拔河游戲機(jī)的邏輯電路設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)

郝亞洲　李文敏

該文的內(nèi)容就是采用74LS00、74LS193、4線-16線譯碼器CC4514、74LS02、CC4518設(shè)計(jì)一個(gè)電子拔河游戲機(jī),該游戲機(jī)具有整形、計(jì)數(shù)、譯碼、控制、復(fù)位等功能,設(shè)計(jì)原理簡(jiǎn)單易懂,所用器件均為常用器件,整體設(shè)計(jì)容易實(shí)現(xiàn)。所設(shè)計(jì)的游戲機(jī)的游戲規(guī)則和真的拔河比賽規(guī)則相類(lèi)似。該文很好的體現(xiàn)了數(shù)字電子技術(shù)的理論知識(shí)和實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)方式,培養(yǎng)學(xué)生工程設(shè)計(jì)能力和綜合分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。

拔河游戲機(jī);74LS193;CC4514;CC4518

1.設(shè)計(jì)任務(wù)與要求

設(shè)計(jì)思路。給定實(shí)驗(yàn)設(shè)備和主要元器件按照電路設(shè)計(jì)的各部分組成一個(gè)完整的拔河游戲機(jī)。

拔河游戲機(jī)共有15個(gè)發(fā)光二級(jí)管,開(kāi)機(jī)后只有中間一個(gè)發(fā)亮,以此作為拔河的中心線,游戲雙方各持一個(gè)按鍵,迅速地,不斷地按動(dòng)以產(chǎn)生脈沖,誰(shuí)按的快,亮點(diǎn)向誰(shuí)方向移動(dòng),每按一次,亮點(diǎn)移動(dòng)一次,移到任一方終端二極管發(fā)亮,這一方就得勝,此時(shí)雙方按鍵均無(wú)作用,輸出保持,只有經(jīng)復(fù)位后才使亮點(diǎn)恢復(fù)到中心線。用七段數(shù)碼管顯示勝者取勝的盤(pán)數(shù)。

任務(wù)與要求:設(shè)計(jì)一個(gè)模擬拔河游戲比賽的邏輯電路。電路使用15個(gè)發(fā)光二極管,開(kāi)機(jī)后只有在拔河繩子中間的發(fā)光二極管亮。比賽雙方各持一個(gè)按鈕,快速不斷地按動(dòng)按鈕,產(chǎn)生脈沖,誰(shuí)按得快,發(fā)光的二極管就向誰(shuí)的方向移動(dòng),每按一次,發(fā)光二極管移動(dòng)一位。亮的發(fā)光二極管移到任一方的終點(diǎn)時(shí),該方就獲勝,此后雙方的按鈕都應(yīng)無(wú)作用,狀態(tài)保持,只有當(dāng)栽判按動(dòng)復(fù)位后,在拔河繩子中間的發(fā)光二極管重新亮。用七段數(shù)碼管顯示雙方的獲勝盤(pán)數(shù)。

2.總體設(shè)計(jì)方案

設(shè)計(jì)思路。該設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是控制“電子繩”發(fā)亮的LED管由中點(diǎn)向速度快的一方移動(dòng),而阻止向另一方移動(dòng)。用可預(yù)制的加/減計(jì)數(shù)器作主要器件,用計(jì)數(shù)器的輸出狀態(tài)通過(guò)譯碼器控制LED發(fā)亮。當(dāng)向計(jì)數(shù)器輸入“加脈沖”時(shí),使其作加運(yùn)算而發(fā)亮的LED向增大的一方移動(dòng),相反,當(dāng)輸入“減脈沖”時(shí),發(fā)亮的LED向相反的方向移動(dòng)。

當(dāng)一局比賽結(jié)束,即發(fā)亮的LED移動(dòng)某一方的終點(diǎn)時(shí),由點(diǎn)亮該終點(diǎn)燈的信號(hào)使電路封鎖加/減脈沖信號(hào)的作用,既實(shí)現(xiàn)電路的自鎖,使加/減脈沖無(wú)效。同時(shí),使電路自動(dòng)加分。

控制電路部分應(yīng)能夠控制由振蕩器產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)入計(jì)數(shù)器的加/減脈沖輸入端,其進(jìn)入方向由參賽雙方輸入的按鍵信號(hào)決定。

電路設(shè)計(jì)原理。拔河游戲機(jī)用15個(gè)電平指示燈排列成一行,開(kāi)機(jī)后只有中間一個(gè)點(diǎn)亮,有以此作為拔河的中心線,游戲雙方各持一個(gè)按鍵,迅速地、不斷地按動(dòng)產(chǎn)生脈沖,誰(shuí)按得快,亮點(diǎn)向誰(shuí)方向移動(dòng),每按一次,亮點(diǎn)移動(dòng)一次。移到任一方終端指示燈點(diǎn)亮,這一方就得勝,此時(shí)雙方按鍵均無(wú)作用,輸出保持,只有經(jīng)復(fù)位后才使亮點(diǎn)恢復(fù)到中心線。最后,顯示器顯示勝者的盤(pán)數(shù)。

可逆計(jì)數(shù)器74LS193原始狀態(tài)輸出4位二進(jìn)制數(shù)0000,經(jīng)譯碼器輸出使中間的一只電平指示燈點(diǎn)亮。當(dāng)按動(dòng)A、B兩個(gè)按鍵時(shí),分別產(chǎn)生兩個(gè)脈沖信號(hào),經(jīng)整形后分別加到可逆計(jì)數(shù)器上,可逆計(jì)數(shù)器輸出的代碼經(jīng)譯碼器譯碼后驅(qū)動(dòng)電平指示燈點(diǎn)亮并產(chǎn)生位移,當(dāng)亮點(diǎn)移到任何一方終端后,由于控制電路的作用,使這一狀態(tài)被鎖定,而對(duì)輸入脈沖不起作用。如按動(dòng)復(fù)位鍵,亮點(diǎn)又回到中點(diǎn)位置,比賽又可重新開(kāi)始。將雙方終端指示燈的正端分別經(jīng)兩個(gè)與非門(mén)后接到2個(gè)十進(jìn)制計(jì)數(shù)器CC4518的使能端EN,當(dāng)任一方取勝,該方終端指示燈點(diǎn)亮,產(chǎn)生1個(gè)下降沿使其對(duì)應(yīng)的計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)。這樣,計(jì)數(shù)器的輸出即顯示了勝者取勝的盤(pán)數(shù)。

本文詳細(xì)的講了拔河游戲的邏輯實(shí)現(xiàn)和物理實(shí)現(xiàn),從而有助于學(xué)習(xí)數(shù)字邏輯的同學(xué)和業(yè)內(nèi)人士對(duì)于這門(mén)學(xué)科的掌握更加的深入和直觀。

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