设计报告项目名称：电子拔河游戏机

院系：计算机学院

班级：1203102

小组成员：孟庆宇（1120310207）

李永悦（1120310208）

王英昊（1120310209）

目录

设计思路---------------------------------------------------page1 设计目的及要求------------------------------------------page1 工作原理、系统方框图---------------------------------page2 各部分选定方案及电路组成、相关器件说明------page3 调试过程----------------------------------------------------page4 设计结论----------------------------------------------------page5 设计心得与总结-------------------------------------------page5 参考文献----------------------------------------------------page7 附录----------------------------------------------------------page7

1、设计思路

本实验设计完成用十五个LED灯模拟拔河比赛，其设计思路如下：

(1) 以中间的led灯为“绳”的中心点，比赛开始时，中心灯灭，双方开始准备，并且由裁判控制中心灯，即比赛的开始。

(2) 甲乙双方各自控制一个开关，产生电脉冲，并且先产生的脉冲经计数器和译码器编译，实现灯的移动。

(3) 当某方的灯移动到最后一盏灯，显像管计数，并且计数器锁住，甲乙双方再按开关，不再产生影响，除非裁判重置开关，即开始下一场比赛。

(4) 裁判可以控制两个开关，开关分别实现单局重置和全局重置，即对译码器清零和对显像管重置。

2. 设计目的及要求

(1) 目的：

电子拔河游戏机供2~3人玩耍。由一排LED表示拔河的“电子绳”。初态时中间的LED亮。比赛时双方通过按扭使中间亮的LED 向己方移动，当亮至某方最后一个LED时，该方获胜，并记分。

(2) 设计要求：

①比赛开始，由裁判下达比赛“开始”命令后，双方才能输入信号，否则电路自锁，输入信号无效。

②“电子绳”至少由15个LED构成，裁判下达比赛“开始”命令后，位于中间的LED亮。甲乙双方通过按键输入信号，使发亮的LED向自己一方移动，并能阻止其向对方移动。当自己一方终点LED 亮时，表示比赛结束。此时电路自锁，保持当前状态不变，除非由裁判使电路复位。

③设计甲乙双方自动记分电路，在每次比赛结束时能自动加分，用数码管显示得分。

3. 工作原理、系统方框图

(1)工作原理：

甲乙双方分别控制一个开关，并以此产生电脉冲，产生的电脉冲经由十进制可逆计数器74ls193，产生四位信号，四位信号经由4-16译码器74HC154DW-4v译码再与LED灯相连，通过译码器的变化实现灯的电压的变化，进而模拟拔河过程。甲乙双方的最后方的灯，经由反相器，再经由74LS192芯片与显像管相连，当某方的最后灯为熄灭状态时，显像管实现一次计数。

(2) 系统方框图

4.各部分选定方案及电路组成、相关器件说明 (1)脉冲发生器部分

由两个开关控制、两个基本RS 触发器、四个电阻和六个与非门组成。

RS 触发器和与非门构成整形电路，使从开关出来的脉冲经整形后变成一个占空比很大的脉冲，减少了进行某一计数时另一计数输入

产生电脉冲 计数器计数实现进位

或者退位并相应输出四位信号，以此记录 甲乙哪方“发力”

四位信号经译码器译码产生的电位与LED 灯相连实现“绳”的移动

当某方最后一个灯为熄灭状态时，信号输出再由计数器74LS192传给七段数码管，实现比赛分数记录。

裁判控制重置

裁判控制重置

甲乙开始“发力”

“绳”移动

“绳”移动到末尾时，

记录比赛结果

单局结束，

“绳”复位 全局结束，重新计数

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。

(2)编码部分

由可逆加减计数器74LS193构成，有两个输入端和四个输出端，通过脉冲部分的脉冲改变实现四位输出的改变。

(3)译码部分

由4-16译码器74HC154和十五个LED灯构成，有四个输入端，来自编码电路部分的四位输入由译码器变成十六位输出，进而控制LED等的亮暗。

(4)显像管部分

由74HC192和数码管DCD-HEX构成，将绳端信号进行显示。

(5) 控制端

分为三个控制端，其中两个由裁判控制，一个是单局的清零，即对计数器部分清零，由裁判手动控制。另一个是全局的清零，即对显像管部分清零，重置比赛分数。还有一个是系统本身实现的控制端，当某一方“拉”到“绳”端时，双方再输入脉冲无效，即对计数器74LS193进行锁存。

5. 调试过程

开始时我们对74HC192芯片的功能不熟悉，连上之后，发现输出信号完全与预期不符，我们通过对十五个小灯的熄灭次序找出来74HC192所对应的每个输出端与十六种输出的对应关系，进而重新排序，实现了小灯的“绳”功能。

另外74HC192芯片的输出为反向，我们尝试用反相器二次

取反实现只有一个灯亮的情况，但是，并没有解决这一问题。最终我们决定以不亮的灯代表绳的移动。

显像管部分我们因为忘记取反，而无法实现预期的功能，再发现上一个问题之后我们通过加两个反相器实现了显像管的功能。

6. 设计结论

实现了电子拔河游戏机的功能，并且符合题目的基本要求。

7 设计心得与总结

孟庆宇：数字逻辑电路的设计需要开始的整体设计以及后期的逐步调试，尤其是在连接模拟电路的时候，找到想要的芯片很不容易，找到芯片后还要测试芯片的功能与自己所需功能的差异以及能否使用以达到预期的目的。另外，实践与书本上的知识是不一样的！在实践过程中会遇到很多的问题，而解决问题的过程使我们能对知识有更好的掌握。

王英昊：通过本次大作业，我对数字逻辑电路有了进一步的了解，也对在实现该电路设计的过程中学到了许多的方法与知识，比如芯片要按照其正确的功能来选定以及要通过想要实现的功能由部分到整体逐渐实现整个电路等。而本次实验虽然遇到了很多问题，但在解决问题的过程中却使我不断的进步。