電子拔河比賽游戲機設計

摘 要：電子拔河游戲機是一種能容納甲乙雙方參賽或甲乙雙方加裁判的三人游戲電路。由一排LED發光二極管表示拔河的的“電子繩”。由甲乙雙方通過按紐開關使發光的LED管向一方的終點延伸，當延伸到某方的最后一個LED管時，則該方獲勝，同時發送一個高電平通過或非門反饋給74LS193芯片以鎖定電路終止比賽，通過裁判鍵可連續控制比賽場數，連續比賽多局以定勝負。顯示器顯示勝者的盤數。

關鍵詞：電子拔河比賽；可逆計數器74LS193；譯碼器CC4514；數碼顯示

中圖分類號：TM13 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2014） 24-0000-01

一、方案要求

電路使用15個LED燈表示拔河的“電子繩”，開機后只有中間一個發亮，此即拔河的中心點。游戲甲乙雙方各持一個按鈕迅速地、不斷地按動產生脈沖，誰按得快，亮點向誰方向移動，每按一次，亮點移動一次。亮點移到任一方終端發光二極管，這一方就獲勝，此時雙方按鈕均無作用，輸出保持，只有復位后才使亮點恢復至中心點，由裁判下達比賽命令后，甲乙雙方才能輸入信號，否則輸入信號無效。

二、具體設計方案

（一）設計思路。電子拔河游戲機是一種能容納甲乙雙方參賽或甲乙雙方加裁判的三人的游戲電路。由一排15個LED發光二極管表示拔河的“電子繩”。游戲雙方各使用按鈕A、B，賽者通過不停的按鍵產生脈沖信號，誰的動作快產生的脈沖就越多，這樣通過甲乙雙方不斷的按鍵是LED燈從中點不斷地向自己的終點方向點亮，雙方通過不斷的按鍵輸入信號，使得計數電路分別實現加減計數功能，當點亮到某方的最后一個LED管時，則該方獲勝，此時通過或非門反饋實現電路自鎖并顯示比分，此時甲乙雙方的按鍵失去作用，唯有經過裁判鍵復位后可繼續進行比賽。連續比賽多局以定勝負。

通過設計甲乙通過輸入單脈沖，用四位二進制可加減計數器74LS193實現加減，通過譯碼器輸出和七段數碼管實現電路的記分功能，以實現雙方得分的自動統計。用開關設計的裁判鍵可以實現電路的復位清零功能。設計思路如圖1所示。

（二）方案分析。控制系統由輸入、輸出和控制器模塊構成。輸入模塊完成裁判啟動命令和兩個按鈕信號的輸入，其邏輯關系由門電路實現；控制器模塊完成對輸入脈沖信號的統計，由可預置加/減計數器構成74LSl93，其預置數為0000，作為加/減計數的起點，加/減計數的脈沖源分別取自兩個按鈕信號，計數器輸出狀態變量進入輸出模塊；輸出模塊完成計數器統計信號的翻譯由譯碼器4514構成與顯示（七段數碼管）并給出一個此次比賽結束信號。

74LS193為雙時鐘4位二進制同步可逆計數器，系統初始化時輸出為0000，經過譯碼器4514輸出端Q0為1，從而點亮LED燈。如此，當甲乙雙方分別按下鍵位時，74LS193芯片會在原數位的基礎上進行相加減。當LED燈點亮到頂端時，會發出一個高電平脈沖經過74LS02或非門后，若輸出結果為低電平，則反饋給74LS193以終止電路響應。此時電路鎖定，甲乙雙方按鍵皆失效。經裁判鍵（即復位鍵）復位后，電路重新開始工作。

三、電路設計

（一）控制電路。圖2中甲、乙按鍵分別為加輸入和減輸入，當按下甲或乙時，線路為低電平，從而提供一個低電平脈沖信號給芯片74LS193，進行相關的加減。圖中的SW3為復位鍵，但接高電平時74LS193復位清零，用于重新開始比賽。

（二）4518顯示電路。圖3中為數碼顯示電路，可以記錄比賽得分。當圖3中當電路初始化時中間的綠燈亮開始比賽，當LED燈點亮到甲、乙任何一端時，電路會給4518一個高電平信號，使數碼管加1。數碼管顯示電路，當SW4接高電平時數碼管復位清零。

（三）74LS193計數器與CD4514譯碼器。74LS193為雙時鐘4位二進制同步可逆計數器，系統初始化時輸出為0000，經過譯碼器4514輸出端Q0為1，從而點亮LED燈。如此，當甲乙雙方分別按下鍵位時，74LS193芯片會在原數位的基礎上進行相加減。當LED燈點亮到頂端時，會發出一個高電平脈沖經過74LS02或非門后，若輸出結果為低電平，則反饋給74LS193以終止電路響應。此時電路鎖定，甲乙雙方按鍵皆失效。經裁判鍵（即復位鍵）復位后，電路重新開始工作。

參考文獻：

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