测控电路设计
专 业：
班 级：
姓 名：
学 号：
拔河游戏的模拟
1. 设计思路
本课题所设计的拔河游戏模拟器由7个发光二极管表示拔河的绳子，将这些二极管排列成一行，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，游戏双方各持一个按键。
裁判按准备建，再按开始键，方可开始拔河。开始按键，迅速不断地按动产生脉冲，谁按得快，点亮向谁方向移动，每按一次，亮点移动一次。用点亮发光二极管的移动表示绳子的移动，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。此时，由点亮该终点管的信号使电路封锁加减脉冲信号的作用，即实现电路自锁，使加减脉冲无效。同时，使计分电路自动加分。只有经裁判复位后才使亮点恢复到中心线。裁判按复位键，计一分。
按键的快慢表示拔河队员用力的大小，在两秒内判断各队按键的平均数，多的，则说明该对力大，该队的灯向后移一位。
控制电路部分应能控制由振荡器的脉冲信号进入计数器加减脉冲的输入端，则进入方向由参赛双方的按键信号决定的。
2. 设计方案
2.1 拔河模拟游戏方案设计
2.1.1
本组设计的课题的主要任务是让拔河游戏模拟器的发光二极管由中点向一方延伸，而阻止其向另一方延伸。
2.1.2
设想用可预置的加/减计数器作主要器件，用计数器的输出状态通过译码器控制发光二极管的显示状态。如当计数器进行加法计数时，发亮的二极管向甲方延伸，相反，进行减法计数时，发亮的二极管向相反方向移动。当移动到一方的终点就就把电路锁定，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。
2.2 设计原理框图
图1 原理框图
3. 单元电路设计
（1）整形电路的设计
整形电路由一个触发器和74LS00构成。因74LS193是可逆计数器，当电路要求进行加法计数时，减法输入端CP D 必须接高电平；进行减法计数时，加法输入端CP U 也必须接高电平。
若直接由A 、B 键产生的脉冲加到1管脚或7管脚时，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。电路图如下图所示：
图2 整形电路
（2）计数电路的设计
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。通过编码器来控制发光二极管的显示，加计数时向右移动，进行减计数时，向相反方向移动。电路图如下：
图3 计数电路
（3）译码电路的设计
由3线－8线译码器74LS138构成。译码器的输出Y 1～Y 7中选7个接发光二极管，发光二
极管的正极接电源，而负极接译码器；这样，当输出为高电平时发光二极管点亮。
比赛准备，译码器输入为0100，Y 4输出为1，中心处发光二极管首先点亮，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。电路图如下图所示：
图4 译码电路
（4）胜负显示
电路图如下：
图5 显示电路
（5）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。
4. 电路工作原理及参数计算
当按动A 、B 两个按键时，分别产生两个脉冲信号，经整形电路，选择开关后分别加到可逆计数器上，可逆计数器74LS193原始状态输出4位二进制数0100，经译码器输出使中间的一只电平指示灯Y 4点亮。可逆计数器输出的代码经3线-8线译码器74LS138译码后驱动发光
二极管点亮并产生位移。
控制电路控制可逆计数器74LS193和译码器74LS138的状态，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。再经过取胜计数器，判断取胜一方，如按动复位键，亮点又回到中点位置，比赛又可重新开始。
将双方终端二极管的正端分别经两个与非门后接到74LS193的使能端EN ，当任一方取胜，该方LED 灯亮，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。由复位键控制可逆计数器和取胜计数器。最终显示译码器显示获胜一方。
5. 整体电路图
附件1
6. 小结
回顾起此次拔河游戏模拟器课程设计，至今我仍感慨颇多，在这两个星期的日子里，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，遇到了过各种各样的问题，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。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。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。
附件
测控电路设计
专 业：
班 级：
姓 名：
学 号：
拔河游戏的模拟
1. 设计思路
本课题所设计的拔河游戏模拟器由7个发光二极管表示拔河的绳子，将这些二极管排列成一行，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，游戏双方各持一个按键。
裁判按准备建，再按开始键，方可开始拔河。开始按键，迅速不断地按动产生脉冲，谁按得快，点亮向谁方向移动，每按一次，亮点移动一次。用点亮发光二极管的移动表示绳子的移动，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。此时，由点亮该终点管的信号使电路封锁加减脉冲信号的作用，即实现电路自锁，使加减脉冲无效。同时，使计分电路自动加分。只有经裁判复位后才使亮点恢复到中心线。裁判按复位键，计一分。
按键的快慢表示拔河队员用力的大小，在两秒内判断各队按键的平均数，多的，则说明该对力大，该队的灯向后移一位。
控制电路部分应能控制由振荡器的脉冲信号进入计数器加减脉冲的输入端，则进入方向由参赛双方的按键信号决定的。
2. 设计方案
2.1 拔河模拟游戏方案设计
2.1.1
本组设计的课题的主要任务是让拔河游戏模拟器的发光二极管由中点向一方延伸，而阻止其向另一方延伸。
2.1.2
设想用可预置的加/减计数器作主要器件，用计数器的输出状态通过译码器控制发光二极管的显示状态。如当计数器进行加法计数时，发亮的二极管向甲方延伸，相反，进行减法计数时，发亮的二极管向相反方向移动。当移动到一方的终点就就把电路锁定，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。
2.2 设计原理框图
图1 原理框图
3. 单元电路设计
（1）整形电路的设计
整形电路由一个触发器和74LS00构成。因74LS193是可逆计数器，当电路要求进行加法计数时，减法输入端CP D 必须接高电平；进行减法计数时，加法输入端CP U 也必须接高电平。
若直接由A 、B 键产生的脉冲加到1管脚或7管脚时，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。电路图如下图所示：
图2 整形电路
（2）计数电路的设计
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。通过编码器来控制发光二极管的显示，加计数时向右移动，进行减计数时，向相反方向移动。电路图如下：
图3 计数电路
（3）译码电路的设计
由3线－8线译码器74LS138构成。译码器的输出Y 1～Y 7中选7个接发光二极管，发光二
极管的正极接电源，而负极接译码器；这样，当输出为高电平时发光二极管点亮。
比赛准备，译码器输入为0100，Y 4输出为1，中心处发光二极管首先点亮，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。电路图如下图所示：
图4 译码电路
（4）胜负显示
电路图如下：
图5 显示电路
（5）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。
4. 电路工作原理及参数计算
当按动A 、B 两个按键时，分别产生两个脉冲信号，经整形电路，选择开关后分别加到可逆计数器上，可逆计数器74LS193原始状态输出4位二进制数0100，经译码器输出使中间的一只电平指示灯Y 4点亮。可逆计数器输出的代码经3线-8线译码器74LS138译码后驱动发光
二极管点亮并产生位移。
控制电路控制可逆计数器74LS193和译码器74LS138的状态，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。再经过取胜计数器，判断取胜一方，如按动复位键，亮点又回到中点位置，比赛又可重新开始。
将双方终端二极管的正端分别经两个与非门后接到74LS193的使能端EN ，当任一方取胜，该方LED 灯亮，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。由复位键控制可逆计数器和取胜计数器。最终显示译码器显示获胜一方。
5. 整体电路图
附件1
6. 小结
回顾起此次拔河游戏模拟器课程设计，至今我仍感慨颇多，在这两个星期的日子里，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，遇到了过各种各样的问题，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。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。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。
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