简易拔河游戏机.docx
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简易拔河游戏机
西北工业大学
课程设计报告
题目:
简易拔河游戏机
目录
i.课程设计目的 ••••••••••••••••••••••••• 4
ii.设计任务与要求•••••••••••••••••••••••• 4
iii.方案设计••••••••••••••••••••••••5
iv.单元电路设计与参数计算 ••••••••••••••••9
v.电路的安装与调试•••••••••••• ••••••••••16
vi.遇到问题的解决方法•••••••••••••••••••• 17
vii.结论与心得 ••••••••••••••••••••••••••• 18
题目:
简易拔河游戏机
一、课程设计目的
1)巩固和加深所学电子技术课程的基本知识,提高综合运用所学知识的能力;
2)培养学生根据课题需要选用参考书、查阅手册、图表和文献资料的能力,提高学生独立解决工程实际问题的能力
3)通过设计方案的分析比较、设计计算、元件选绎及电路安装调试等环节.初步掌握单实用电路的工程设计方法.
4)提高学生的动手能力.掌握常用仪器设备的正确使用方法,学会对简单实用电路的实验调试和对整机指标的测试方法,
5)了解与课题有关的电路以及元器件的工程技术规范,能按课程设计任务书的要求编写设计说明书,能正确反映设计和实验成果,能正确绘制电路固等.
二、设计任务与要求
一)任务:
设计可用于两人进行拔河游戏的电路
二)设计要求:
1)用排成一排的七个LED灯表示绳子
2)用两个按键,分别为参赛的两名选手
3)通过按动按键的快慢表示选手拔河力量的大小
4)任何一方得胜后立即封锁按键,同时获胜方胜利局数记录值加1,直到复位按键按下后方可继续进行下一局比赛
5)可预置N局M胜制;显示方式:
2个一位十进制数显示。
6)全场比赛结束后封锁按键,然后LED灯移动闪烁
三、方案设计
总体设计思路:
要用排成一排的七个LED灯代表绳子,则七个LED灯中要有一个与其他的六个不一样,用点亮来表示该灯,则LED灯应与74LS138三——八译码器的输出相连。
绳子移动,即LED灯的移动点亮问题,可以看出三——八译码器输入接的是一个计数器。
双方拔河时,以按键的快慢来使灯的点亮左右移动,可以看出一方的按键进行加法计数,一方的按键进行减法计数。
结束时,LED灯的闪烁,需要一个计数器接入74LS138的输入端,计数器的cp信号有555定时器构成的多谐振荡器提供。
74LS138有两路输入信号,因此需要进行选择,所以还需要一个2选1数据选择器来选择究竟输出哪一路信号。
方案一:
电路的主体部分,当选手按键时,其中一个选手的按键进行加法计数,另一个选手的按键进行减法计数,七个LED灯分别接的74LS138的
、
、
、
、
、
、
。
两个选手控制的计数器的输出,与比赛结束后控制的计数器的输出,通过2选1数据选择器74LS157输出到74LS138的数据输入端口。
74LS138的输出端
、
通过非门之后分别连到用于控制记录选手获胜局数的计数器74LS161的cp脉冲输入端口。
、
再连到选手所控制的计数器的CT端,当一局比赛结束之后,封锁计数器,及封锁选手按键,直到复位按键按下后方可进行下一局比赛。
进行获胜局数统计的两个74LS161的输出分别接到全加器74LS283的输入端的A组端口、B组端口。
74LS283的输出端接比较器74LS85的其中一组输入端口,与另一组输入端口的输入数值进行比较,当两组端口输入相等时,当他们之和为预制比赛局数时,封锁控制端口,同时选择74LS157的另外一路输入信号,即LED灯闪烁显示。
方案二:
电路的主体部分,当选手按键时,他们所控制的计数器都进行加法计数,其中一个计数值的高三位直接接到74LS283全加器的一组输入端口的低三位,高位接0,另一个计数值的高三位求反后接到74LS283全加器的另一组输入端口的低三位,高位接1,进位输入端口接1。
即用一个选手的计数值家另一个选手的计数值的补码。
七个LED灯分别接的是74LS138的
、
、
、
、
、
、
通过非门之后的输出。
两个选手控制的计数器的输出,与比赛结束后控制的计数器的输出,通过2选1数据选择器74LS157输出到74LS138的数据输入端口。
74LS138的输出端
、
通过非门之后分别连到用于控制记录选手获胜局数的计数器74LS161的cp脉冲输入端口。
、
再连到选手所控制的计数器的CT端,当一局比赛结束之后,封锁计数器,及封锁选手按键,直到复位按键按下后方可进行下一局比赛。
进行获胜局数统计的两个74LS161的输出分别接到两个比较强74LS85的输入端的其中一组端口,当有一个选手的获胜局数与预置数相等时就停止比赛,封锁输入端口,LED灯闪烁显示。
分析:
因为要求即能进行加法计数,用能进行减法计数时,需要用到可逆计数器,考虑到这个电路比较复杂,同时又因为进行N局M胜制的过程中,方案一中的全场比赛结束的控制电路要求就算其中一名选手已获胜M局还是必须打满N局,才能结束比赛。
而方案二中在比赛一方获胜M局之后就会结束所有比赛。
经过以上分析决定选择方案二。
电路主体部分的结构示意图:
四、单元电路设计与参数计算
1)电路原理图
数据的比较
当A=2,B=1(相当于7),则有A-B=1,用补码表示=1
当A=2,B=2(相当于6),则有A-B=0,用补码表示=0
当A=2,B=3(相当于5),则有A-B=-1,用补码表示=7
当A=1,B=2(相当于6),则有A-B=-1,用补码表示=7
当A=2,B=2(相当于6),则有A-B=0,用补码表示=0
当A=3,B=2(相当于6),则有A-B=1,用补码表示=1
A
B
求取2个数的差值时,只能使用补码计算
当0010-0001=0010+(1111)补码=0001
当0010-0010=0010+(1110)补码=0000
当0010-0011=0010+(1101)补码=1111
当0001-0010=0010+(1110)补码=1111
当0010-0010=0010+(1110)补码=0000
当0011-0010=0010+(1110)补码=0001
舍去最高位,得到所需结果,见电路
比较、求差值、求补码、译码和显示电路如下:
2)55定时器构成的多谐振荡器
3)55构成的用于消除抖动的单稳触发器
4)路的主体部分
注意:
开关A和B分别接的是单稳触发器。
5)获胜局数计数及结束控制电路
接74LS138的输出端口
接74LS138的输出端口
接74LS157的选择端口
6)总体电路图
五、电路的安装与调试
首先领取电路所需的元器件,按照电路图所示连接电路,我们采取的是分割之后,每个人连一半,连好之后进行整体连接。
当我们连好之后,我们发现除了很大的问题。
比想象中的差了好多。
我们线检查了电源,发现好多芯片的Vcc和GND都没有连接,连上之后,虽然好了很多,但是还是不能正常完成功能,接下来我们进行电路的分块检查。
首先检查数码管的显示问题,当给它们对应的数器接上cp脉冲的时候,他们都可以正常显示。
接下来检查当比赛结束时,用于封锁电路的输出是否正确,经过检查发现显示不正确,仔细检查了它的每个管脚之后,原来是有个衔接差了,改过之后连接正确了。
然后就是检查另一半电路的问题了,经过连接cp脉冲的检查发现拔河功能能够正常实现。
接下来就是整个电路的对接了,对接也没有问题。
但是在比赛结束后,LED灯全亮,没有发生闪烁。
然后,我们就检查了555多谐振荡器的输出,发现它一直输出的是高电平。
接下来,就是检查电路的整体功能的实现了,我们发现在拔河的比赛中,在全场比赛结束,即一方达到预置局数时,因为有时候反馈时间的快慢会让计数器记一下数在锁定。
在后来的调试中,要么是小灯不按照拔河按钮经行跳动,要么就是不闪烁,电路总体呈现出十分不稳定的状态,多次检查任然没有彻底解决问题。
经过商量,我们都同意重连,每连一个元件检查一段电路,通过加电容的方法,我们获得了基本稳定的CP信号,小灯能正常工作。
当我们把两部分再次组装上时,问题有很多。
什么电路接线不稳定啊,数码管坏了啊,不过进过一天的调试,把问题都找到啦,最终正常拔河。
除了线路有点乱一切都好。
六、遇到问题的解决方法
在实际实验的过程中,我们发现和仿真还是有些区别的,首先,仿真反应时间比较慢,所有在电路的周期控制上需要改变,要适当加大一些电阻、电容的值。
而且试验中不像在电脑山仿真那样的精确,经常是已经连好的线路图,就是简简单单的碰了几下就又变得不行了,有事要好久的时间来检查,在实验过程中一定要轻拿轻放,做到胆大心细,只有这样才有可能把实验做好
7、结论与心得
在实验大楼两周的在设计过程中,热情一直很高涨。
本来选的是第三个题目,但是一点儿思路也没有,电路图迟迟设计不出来,所以最后换成了第二个拔河比赛。
其实做课程设计同时也是对课本知识的巩固和加强,但是在实际操作中经常会遇到这样那样的情况,就是心里想老着这样的接法可以行得通,但实际接上电路,总是实现不了,因此耗费在这上面的时间用去很多。
我觉得在这次课程设计过程中,收获最大的就是了解了很多元件的功能,并且对于其在电路中的使用有了更多的认识。
比如一些芯片的功能,平时看课本,不是太理解。
但是通过这次课程设计使得我认识到,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,才能真正为社会服务,从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。
认识来源于实践,实践是认识的动力和最终目的,实践是检验真理的唯一标准。
在如今单一的理论学习中,很少有机会能有实践的机会。
还有,童通过这次课程设计我感觉我和同学们之间的距离更加近了,虽然很累,但当我们看到自己所做的成果时,心中也不免产生兴奋。
最后我想谈谈团队合作。
这次课程设计是我和王海强团队合作一起努力的结果,团队离不开个人,个人也离不开团队,某个人的离群都可能导致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。
附件:
总原理图及元器件清单
1.总原理图
2.元件清单
元件序号
型号
主要参数
数量
备注
1
——
5K电阻
2
2
——
1K电阻
2
3
——
20M电阻
2
4
104
0.1uF电容
3
5
103
0.01uF电容
6
74LS161
2进制计数器
7
7
74LS85
4位2进制比较器
2
8
74LS283
4位2进制全加器
2
9
74LS157
2选1数据选择器
1
10
74LS47
4—7译码器
2
11
74LS04
6个非门
2
12
74LS32
4个2输入端或门
1
13
74LS138
3—8译码器
1
14
74LS08
4个2输入端与门
1
15
555
三5定时器
3
16
——
数码管
2
17
——
按钮式开关
2
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
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