电子技术综合实验课程设计-电子拔河游戏机.docx

华州之力士学课程设计（综合实验）报告（20122013年度第一学期）名称：电子技术综合实验题目：电子拔河游戏机院系：电气与电子工程学院班级：通信1103学号：1111210304学生姓名：指导教师：设计周数：1周成绩：日期：2014年1月2日目录设计任务书一、综合实验的目的与要求二、设计框图及电路系统概述三、各单元电路的设计方案及原理说明、参数计算四、调试过程及结果分析五、设计、安装及调试中的体会六、参考文献华，匕电力大考课程设计（综合实验）报告电子技术综合实验任务书一、目的与要求1 .目的1.1 综合实验是教学中必不可少的重要环节，通过课程设计巩固、深化和扩展学生的理论知识与初步的专业技能，提高综合运用知识的能力，逐步增强实际工程训练。1.2 注重培养学生正确的设计思想，掌握综合实验的主要内容、步骤和方法。1. 3培养学生获取信息和综合处理信息的能力、文字和语言表达能力以及协作工作能力。2. 4提高学生运用所学的理论知识和技能解决实际问题的能力及其基本工程素质。2.要求2.1 能够根据设计任务和指标要求，综合运用电子技术课程中所学到的理论知识与实践技能独立完成一个设计课题。2. 2根据课题需要选择参考书籍，查阅手册、图表等有关文献资料。要求通过独立思考、深入钻研课程设计中所遇到的问题，培养自己分析、解决问题的能力。2. 3进一步熟悉常用电子器件的类型和特性，掌握合理选用的原则。2. 4学会电子电路的安装与调试技能，掌握常用仪器设备的正确使用方法。利用“观察、判断、实验、再判断”的基本方法，解决实验中出现的问题。2. 5学会撰写综合实验总结报告。2.6通过综合实验，逐步形成严肃认真、一丝不苟、实事求是的工作作风和科学态度，培养学生树立一定的生产观点、经济观点和全局观点。要求学生在设计过程中，坚持勤俭节约的原则，从现有条件出发，力争少损坏元件。3. 7在综合实验过程中，要做到爱护公物、遵守纪律、团结协作、注意安全。二、主要内容共有8个既有学习价值又有一定的实用性和趣味性的设计课题，学生根据自身情况自由选择其中之一。1 .移位寄存器型彩灯控制器2 .智力竞赛抢答器3 .电子拔河游戏机4 .交通信号灯控制器5 .数字电子钟6 .电子密码锁7 .电子秒表8 .数字电子钟（硬件）三、进度计划序号设计（实验）内容完成时间备注1设计内容讲解、学习资料查找方法半天2发放材料、清点材料、熟悉各种元器件半天3查找资料、设计电路、绘制总体电路草图1天4电路组装并调试或在Multisim上绘制电路图、仿真并调试2天5验收、撰写实验报告1天四、设计（实验）成果要求L学生根据所选课题的任务、要求和条件进行总体方案的设计，通过论证与选择，确定总体方案；然后对方案中单元电路进行选择和设计计算；最后画出总体电路图。2 .预设计经指导教师审查通过后，学生即可向实验室领取所需元器件等材料，在面包板上组装、调试电路，使之达到设计指标要求。3 .在MUltiSiIn软件平台上学生可直接设计、仿真和实现，直至达到设计要求。五、考核方式4 合以下指标评定课程设计总成绩：优、良、中、及格和不及格。1 .设计方案的正确性与合理性；2 .实验动手能力（安装工艺水平、调试中分析解决问题的能力以及创新精神等）；3 .总结报告；4 .答辩情况（课题的论述和回答问题的情况）；5 .设计过程中的学习态度、工作作风和科学精神。学生姓名：指导教师：年月日一、课程设计（综合实验）的目的与要求1）实验目的Ll综合实验是教学中必不可少的重要环节，通过课程设计巩固、深化和扩展学生的理论知识与初步的专业技能，提高综合运用知识的能力，逐步增强实际工程训练。1.2注重培养学生正确的设计思想，掌握综合实验的主要内容、步骤和方法。1.3培养学生获取信息和综合处理信息的能力、文字和语言表达能力以及协作工作能力。1. 4提高学生运用所学的理论知识和技能解决实际问题的能力及其基本工程素质。2）实验要求2.1能够根据设计任务和指标要求，综合运用电子技术课程中所学到的理论知识与实践技能独立完成一个设计课题。2. 2根据课题需要选择参考书籍，查阅手册、图表等有关文献资料。要求通过独立思考、深入钻研课程设计中所遇到的问题，培养自己分析、解决问题的能力。2. 3进一步熟悉常用电子器件的类型和特性，掌握合理选用的原则。2. 4学会电子电路的安装与调试技能，掌握常用仪器设备的正确使用方法。利用“观察、判断、实验、再判断”的基本方法，解决实验中出现的问题。2. 5学会撰写综合实验总结报告。2. 6通过综合实验，逐步形成严肃认真、一丝不苟、实事求是的工作作风和科学态度，培养学生树立一定的生产观点、经济观点和全局观点。要求学生在设计过程中，坚持勤俭节约的原则，从现有条件出发，力争少损坏元件。2. 7在综合实验过程中，要做到爱护公物、遵守纪律、团结协作、注意安全。3）电子拔河游戏机设计要求2.1 由裁判下达比赛开始命令后，甲乙双方才能输入信号，否则，由于电路具有自锁功能，使输入信号无效。2.2 “电子绳”至少由17个LED管构成，裁判下达“比赛开始”命令后，位于“电子绳”中点的LED管发亮。甲、乙二人通过按钮开关使发光的LED管向自己一方的终点移动，并阻止其向对方延伸。当点亮的LED管到达某一方的终点时，该方获胜。此时通过自锁功能锁定电路，使输入不再有效，必须由裁判再次发出“比赛开始”命令时方能开始下一次比赛。3. 3某方赢一次，由计分电路自动给该方加分一次，通过多次比赛以定胜负。二、设计框图及电路系统概述设计的电路系统主要由信号输入电路、输入信号控制器、计数器、译码器、电子绳和计分电路等六部分构成。信号输入电路用来完成甲乙各自信号的输入。目的是产生符合计数器计数要求的电平变化，以本方案中741sl93计数器为例，要求信号输入能产生足够陡峭的上升沿电平变化以驱动计数器计数。控制电路用来控制甲乙输入信号是否有效，即比赛阶段其输入信号有效，一旦有一方获胜，而裁判又未开始下一局比赛，则甲乙输入均无效，不会对后继电路产生任何影响。计数器可以完成对甲乙按键次数的计数，计数器通过令甲乙输入信号分别控制加减计数的时钟信号输入端，使得计数器的计数值相对的体现甲乙输入次数的多少。译码器将计数器的输出信号进行译码，用译码结果去控制电子绳上亮灯的位置以直观的显示甲乙信号输入的次数。当最左侧或右侧的灯亮时，分别给甲或乙对应的计分器加一，并通过数码管将分数显示出来。三、各单元电路的设计方案及原理说明、参数计算（一）信号输入电路右图是信号输入电路与控制电路部分。其中信号输入电路主要包括KeyA,KeyB,Vcc,groud,两个D触发器，两个RS锁存器和一个脉冲源构成。甲乙的信号产生原理完全相同，故以甲的信号产生为例进行说明。当A无变化时，脉冲源重第回到低电平对D触发器输出端清零，而RS锁存器（上边的）输出端持续输出1,当脉冲源输出高电平时KeyA输入有效，这是若A端输出一个脉冲上升沿，则D触发器工作，其输出结果与以前相反,锁存器的输出0,当脉冲源再次回到低电平对D触发器进行清零，锁存器输出又变为1,这时锁存器输出信号包含一个上升沿，从而加计数器工作，计数值加一；同理若是按动KeyB,则计数器收到计数脉冲时进行减计数。（二）控制电路上图中的右下角是控制电路，其作用是当最左侧或右侧灯亮时锁定A,B输入无效。最右边的与非门的输入分别是亮灯信号的非，这样当灯未亮时A,B的输出分别与1相与后又输入D触发器的时钟端与将A,B输出直接输入触发器时钟端是一样的。一旦任何一个灯亮起A,B的最终输出信号将一直为0,不能在锁存器后面产生上升沿电平，从而达到锁定A,B输入无效的目的。（三）计数器计数器最终需要控制17盏灯，利用计数值从OOOO-10000,故采用两个74LS193级联的方式计数。级联方式如右图。（四） 译码器利用138器应该采用3片138级联，但是由于10000的特殊性只需要2片138级联，直接利用U6的3号端口去控制最后一个灯。具体连接方式如下。U5的4输出引脚分别作为2片级联138的输入。并利用138对0-1111进行译码，在对应端口输出低电平，低电平经过非门后来控制对应灯的亮灭。灯的编号为0-16,因此，计数器的置数内容为8,由开关Space控制。（五） 电子绳电子绳的具体连接见附件电路图。其中0号灯和16号灯有一定的特殊性。16号灯在且仅在U6的3号引脚为1时亮，故可以直接将这个引脚接在16号灯上00号等若直接由译码器的0号引脚控制则会出现问题，即在计数器为16和0时均会亮，故对此译码器的引脚输出做一定的处理在对0号灯进行控制。控制电路如图。理论上讲只要满足计数器16时仅有16号灯亮即可，也U14A就是将译码器的0号输出与U6的3号端口进行或逻辑运算后作为原138的0号输出去控制灯。但实际调试发现译码器的输出滞后于用于修正的逻辑电路的输出，会使得0号灯有闪烁，结果计数器会多加一。故实际电路如上图中对3个引脚的输出作或运算，3个端口的输入分别是U6的3号端口,138的O号输出，U5的三号端口,（六） 计分电路从而消除O号灯的闪烁。真值表见附件部分。计分电路有两个，原理相同,仅对16号灯的计分器做分析。积分器采用74LS161计数器，计数器是下降沿触发，故用直接控制亮灯的信号的非来控制计数器计数。KCyD控制清零端，用来给计74LS161D数器清零。四、调试过程及结果分析电路绘制过程中在未接控制电路与计分器前进行了第一次调试，发现结果与理论完全相符，通过A,B开关能使亮灯左右自由移动。但此时并没有控制电路，当边缘灯亮时并不会锁定A,B输入无效，因此开始连接控制电路。控制电路要求当O号、16号灯亮时电路锁定，也就是说U6的3号引脚的非和138的O号输出任何一个为零，A,B都应该失效，最终设计电路如图。将A,B的输出信号先通过控制电路，再接回信号发生器。其后又连接计分器补全电路，后调试出现了16号灯亮时再进行清零开始下一局会导致O号灯的计分器自动加1,经过分析发现原因是138译码器的输出有滞后，结果导致清零后O号灯的输入经历了LOT的短暂跳变，未解决这个问题有引入U5的3号端口进行修正，保证清零时未出现不必要的计分。真值表及具体说明见附件。通过上述调试，电路已经可以完全实现实验要求。五、设计、安装及调试中的体会1.1 实验的设计首先需要有明确的思路，将大的电路细化为若干个功能模块，分别实现各个模块儿的功能，然后再考虑如何将各个模块的功能整合到一起。1.2 当思路清晰的时候就可以开始连接电路了。电路的连接应该按照流程图顺序，这样可以使连接的电路更加有条理，一旦有了错误也便于检查。1.3调试中很可能会出现意想不到的错误，在思路正确的情况下可以在尽可能少的对电路进行改动来解决问题。1.4线路的连接应当尽量整齐，有关系的线选取平行走线，这样可以突出其他一些比较孤立的连线，是电路图有层次，便于观察。六、参考文献1李月乔数字电子技术基础，中国电力出版社，20082李旭彦电子技术综合实验，中国电力出版社，2010华丹电力大¥课程设计（综合实验）报告附录（设计流程图、程序、表格、数据等）用于修正138译码器O输出端的真值表U6的3号端口记作AU5的3号端口记作B138译码器的O输出记作C输出为LABCLOOOOOO11O1O1O1111OO11O1111OX111XL一栏中X是因为在控制电路的作用下不可能出现对应的ABC,是无关项。卡诺图化简结果是L=A+B+C,实际电路用非门与与非门实现，见实际电路图。