数电拔河比赛游戏机multisim仿真与设计

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模拟与数字电子技术课程设计报告
设计课题： 函数发生器的设计与制作
拔河游戏机的设计

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一、设计任务与要求

设计拔河游戏机用9个发光二极管排成一行，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，亮点向谁的方向移动，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。用译码器、可逆计数器、十进制计数器、与门、与非门等组成电路。

二、方案设计与论证

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三、单元电路设计与参数计算

1. 可逆计数器74LS193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电平指示灯X1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，

2.编码电路

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采用74LS192十进制可逆技术器来实现

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1.编码电路的设计：     由双时钟二进制同步可逆计数器74LS193d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。电路图所示：

         

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编码电路设计图    2.整形电路设计：     由与门74LS08和与非门74LS00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成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，从而使每一次键都有可能进行有效的计数。电路图如图所示：

3.译码电路

译码器由4514BD构成。译码器的输出X1~X15个接电平指示灯，电平指示灯的负端接地，而正端接译码器：这样，当输出为高电平时电平指示灯点亮。   

比赛准备，译码器输入为0000，X1输出为1，中心处只是灯首先点亮，当编码器进行加法计数时，亮点向由移，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。此电路用74ls02来控制，其为一或非门电路，当获胜一方为“1”，而另一方则为“0”，异或非门输出为“1”，经非门产生低电平“0”，在把“0”送人193中计数器停止计数，处于预置状态，由于计数器数据端A、B、C、D和输出端QA、QB、QC、QD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。

由异或门74LS05和或门74LS32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异或门的2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”，经与非门产生低电平“0”，再送到74LS193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。电路图如图示。

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四、总原理图及元器件清单

1．总原理图

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2．元件清单

仿真软件   Multisim  11.0

4514BD     4线—16线译码器

74LS193    同步二进制可逆计数器

74LS00     四2输入与非门

74LS08     四2输入与门

74LS05     四2输入异或门

74LS32     四2输入或门

十段数码管

电容

单刀双置开关

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五、安装与调试

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。
. l" w- [9 Q- K$ }5 I; w0 N, q3 U: x* W2. 在电源的接入端接+5V电源。
* G5 d/ y) q; ?( ~3. 开机后看看是否只有在拔河绳子中间的发光二极管亮。

六、性能测试与分析

译码电路： 74LS192芯片是同步BCD十进制译码器，输出0000-1010！由74LS138x2组成的4-16线译码器输出0000-1111，所以在拔河时候会出现LED全灭情况！

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可逆计数器74LS193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电平指示灯X1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，