拔河游戲機的邏輯電路設計和實現

郝亞洲　李文敏

該文的內容就是采用74LS00、74LS193、4線-16線譯碼器CC4514、74LS02、CC4518設計一個電子拔河游戲機,該游戲機具有整形、計數、譯碼、控制、復位等功能,設計原理簡單易懂,所用器件均為常用器件,整體設計容易實現。所設計的游戲機的游戲規則和真的拔河比賽規則相類似。該文很好的體現了數字電子技術的理論知識和實踐相結合的教學方式,培養學生工程設計能力和綜合分析問題、解決問題的能力。

拔河游戲機;74LS193;CC4514;CC4518

1.設計任務與要求

設計思路。給定實驗設備和主要元器件按照電路設計的各部分組成一個完整的拔河游戲機。

拔河游戲機共有15個發光二級管,開機后只有中間一個發亮,以此作為拔河的中心線,游戲雙方各持一個按鍵,迅速地,不斷地按動以產生脈沖,誰按的快,亮點向誰方向移動,每按一次,亮點移動一次,移到任一方終端二極管發亮,這一方就得勝,此時雙方按鍵均無作用,輸出保持,只有經復位后才使亮點恢復到中心線。用七段數碼管顯示勝者取勝的盤數。

任務與要求:設計一個模擬拔河游戲比賽的邏輯電路。電路使用15個發光二極管,開機后只有在拔河繩子中間的發光二極管亮。比賽雙方各持一個按鈕,快速不斷地按動按鈕,產生脈沖,誰按得快,發光的二極管就向誰的方向移動,每按一次,發光二極管移動一位。亮的發光二極管移到任一方的終點時,該方就獲勝,此后雙方的按鈕都應無作用,狀態保持,只有當栽判按動復位后,在拔河繩子中間的發光二極管重新亮。用七段數碼管顯示雙方的獲勝盤數。

2.總體設計方案

設計思路。該設計的主要任務是控制“電子繩”發亮的LED管由中點向速度快的一方移動,而阻止向另一方移動。用可預制的加/減計數器作主要器件,用計數器的輸出狀態通過譯碼器控制LED發亮。當向計數器輸入“加脈沖”時,使其作加運算而發亮的LED向增大的一方移動,相反,當輸入“減脈沖”時,發亮的LED向相反的方向移動。

當一局比賽結束,即發亮的LED移動某一方的終點時,由點亮該終點燈的信號使電路封鎖加/減脈沖信號的作用,既實現電路的自鎖,使加/減脈沖無效。同時,使電路自動加分。

控制電路部分應能夠控制由振蕩器產生的脈沖信號進入計數器的加/減脈沖輸入端,其進入方向由參賽雙方輸入的按鍵信號決定。

電路設計原理。拔河游戲機用15個電平指示燈排列成一行,開機后只有中間一個點亮,有以此作為拔河的中心線,游戲雙方各持一個按鍵,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。移到任一方終端指示燈點亮,這一方就得勝,此時雙方按鍵均無作用,輸出保持,只有經復位后才使亮點恢復到中心線。最后,顯示器顯示勝者的盤數。

可逆計數器74LS193原始狀態輸出4位二進制數0000,經譯碼器輸出使中間的一只電平指示燈點亮。當按動A、B兩個按鍵時,分別產生兩個脈沖信號,經整形后分別加到可逆計數器上,可逆計數器輸出的代碼經譯碼器譯碼后驅動電平指示燈點亮并產生位移,當亮點移到任何一方終端后,由于控制電路的作用,使這一狀態被鎖定,而對輸入脈沖不起作用。如按動復位鍵,亮點又回到中點位置,比賽又可重新開始。將雙方終端指示燈的正端分別經兩個與非門后接到2個十進制計數器CC4518的使能端EN,當任一方取勝,該方終端指示燈點亮,產生1個下降沿使其對應的計數器計數。這樣,計數器的輸出即顯示了勝者取勝的盤數。

本文詳細的講了拔河游戲的邏輯實現和物理實現,從而有助于學習數字邏輯的同學和業內人士對于這門學科的掌握更加的深入和直觀。

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