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1、1 设计任务分析 本课题的主要任务是让拔河游戏机的电平指示灯由中点向我方延伸，而阻止其向对方延伸。可以设想用可预置的加/减计数器作为主要器件，用计数器的输出状态通过译码器控制电平指示灯的显示状态。如当计数器进行加法计数时，发亮的电平指示灯向甲方延伸，相反，进行减法计数时，发亮的电平指示灯向相反方向移动。当移动到一方的终点就把电路锁定，此时双方按键均无作用，只有裁判员按了复位按键双方才能继续下一盘的比赛，而计数器就记录双方的获胜的次数。2 总体方案设计21 设计思路： (1)本课题所设计的拔河游戏机由15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
2、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。22 电路原理图： 图2-1为拔河游戏机的电路框图（整机逻辑图）。23 电路工作原理： 可逆计数器74LS193原始状态输出4位二进制数0000，经译
3、码器输出使中间的一只电平指示灯Y0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电平指示灯点亮并产生位移，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。 将双方终端指示灯的正端分别经两个非门后接到2个十进制计数器74LS160的脉冲输入端CP，当任一方取胜，该方终端指示灯点亮，产生1个下降沿使其对应的计数器计数。这样，计数器的输出即显示了胜者取胜的盘数。 图2-1 拔河比赛游戏框图24 各单元电路的设计： 2.4.1编码电路的设计
4、：由双时钟二进制同步可逆计数器74LS193构成，它有2个输入端，4个输出端，能进行加减计数。通过编码器来控制电平指示灯的显示，加计数时向右移动，进行减计数时，向相反方向移动。电路图如图2-2所示下： 图2-2 编码电路 2.4.2整形电路设计：由电容，电阻及非门74LS04构成。因74LS193是可逆计数器，控制加减的CP脉冲分别加至5脚和4脚，此时当电路要求进行加法计数时，减法输入端CPD必须接高电平；进行减法计数时，加法输入端CPU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
5、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。电路图如图2-3所示：图2-3 整形电路 2.4.3 译码电路： 由两片38线74LS138组成的4-16线的译码器构成。译码器的输出Y接二极管的阴极，二极管的阳极通过330欧电阻与高电平相连。当输出为高电平时二极管点亮。比赛准备，译码器输入为0000，Y0输出为1，中心处指示灯首先点亮，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。电路图如图2-4所示：图2-4 译码电路2.4.4 控制电路：由与门7
6、4LS08和构成，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负接至与门的2个输入端，当获胜一方为“1”，而另一方则为“0”，与门输出为“0”，再送到74LS193计数器的置数端,计数器处于置数状态，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。电路图如图2-5所示：图2-5 控制电路 2.4.5 计数电路：有两个十进制计数器74LS160组成。计数器的A、B、C、D端接地，输出端QA、QB、QC、QD分别与相应的译码器CD4511的输入端连接，当前面的终端
7、灯亮时经过非门给对应的计数器一个下降沿，计数器计一次数，并且驱动CD4511使数码管显示相应数字，终端的灯每亮一次计数器就加一，相应的显示就加一。如下图2-6所示图2-6 计数电路 2.4.6 胜负显示：由驱动显示CD4511和译码显示器构成。当该方终端指示灯发亮，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1位数不够，则进行2位数的级连。电路图如2-7 图2-7 胜负显示电路2.4.7 复位控制： 74LS193的清零端CR接一个电平开关，作为一个开关控制，进行多次比赛而需要的复位操作，使亮点返回中心点。计数器74LS160的清零端RD也接一个电平开关，作为
8、胜负显示器的复位来控制胜负计数器使其重新计数。3 元器件的使用31元器件的选用： （见表1-1） 表1-1 元器件清单表名称 数量（个）用途名称数量（个）用途电阻29限流发光二极管15信号灯数码管（共阴）2显示电容2_CD45112译码驱动74LS081_74LS1602计数74LS041_74LS1382译码器按钮开关4_74LS1931可逆计数器_3. 2 各元器件的引脚图见附录。4 电路仿真通过仿真软件Multisim的仿真，该电路能完成实验要求的结果。当快速不断地按动按钮时，能够产生脉冲，谁按的快，发光二极管就像谁的方向移动，每按一次，发光二极管移动一位，并且亮的发光二极管移到任一方终
9、点时，该方就获胜，此后双方的按钮都没有反应，状态保持，只有复位后才重新有反应。同时数码显示管能正确显示双方获胜盘数。仿真图见附录。 5 电路调试5.1调试分析与结论 5.1.1 安装调试 （1）根据电路图焊好电路板。（2）检查连线等无误差后接好电源线，+5 V电源 。 （3）两个人分别代表甲方和乙方，开始比赛。 5.1.2 故障分析 在刚开始加电调试时，数码管显示混乱，于是对整个电路的接线进行了非常仔细的检查，以排除各种可能存在的端接、虚焊、漏焊等错误。 最后发现原来是把数码管的a和e端接反，导致数字不能正常出现3和7，发现错误后立即对这两点进行了重新焊接，然后调试发现显示正确。 但在甲乙比赛
10、时发现二极管的显示并不连续，有跳跃现象，有时甚至会从第一个等跳到最后一个灯，给比赛打来了一定的影响，为了更好的实现拔河游戏机的功能，我开始了对电路的全面检查，首先检查电路的二极管部分焊接是否出现短路，用万用表对每个二极管的连接进行了检查，最后发现二极管部分接线正确，也没有出现短路。之后开始对和它连接的前面的所有电路进行检查，对两片138译码器的连接进行了仔细的检查，发现138的连接也正确，这时将检查范围进一步缩小到193和甲乙的脉冲产生电路由于自己对193的功能并不熟悉，所以又查资料对193进行了全面的了解，然后检查接线，193的接线也正确，最后把焦点都放在了脉冲产生电路上，由于脉冲的产生电路
11、中有电容，所以可能是由于它的充放电时间的问题造成的，只好对这部分电路进行改进，后来发现其中一个按钮开关有问题，换了一个开关，效果有明显改进。经过不断的尝试，通过改变电阻的大小使脉冲的产生得到了改进，电路的性能变好，可以很好的进行比赛，并且结果无误。 至此，调试工作结束。 5.1.3 调试小结 本课题所设计的拔河游戏机主体大概是由15个电平指示灯组成“电子绳”，由可逆计数器74LS193构成编码电路，由译码器74LS138构成译码电路，由计数器74LS160和驱动译码显示CD4511和七段数码显示管构成译码显示电 路。但不难想象，73LS193可以由两片的74LS192组成16进制计数器所代替，
12、这一点是可以改进的。对于脉冲电路还可加防抖动电路，使游戏机的性能更好。还有就是电路的主体部分还可以用移位寄存器所代替，由于时间的关系，留待以后思考。5.2 课程设计的结论电子产品的电气连接，是通过对元器件。零部件的装配与焊接来实现的。安装与连接是按照设计要求制造电子产品的主要操作环节 /应该说。和电子工程技术的其它内容比较起来安装与连接的技术并不复杂，因此往往不受重视，但是，产品的装配过程是否合理，焊接质量是否可靠。对整机性能的影响是很大的，也许你听说过，一些精密复杂的仪器因为一个焊点的虚焊，一个螺钉的松动而不能正常工作，甚至由于搬运，振动使某个部件脱落造成整机报废，所以，掌握正确的安装工艺与
13、连接技术，对于电子产品的设计与研制，使用和维修都具有重要的意义。6结束语 课程设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程. 回顾起此次拔河游戏机课程设计，至今我仍感慨颇多，的确，从选题到定稿，从理论到实践，在这几个星期的日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，从而提高自己的实际动手
14、能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的很多的不足，自己知识的很多漏洞，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，比如说触发器的运用还是不怎么熟识，对73LS193计数器的逻辑功能还是不怎么了解,看到了自己基础知识还是不够扎实，实践经验还是比较缺乏，理论联系实际的能力还待急需提高。通过这次课程设计之后，一定把以前所学过的知识重新温故。在这个过程中，也曾经因为实践经验的缺乏失落过，也曾经仿真成功而热情高涨。生活就是这样，汗水预示着结果，也见证着收获。虽然这只是一次的较简单的课程设计，可是
15、也耗费了我们不少的心血。无论如何，就当它是一次电子技术的复习课吧！为期考作了一次好好的复习！同时我认为我们的工作是一个团队的工作，团队需要个人，个人也离不开团队，必须发扬团结协作的精神。某个人的离群都可能导致整项工作的失败。实习中只有一个人知道原理是远远不够的，必须让每个人都知道，否则一个人的错误，就有可能导致整个工作失败。团结协作是我们实习成功的一项非常重要的保证。而这次实习也正好锻炼我们这一点，这也是非常宝贵的。最后，在老师的辛勤指导下，终于游逆而解。同时，在老师的身上我们学也到很多实用的知识，在次我们表示感谢！同时，对给过我帮助的所有同学和各位指导老师再次表示忠心的感谢！并且通过这次的课程设计，知识上的不但有了重要收获，精神上的丰收更加可喜。让我知道了学无止境的道理。我们每一个人永远不能满足于现有的成就，人生就像在爬山，一座山峰的后面还有更高的山峰在等着你。挫折是一份财富，经历是一份拥有。这次课程设计必将
