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74LS148+74LS283+74LS194射击自动报靶器设计

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ID:314651 发表于 2018-9-15 21:26 | 显示全部楼层 |阅读模式
目录              2
第一章设计任务与要求              3
第二章方案设计与论证              3
2.1电路的原理框              3
2.2 方案              4
第三章 单元电路设计与参考计算              4
3.1开关模拟环数取样信号电路设计:              4
3.2优先编码器单元电路的设计              5
3.3计数器和CP脉冲单元设计              6
3.4加法器单元设计              7
第四章总电路工作原理及元器件清单              8
4.1 总电路原理              8
4.2电路完整工作过程描述              8
4.3元件清单              9
第五章仿真调试与分析              9
第六章 总结              10
参考文献              10

射击自动报靶器

一、设计任务与要求

(1)、用11个开关信号模拟器环数取样信号,分别表示(1、2、3、4、5、6、7、8、9、10)环其中0表示没射中,每次射击完毕后立刻显示环数

(2)、每个人可以射击5次,5次后射击次数自动清零,表示此人不能再射击。

(3)、自动统计累计环数并显示。

(4)、自动统计中靶次数并显示。


二、方案设计与论证

    射击自动报靶器包括编码器,译码器,加法器,计数器,寄存器,门电路等一些基本元件组成。

2.1电路的原理框

0.jpg
图1射击自动报靶原理图

2.2方案:

(1)选用十一个开关,分别代表打靶成绩:0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10环,其中10环用A表示。

(2)选用74LS148优先编码器,将两个编码器、非门和与非门连成16-4线优先编码器,对十一个模拟信号进行编码。

(3)计数器电路为射击次数计数先74LS161计数器,射击次数部分用反馈置零法接成5进制计数器,并用十一个开关模拟信号用组合逻辑电路连成CP脉冲,当第五次射击完成立即清零。

(4)用3个74LS283全加器连接成加法器电路,实现对五射击靶数的累加。

(5)用2片74LS194四位寄存器,对加法电路的每次输出结果进行寄存。

选用译码器对单次靶数、射击次数、中靶总数成绩进行显示。

(6)用译码器对单次靶数、射击次数、中靶总此数成绩进行显示。


三、单元电路设计与参数计算

3.1开关模拟环数取样信号电路设计:

                    

图2开关

   该单元利用开关来模拟数字电路中的高电平与低电平,高电平用二进制数1表示,低电平用二进制数0表示。因此用十一个开关来模拟高低电平,并送入芯片74LS148优先编码器进行编码。从而达到了模拟打靶环数的目的。

3.2优先编码器单元电路的设计:

  

图3优先编码器单元电路



该单元电路用到两片74LS148优先编码器,将第一片的EO’接第二片的EI’端,则只有当第一片没有编码输入时,第二片才能工作,这样就把两片74LS148进行了优先权排队,第一片的优先权高于第二片。由于每片74LS148本身已经对它的8个输入端按优先权高、低进行了排队,所以就形成了16-4优先编码器。输出最高位则由第一片的GS’产生。

3.3计数器和CP脉冲单元设计:

              

图4计数器和CP脉冲单元电路


射击次数计数部分的CP脉冲是由十一个开关模拟信号通过组合逻辑电路连接而成的,这个CP脉冲同时也是一个74LS161寄存器的CP脉冲。将计数器用反馈置零法连接成5进制计数器,其他没有引脚接相应的高低电平。这样射击次数的功能就能实现了。


3.4加法器单元设计:

图5加法器单元设计电路

  加法器电路是由三个74LS283全加器组成的一个十进制的四位串行进位加法器电路,其输入为由寄存器寄存的当前射击环数总分和当前单次射击得分。又因为该全加器为十六进制,于是对其输出进行判断:数值小于9的,在第三个全加器上加0保持数值不变输出到数码管。否则进行加6的运算得到十进制的效果后再输出。这样就实现了对射击环数的累加。寄存器部分则用了两个74LS194对加法器的每次结果进行寄存,在CP脉冲的每个上升沿寄存器的每人更新一次。

  此组合逻辑电路是为了实现二进制数到八位8421BCD码的转换而设计的。从而可以实现用两个译码器来显示总成绩。


四、总电路工作原理及元器件清单

4.1总原理图:

图6总原理图

4.2电路完整工作过程描述:

      打开仿真,电路开始工作后,由开关控制输出模拟的环数取样信号,每次打开一个开关,输出一组二进制代码和一个由处理产生的CP脉冲。这组代码经过16-4线优先编码器进行编码输出,然后在译码器上显示出这次射击环数,这就是单次射击的环数。由开关模拟的环数取样信号处理而形成的CP信号则直接对统计射击次数的计数器起作用,同样也是每个下降沿来计数加一。这个CP信号还通过与两个74LS194寄存器的CLK相连,从而控制寄存器内容的更新,每一个上升沿更新一次。

     优先编码器产生的四位二进制代码将输入到寄存器中,再有寄存器输出到加法器进行相加,相加后的结果再进行是否大于9的监测,小于就保持不变输出,大于则进行加6运算再输出,输出结果显示在数码管上。

4.3元件清单:

元件型号
数量
备注
74LS161
1
计数器
BUTTON
11
模拟打靶环数
74LS283
3
全加器
7SEG-BCD
4
数码管
74LS194
2
寄存器
74LS148、7442
3
译码器
74LS147
1
编码器
AND、NAND、OR
8
各路电门

  图七 元件清单


五、仿真调试与分析

  图八 仿真效果

用十一个按键模拟打靶信号,由上到下为0-10环。模拟射击得到不同的环数,再由数码管显示打靶情况:

   1、红色数码管显示打靶次数。由设置好的五进制计数器获得脉冲改变输出得到射击次数。

  •        绿色数码管显示当次打靶环数。按下模拟开关后由两片编码器接收信号,

同时输出到绿色数码管,显示出当次靶数。

  •        蓝色数码管显示当前打靶总环数。加法器接收一片寄存器暂存的当次靶

数和当前总靶环数进行加法运算后输出寄存器暂存和输出到蓝色数码管显示总靶数。


六、结论与心得

通过这次的课程设计我们学到许多的东西。我们发现想法和现实其实是有很多不一样的,只有真正去试验过才会知道其中的不同,会发现原来很多靠想象靠计算很难计算得到的地方。

在第一次试验的时候,我们直接把得到的数据输入加法器进行运算后再寄存,按照思路这原本是没问题的,结果却因为寄存器错开了接收脉冲的时间导致无法暂存数据进而无法进行正常的数据累加。后来修改好这个问题后又发现数码管在计算总分时无法正常进位,于是只能不停地重复试验,一点一点地检查每一个输出和输入,终于发现了是因为所用的加法器是十六进制的,又不停地查阅课本终于修改好电路达到了显示十进制的效果。

这整个过程无疑是艰辛的,但也正因为一次次的试验,才使得我们更加巩固了书本的知识,学到了新的学问并且提高了动手的能力,明白了实践的可贵!


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