仿真原理图如下(Multisim仿真工程文件可到本帖附件中下载)
总电路图
功能
一、基本功能:
1. 设计一个模拟拔河游戏比赛的逻辑电路
2. 使用15个发光二极管表示绳子,开机后只有最中间的发光二极管亮。
3. 比赛双方各持一个按钮,快速不断地按动按钮,产生脉冲,谁按的快,发光的二极管就向谁的方向移动,每按一次,发光二极管移动一位。
4. 亮的发光二极管移到任一方的终点时,该方就获胜。此后双方的按钮都应无作用,状态保持,只有当裁判按动复位开关后,在拔河绳子中间的发光二极管重新亮。
5. 用数码管显示双方的获胜盘数。
二、 扩展功能:
1. 获胜方,有LED指示,如闪烁或各种花样。
2. 显示双方的时间,精确到0.01秒。
1.2 设计思路
首先,当比赛开始时,裁判下达命令后(复位键),双方才可以输入脉冲信号(按动按钮),当一局比赛结束后(二极管闪烁),双方再输入信号将无效,需要裁判复位使中间的二极管重新发光(复位键),双方才可以再一次开始比赛。“电子绳”由15个发光二极管构成。最终,哪一方获胜场数多就是获胜方(数码管显示各自胜利场数)。同时,比赛过程将计时(通过数字跑表实现)。
电子拔河游戏机的电路设计图如图所示。
3 电子拔河游戏机的模块化设计 3.1控制电路 图所示电路,开关控制电路主要控制三个按键的工作状态。其中开关J1、J2用于模拟参赛双方,为方便用键盘进行控制,设置开关J1、J2这两个开关的控制键为“A'键和“B"键,即Key= A和Key=B。如此,不论按键A还是按键B,每按下一次, LED灯向己方移动一次。当LED发光管移动至最左端或者最右端的时候,这时比赛结束,LED发光管的状态以及数码管的显示状态都不能再改变。只有再按开关J3,使二极管复位才能进行下一场比赛。 3.2计数电路
假设初始值为0,A键按下计数器加1,B键按下计数器减1,用加法和减法的思想来控制LED发光管的左移和右移。基于需要加减同时使用的情况,选用集成同步二进制可逆计数器74193。A键接DOWN端口,按下时,向发送减法脉冲,执行减法操作;B键接UP接口,向40193发送加法脉冲,执行加法操作。 3.3译码电路
3.4二极管显示电路
当LED发光管移动至最左端或者最右端的时候,这时比赛结束,LED发光管的状态以及数码管的显示状态都不能再改变。正常比赛状态下,两边同为高电平,7408与门输出为高电平。当A或者B胜利时,最左端或者最右端一位为低电平,这时与门输出为低电平,按键A,B均失效。 3.5LED闪烁电路 555定时器是一种集成电路芯片,常被用于定时器、脉冲产生器和振荡电路。555可被作为电路中的延时器件、触发器或起振元件。 3.6胜负场数显示电路 74160是十进制异步清零计数器。
3.7计时电路
电路通过一个7411三输入与门来输入脉冲信号。输入接最左边LED灯、最右边LED灯和矩形脉冲。输出端接到74160的CLK输入脉冲端。当正常比赛时,三个输入均为1,则与门输出为矩形脉冲,计时器开始工作。当有任意一方获胜时,与门有一个输入为0,则输出为0,计时器停止计时。 由秒进位到分,进制为60,所以通过反馈置数法控制秒的部分进制为60. 电路还连接一个开关用以使计数器清零。
4电子拔河游戏机的仿真实验 4.1 总电路图
4.2红队胜利 当裁判宣布开始后,电路开始工作。当游戏中红队胜利时,电路图如图所示。 其中LED1是闪烁的。 红队获胜场数 数加1。
计时器显示用时。
4.3绿队胜利 当一方胜利后,裁判按下复位键,然后开始下一局,当绿队胜利时,电路如图所示。 其中LED15是闪烁的。
绿队获胜场数 数加1。
计时器显示用时。
5心得体会
在这次设计,我收获了很多。在最开始的选题都经历了不少难题。一开始我打算做数字钟的仿真,最终却因为仿真功能难以实现、仿真屡屡出现问题而放弃。在数字钟的实验中花费了大量的时间,结果却不尽人意,但是也为我这个拔河游戏机提供了思路与帮助。在这个实验中,计时电路部分就是借助数字钟电路中的部分电路才得以实现。但是和数字钟实验一样,因为是仿真的原因,数码管显示没那么快,1s变换100次并不显示,所以实验中误差还是比较大的。这也是电路里的一大缺憾。
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