第一篇：数字逻辑电路课程设计,拔河游戏机

数字逻辑电路课程设计报告

拔河游戏机

摘要

1、任 务 与 要 求 : 电 子 拔 河 游 戏 机 是 一 种 能 容 纳 甲 乙 双 方 参 赛 或 甲 乙 双 方加 裁 判 的 三 人 游 戏 电 路。

由 一 排 LED 发 光 二 极 管 表 示 拔 河 的 的“ 电 子 绳 ”。

由 甲 乙 双 方 通 过 按 纽 开 关 使 发 光 的 LED 管 向 一 方的 终 点 延 伸，当 延 伸 到 某 方 的 最 后 一 个 LED 管 时，则 该 方 获胜，连 续 比 赛 多 局 以 定 胜 负。

显示器显示胜者的盘数。

2、基 本 要 求 如 下 ：

（1）

比 赛 开 始 时，由 裁 判 下 达 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）“ 电 子 绳 ” 到 少 由 15 个 LED 管 构 成，裁 判 下 达 “ 开 始 比 赛 ”的 命 令 后，位 于 “ 电 子 绳 ” 中 点 的 LED 点 亮。

甲 乙 双 方 通 过 按键 输 入 信 号，使 发 亮 的 LED 管 向 自 己 一 方 移 动，并 阻 止 其 向 对方 延 伸。

当 从 中 点 至 自 己 一 方 终 点 的 LED 管 全 部 点 亮 时，表 示比 赛 结 束。

这 时，电 路 自 锁，保 持 当 前 状 态 不 变，除 非 由 裁 判使 电 路 复 位。

3、方 案 论 证 与 设 计 电 子 拔 河 游 戏 机 是 一 种 能 容 纳 甲 乙 双 方 参 赛 或 甲 乙 双 方加 裁 判 的 三 人 游 戏 电 路。

由 一 排 LED 发 光 二 极 管 表 示 拔 河 的“ 电 子 绳 ”。

游 戏 双 方 各 拥 有 一 个 比 赛 时 使 用 的 按 钮 ,当 参 与者 不 停 的 按 动 按 钮 的 时 候 就 产 生 脉 冲 ,谁 快 产 生 的 脉 冲 就 多 ,这 样 由 甲 乙 双 方 通 过 按 扭 开 关 使 发 光 的 LED 管 向 一 方 的 终 点 延伸，双 方 通 过 按 扭 输 入 信 号，使 得 计 数 电 路 实 现 计 数 功 能，当延 伸 到 某 方 的 最 后 一 个 LED 管 时，则 该 方 获 胜，连 续 比 赛 多局 以 定 胜 负。

通 过 设 计 多 谐 振 荡 器 提 供 输 入 脉 冲，用 可 逆 计 数器，译 码 器，将 甲 乙 双 方 的 输 入 转 换 为 脉 冲，再 经 过 译 码，显示 译 码 器 和 七 段 数 码 管 实 现 电 路 的 记 分 功 能。

用 开 关 设 计 的 裁判 可 以 实 现 电 路 的 记 分 和 清 零 功 能。

目录概述………………………………………………………………………… ⑴

1.1 设计思想及说明 ……………………………………………………………⑴系统总体方案 及硬件设计 …………………………………………………… ⑸ 2.1 实验设备及各器件功能 ……………………………………………… ⑸～⑼ 2.2 设计步骤 ……………………………………………………………… ⑼～⑿ 2.3 实验电路框图 ……………………………………………………………… ⒀

2.4 作品介绍 …………………………………………………………………… ⒀3 心得体会 ……………………………………………………………………… ⒁ 4 参考文献 ……………………………………………………………………… ⒂

附 附 1 1 ：系统原理图 …………………………… ………………………………… ⒃

一

概述 1.1 设计思想及说明

电子拔河游戏机是一种能容纳甲乙双方参赛或甲乙双方加裁判的三人游戏电路。由一排 LED 发光二极管表示拔河的“电子绳”。游戏双方各拥有一个比赛时使用的按钮,当参与者不停的按动按钮的时候就产生脉冲,谁快产生的脉冲就多,这样由甲乙双方通过按扭开关使发光的 LED 管向一方的终点延伸，双方通过按扭输入信号，使得计数电路分别实现实现加减计数功能，当延伸到某方的最后一个 LED 管时，则该方获胜，连续比赛多局以定胜负。

通过设计甲乙通过输入单脉冲，用十进制可逆计数器实现加减，通过译码器显示译码器和七段数码管实现电路的记分功能，并实现双方赢盘数的自动统计。用开关设计的裁判可以实现电路的清零功能。

二

系统总体方案及硬件设计

2.1 实验设备及各器件功能1． +5v 直 流 电 源 ； 提 供 拔 河 游 戏 机 的 信 号 输 入，高 低 电平输 入，产 生 信 号。

2． 译 码 显 示 器 ； 将 十 进 制 数 字 信 号 转 化 成 模 拟 信 号，使输 出 比 赛 结 果。

3．逻 辑 电平开 关 ；使 能 端，在 每 场 比 赛 结 束 后 进 行 锁 定，在 下 场 比 赛 开 始 时 间 解 除 锁 定，使 比 赛 进 行 以 后 各 场。

4．4 线 － 16 线 译 码 /分 配 器 CC4511;将 二 进 制 数 字 信 号 转化 成 模 拟 信 号，使 发 光 二 极 管 在 与 到 高 电 势 时 间 发 光。

5．同 步 递 增 /递 减 二 进 制 计 数 器 CC40193；CP（u）为 递增 输 入 端，CP(d)为 递 减 输 入 端。

6． 十 进 制 计 数 器 74LS90;对 输 入 信 号 进 行 十 进 制 记 数，记 数 后 将 其 传 送 到 译 码 显 示 器 显 示。

7． 与 非 门 CC4011×3，与 门 CC4081.异 或 门 CC4030，电 阻 1 千 欧 姆 ×4，与 译 码 显 示 器、逻 辑 电平开 关、译 码 分 配器、同 步 递 增 /递 减 二 进 制 计 数 器、十 进 制 计 数 器 等 各 个 器 件构 成 整 个 拔 河 游 戏 机 设 备。

8． 九 个 发 光 二 集 管 及 导 线。

R 0(1)CP ACP B R 0(2)R 9(2)R 9(1)NCNC V CCQ A Q D Q B Q CGND1 2 3 4 5 6 714 13 12 11 10 9 8Q A Q D Q BQ CR 9(2)R 9(1)R 0(2)R 0(1)CP BCP A74LS90CP ACP BQ A Q D Q B Q CR 9(2)R 9(1)R 0(2)R 0(1)74LS90B、、74LS 90 管脚分布图2、利用集成功能组件设计计数电路74LS90

2.2

骤 设 计 步 骤

开 始 我 们 是 设 计 电 路 图 完 成 以 上 功 能，但 由 于 部 分 器 件 的缺 乏，而 用 现 有 器 件 实 现 电 路 功 能 相 对 较 复 杂。

而 且 由 于 按 照设 计 的 电 路 图，所 需 元 器 件 较 多，需 使 用 两 块 电 路 板，但 是 出现 了 两 块 电 板 的 电 压 不 匹 配，驱 动 不 足 等 问 题，同 时 线 路 较 复杂 使 得 排 查 的 工 作 也 很 难。

所 以 后 来 我 们 改 用 了 编 程 实 现。

编 程 原 理 概 要 ：

输 入 ：

甲，乙 和 裁 判 的 脉 冲

输 出 ：个 LED 发 光 二 极 管 输 入 ； 甲 的 赢 盘 数（4 位 二 进 制）；乙 的 赢 盘 数（4 位 二 进 制）； 在 程 序 内 部 实 现 根 据 裁 判，甲 乙 输 入 控 制 计 分，译 码 等 主 要 功能 程 序 设 计 中 的 几 个 关 键 问 题 ：

时 钟 信 号 问 题 ：

如 何 实 现 各 相 关 功 能 模 块 的 时 钟 同 步。

首 先 搞 清 楚，引 脚 定 义 中 寄 存 器 属 性 和 组 合 逻 辑 属 性 的 不 同。可 以 作 这 样 的 理 解 ：

寄 存 器 模 式 需 要 时 钟 信 号 的 控 制，来 一 个时 钟 脉 冲，发 生 一 次 改 变。

而 组 合 逻 辑 属 性 则 可 理 解 为 某 一 时刻 的 输 出 唯 一 决 定 于 此 时 其 输 入 的 各 变 量，而 且 可 以 认 为 这 种改 变 在 电 路 内 部 是 瞬 时 的，无 延 迟 现 象。

本 程 序 的 核 心 是 如 何 实 现 两 个 脉 冲 分 别 控 制 一 个 可 逆 计 数 器的 加 减 记 数，同 时 裁 判 脉 冲 能 对 计 数 器 进 行 重 置，以 及 重 置 之前 的 自 锁 功 能。

开 始 时 我 们 是 通 过 引 入 了 一 个 外 部 时 钟 信 号 CLK，可 逆 计 数 器的 时 钟 信 号 =CLK，这 样 就 可 以 实 现 甲，乙，裁 判 脉 冲 能 在 任 意时 刻 改 变 计 数 器 的 状 态，因 为 外 部 时 钟 脉 冲 是 始 终 不 断 的，所以 电 路 总 是 在 判 断 各 输 入 以 决 定 输 出。

但 是 碰 到 了 一 个 问 题 ：当 甲 只 按 了 一 下，LED 灯 直 接 跳 到 了 最 左 边，也 就 是 内 部 计 数器 一 下 减 到 了 0，而 不 是 按 一 下 只 减 1。

分 析 现 象，出 现 这 样的 问 题 就 是 由 于 外 部 输 入 的 CLK 信 号 的 频 率 为 1-100KHZ，也就 是 其 脉 冲 的 周 期 最 大 也 是 微 秒 级 的，甲，乙 的 脉 冲 是 不 可 能实 现 这 样 的 速 度 的。

例 如 甲 按 下 单 脉 冲 发 生 器 0.1 秒，而 技 术器 时 钟 已 经 过 去 100 以 上 的 周 期，也 就 是 说 计 数 器 减 了 100 次（当 然 只 减 了 4 电 路 就 自 锁 了）。

后 来 我 们 也 考 虑 过 通 过 分 频 将 高 频 信 号 分 频 成 低 如 几 HZ 的 低频 信 号，但 是 分 析 后 发 现 这 是 不 实 际 的，而 且 在 时 序 上 仍 然 存在 问 题。

因 为 即 使 时 钟 信 号 低 到 能 适 应 甲 乙 脉 冲 的 频 宽，但 是仍 会 因 为 周 期 过 大，电 路 反 应 过 慢，LED 移 动 缓 慢 的 缺 陷。

通 过 长 时 间 的 分 析，这 期 间 对 寄 存 器 和 组 合 逻 辑 模 式 的 电 路 内部 运 作 的 理 解 有 了 质 的 提 高。

得 出 了 以 下 的 最 终 解 决 方 案 可 逆 计 数 器 原 始 状 态 输 出 4 位 二 进 制 数 0000，经 译 码 器输 出 使 中 间 的 一 只 发 光 二 极 管 发 亮。当 按 动 A、B 两 个 按 键 时，分 别 产 生 两 个 脉 冲 信 号，经 整 形 后 分 别 加 到 可 逆 计 数 器，可 逆计 数 器 输 出 的 代 码 经 译 码 器 译 后 驱 动 发 光 二 极 管 点 亮 并 产 生位 移，当 亮 点 移 到 任 何 一 方 终 端 后，由 于 控 制 电 路 作 用，使 这一 状 态 被 锁 定，而 对 输 入 脉 冲 不 起 作 用。如 按 到 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 至 两 个二 － 十 进 制 计 数 器 的 加 计 数 端，当 任 一 方 取 胜，该 方 终 端 二 极管 发 亮，产 生 一 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。

1.计 数 器 可 逆 计 数 器 要 有 两 个 输 入 端，四 个 输 出 端，要 进 行 加 /减 计数，因 此 选 用 CC40193 双 时 钟 二 进 制 同 步 加 /减 计 数 器 来完 成。

2.整 形 电 路 CC40193 是 可 逆 计 数 器，控 制 加 减 的 CP 脉 冲 分 别 加 至5 脚 和 4 脚，此 时 当 电 路 要 求 进 行 加 法 计 数 时，减 法 输 入 端 CPd 须 为 高 电平；减 法 计 数 时，加 法 输 入 CPu 也 必 须 为 高 电平，若 直 接 由 A、B 键 产 生 的 脉 冲加 到 5 脚 或 4 脚，那 么 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 赛 不 能 正 常 进 行。

加 一 整 形 电 路，使 A、B 键 出 来 的 脉 冲经 整 形 后 变 为 一 个 占 空 比 很 大 的 脉 冲，这 样 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 一 次 键 都 有可 能 进 行 有 效 的 计 数。

整 形 电 路 是 由 两 个 与 门 CC4081 和 4个 与 非 门 CC4011 来 实 现 其 相 应 功 能。

3.译 码 电 路

选 用 4 线 － 16 线 CC4514 译 码 器。

译 码 器 的 输 出Q0~Q14 分 接 9 个 发 光 二 极 管，二 极 管 的 负 端 接 地，而 正 端 接译 码 器 ； 这 样，当 信 号 输 出 为 高 电平时 发 光 二 极 管 点 亮。

比 赛 准 备，译 码 器 输 入 为 0000，Q0 输 出 为 0，中 心处 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。

4.控 制 电 路 为 指 示 出 谁 胜 谁 负，需 用 一 个 控 制 电 路。当 亮 点 移 到 任 何一 方 的 终 端 时，判 该 方 为 胜，此 时 双 方 的 按 键 均 宣 告 无 效。此时 电 路 可 用 一 个 异 或 门 CC4030 和 一 个 与 非 门 CC4011 来 实现。将 双 方 终 端 二 极 管 的 正 极 接 至 异 或 门 的 两 个 输 入 端，负 极接 至 两 个 与 非 门 的 两 个 断 口，当 获 胜 一 方 为“ 1”，而 另 一 方 则为 “ 0”，异 或 门 输 出 为“ 1”，经 非 门 产 生 低 电平“ 0”，再 送 到 计 数器 的 置 数 端 PE，于 是 计 数 器 停 止 计 数，处 于 预 置 状 态，使 计数 器 对 输 入 脉 冲 不 起 作 用。

5.胜 负 显 示 将 双 方 终 端 二 极 管 正 极 经 与 非 门 后 的 输 出 端 分 别 接 到 两 个74LS90 计 数 器 的 A 端，74LS90 的 四 组 4 位 BCD 码 分 别 接 到实 验 装 置 的 四 组 译 码 显 示 器 的 A、B、C、D 插 入 口。当 一 方 取胜 时，该 方 终 端 二 极 管 发 亮，同 时 相 应 的 数 码 管 进 行 加 一 计 数，于 是 就 是 到 了 双 方 取 胜 次 数 的 显 示。

6.复 位

为 能 进 行 多 次 比 赛，需 要 进 行 复 位 操 作，使 亮 点 返 回中 心 点，可 用 一 个 开 关 控 制 CC40193 的 清 零 端 即 可。

胜 负 显 示 器 的 复 位 也 应 用 一 个 开 关 来 控 制 胜 负 计 数器 的 清 零 端 R,使 其 重 新 计 数。

2.3

实验电路

2.4

作品介绍

严 格 说 来，我 们 组 的 作 品 只 是 在 功 能 上 实 现 了 拔 河 机 的 拔河 功 能，虽 然 算 不 上 真 正 意 义 上 的 拔 河 游 戏 机，但 这 次 设 计 实验 不 失 为 一 次 有 意 义 的 挑 战。

本 作 品 为 数 字 电 子 产 品，准 确 而且 灵 敏 度 高，不 会 因 为 电 路 耗 能 或 模 拟 元 件 本 身 的 原 因 造 成 响应 缓 慢、准 确 度 低 等 缺 陷。

使 用 说 明 首 先，要 接 如 5V 的 直 流 电 源 使 电 路 通 电，使 用复 位 开 关 将 甲 乙 赢 盘 数 重 置，然 后，裁 判 按 下 开 始 将 程 序 内 部核 心 加 减 计 数 器 重 新 置 开 始 位，仪 器 便 可 开 始 工 作，用 甲 乙 两个 脉 冲 开 关 实 现 电 路 的 “ 拔 河 ”，当 某 端 的 最 后 一 个 发 光 LED管 亮 起 时，说 明 一 局 比 赛 结 束，通 过 按 下 裁 判 的 复 位 按 键 来 进行 下 一 场 比 赛，在 数 码 管 中 显 示 了 比 赛 的 结 果。

可逆计数器 按键 A B 整形电路 选择开关 译码器 取胜计数器 取胜显示 控制电路 中心点显示 复位

三

心得体会

此 次 电 子 系 统 设 计 中，我 们 投 入 了 最 大 的 热 情 和 精 力，从设 计 电 路 图，选 择 元 器 件，在 实 验 箱 上 组 合，每 一 个 过 程 都 经过 了 大 家 的 共 同 探 讨，其 过 程 中 出 现 了 不 少 的 问 题，我 们 没 有气 馁，没 有 退 缩，我 们 积 极 向 同 学 和 老 师 请 教，并 且 一 遍 又 一遍 的 重 复 实 践，直 到 我 们 期 望 的 结 果 实 现。

事 实 也 证 明 我 们 的努 力 没 有 白 费，认 真 严 谨 的 实习态 度 给 我 们 带 来 了 成 功 的 喜悦！

通 过 这 次 电 子 系 统 设 计，我 们 掌 握 了 设 计 一 个 数 字 电 路 的基 本 方 法 和 基 本 步 骤，实 际 解 决 了 设 计 中 出 现 的 问 题，增 强 了寻 找 问 题，解 决 问 题 的 能 力。

此 次 电 子 设 计 的 成 功 不 仅 帮 助 我们 更 好 地 掌 握 书 本 知 识，尤 其 重 要 的 是 增 强 了 我 们 的 自 信，培养 了 我 们 独 立 思 考 的 能 力。

严 格 说 来，我 们 组 的 作 品 只 是 在 功 能 上 实 现 了 拔 河 机 的 拔河 功 能，虽 然 算 不 上 真 正 意 义 上 的 拔 河 游 戏 机，但 这 次 设 计 实验 不 失 为 一 次 有 意 义 的 挑 战。

参考文献

[1] 阎石主编：《数字电子电路》，北京，中央广播电视大学出版社，1993 年 [2] 李国丽 朱维勇 《电子技术实验指导书》 中国科技大学出版社 [3] 蔡惟铮主编：《数字电子线路基础》，哈尔滨，哈尔滨工业大学出版社，1988 年 [4] 李 士雄、丁康源主编：《数字集成电子技术教程》，北京，高等教育出版社，1993 年 [5] 欧阳星明：《数字逻辑》华中科技大学出版社，2005 年 年3 月

K Ω附 2

系统原理图

＆

Cc40193

＆ ＆ ＆ ＆ ＆ ＆ ＆ ＆ ＆ ＆ =1 ＆ ＆ 日 日 日 日 Cc4511 D C B A Cc4511 D C BA Cc4511 D C B A Cc4511 D C B A

74LS90

Cc4514

74LS90

741LS90

74LS90 +5V +5V +5V

第二篇：拔河游戏机课程设计实验报告

课程设计说明书

课程名称：题

数字电子技术课程设计

班级： 姓名： 学号： 同组人：

目：拔河游戏机

设计任务书

一、设计题目

拔河游戏机

二、主要内容及要求

1．设计一个模拟拔河游戏比赛的逻辑电路。

2．电路使用15个发光二极管，开机后只有在拔河绳子中间的发光二极亮。

3．比赛双方各持一个按钮，快速不断地按动按钮，产生脉冲，谁按得快，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后，在拔河绳子中间的发光二极管重新亮。

5．用七段数码管显示双方的获胜盘数。

三、进度安排

1.认真思考和理解所选题目的有关要求，大致知道要求做什么。

2.根据实验的设计要求，到图书馆或上网查找相关的资料，了解拔河游戏机的工作原理。3.学习数字电路中触发器、计数器、译码显示器等单元电路的设计及综合应用，掌握逻辑电路的设计与测试方法，等。

4.综合相关的资料，设计实验方案。

5．根据所设计方案，用仿真软件进行电路仿真。6．根据要求撰写实验报告。

设计过程

一、设计任务分析

本课题的主要任务是让拔河游戏机的电平指示灯由中点向我方延伸，而阻止其向对方延伸。可以设想用可预置的加/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电平指示灯的显示状态。如当计数器进行加法计数时，发亮的电平指示灯向甲方延伸，相反，进行减法计数时，发亮的电平指示灯向相反方向移动。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。

二、总体方案设计

2．1 设计思路：

(1)本课题所设计的拔河游戏机由15个电平指示灯排列成一行，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，迅速地、不断地按动产生脉冲，谁按得快，亮点向谁方向移动，每按一次，亮点移动一次。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，只有经裁判复位后才使亮点恢复到中心线。(2)当一局比赛结束后,由点亮该终点灯的信号使电路封锁加减脉冲信号的作用.即实现电路自锁,使加家减脉冲无效。同时，使计分电路自动加分。

(3)控制电路部分应能控制由振荡器产生的脉冲信号进入计数器的加减脉冲的输入端，其进入方向则由参赛双方的按键信号决定。2．2 电路原理图：

2．3 电路工作原理：

可逆计数器74LS193原始状态输出4位二进制数0000，经译码器输出使中间的一只电平指示灯Y0点亮。当按动A、B两个按键时，分别产生两个脉冲信号，经整形后分别加到可逆计数器上，可逆计数器输出的代码经译码器译码后驱动电平指示灯点亮并产生位移，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。如按动复位键，亮点又回到中点位置，比赛又可重新开始。

将双方终端指示灯的正端分别经两个与非门后接到2个十进制计数器74ls160的使能端EN，当任一方取胜，该方终端指示灯点亮，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。2．4 各单元电路的设计： 1.编码电路的设计：

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。通过编码器来控制电平指示灯的显示，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：

2.译码电路：

由2个38译码器组成4线－16线译码器。译码器的输出Y0～Y15中选15个接电平指示灯，电平指示灯的负端接地，而正端接译码器；这样，当输出为高电平时电平指示灯点亮。比赛准备，译码器输入为0000，Y0输出为1，中心处指示灯首先点亮，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：

3.胜负显示：

由计数器74ls160和译码显示器构成。将双方终端指示灯正极经与非门输出后分别接到2个74ls160计数器的EN端，74ls160的两组4位BCD码分别接到实验箱中的两组译码显示器的8、4、2、1插孔上。当一方取胜时，该方终端指示灯发亮，产生一个上升沿，使相应的计数器进行加一计数，于是就得到了双方取胜次数的显示，若1位数不够，则进行2位数的级连。电路图如下

4.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。

74ls160的清零端RD也接一个电平开关，作为胜负显示器的复位来控制胜负计数器使其重新计数。其中74ls160功能表下表所示

5.仿真结果：

三、元器件的使用：

3．1元器件的选用：

74ls138 3线—8线译码器 2片 74ls160 同步十进制计数器 4片 74LS193 同步二进制可逆计数器 1片 74LS04 六非门

1片 电阻：

若干

电容

若干 发光二极管

15个 LED显示器

4个 3个 开关

四、总结

4．1 实验评价：

本课题所设计的拔河游戏机由15个电平指示灯组成“电子绳”，由可逆计数器74LS193构成编码电路，由译码器74ls138构成译码器电路，由计数器74ls160作为胜负的显示。但不难想象，73LS193可以由两片的74LS192组成16进制计数器所代替，这一点是可以改进的。还有电路的主体部分还可以用移位寄存器所代替，由于时间紧张，留待以后思考。4．2 心得体会：

这次的课程设计虽然短暂，但让我们学到了很多，那是课本上无法学到的。通过这次课程设计，我明白了理论与实践相结合的重要性，理论固然重要，但是实践才是检验真理的唯一标准，使我们加强了动手、思考和解决问题的能力，了解了一般电子电路的设计方法，培养了初步独立设计的能力。在设计过程中，通过查阅书籍和文献资料，进一步熟悉了常用电子器件的类型和特性，并掌握合理选用的原则，进一步掌握了电子仪器的正确使用方法。还记得在设计的时候曾经遇到过各种各样的问题，比如；在设计计数器时计数器并没有像我们想象的那样计数，经过了很多次的更改和尝试，我们才逐渐一步一步的接近最终结果，比如；触发器的运用还不怎么熟悉，对73LS193计数器的逻辑功能还是不怎么了解，对于自己基础知识还是不够扎实，实践经验还是比较缺乏，理论联系实际的能力还待急需提高。做课程设计同时也是对课本知识的巩固和加强，由于课本上的知识太多，平时课间的学习并不能很好的理解和运用，现在有些温故知新的感觉。

通过这次的课设，我觉得自己在数电的理论知识上，又成长了许多，也对芯片本身能与书本上的真正结合了起来，实验的成功让我收获了喜悦。同时，也让我明白了我们每一个人永远不能满足于现有的成就，我们应该在课堂中与实验中学会总结，学会自我认知，向着更高的目标努力，经过这次的课程设计,一方面加深了我对课本理论的认识,另一方面也提高了我的实验，操作能力，让我受益匪浅。

参考文献：

1、《电子技术基础 实验与课程设计》 高吉祥主编 电子工业出版社

2、《电子线路实验》(第二版)方建中主编 浙江大学出版社

3、《数字电路 设计与制作》 彭军译主编 科学出版社

4、《电子技术基础（数字部分）》第四版 康华光主编 高等教育出版社

5、《电子技术课程设计指导》 彭芥华主编 高等教育出版社 6网络

第三篇：拔河游戏机

拔河游戏机的设计

一、设计要求 1．设计一个模拟拔河游戏比赛的逻辑电路。

2．电路使用 9 个发光二极管，开机后只有在拔河绳子中间的发光二极亮。

3．比赛双方各持一个脉冲按钮，快速不断地按动按钮，产生脉冲，谁按得 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 无作用，状态保持，只有当裁判按动复位后，在拔河绳子中间的发光二极管重新亮。

二、设计方案 1.本课题所设计的拔河游戏机可由加减计数器进行计数并通过 4 线-16 线连接15 个电平指示灯排列成一行，开机之后计数器计数 0000，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，迅速地、不断地按动产生脉冲，谁按得快，亮点向谁方向移动，每按一次，亮点移动一次。移到任一方终端指示灯点亮，代表这一方获胜，此时双方按键均无作用，输出保持，只有经裁判复位后才使亮点恢复到中心线。

2.当一局比赛结束后,由点亮该终点灯的信号使电路封锁加减脉冲信号的作用.即实现电路自锁,使加家减脉冲无效。

3.设计总体框图

三、具体电路设 计及工作原理说明 1．实验器材 74LS193 加减计数器 4 线－16 线译码器 CC4514 74LS00 与非门 74LS08 与门 指示灯 +5V 电源 2.编码电路 由二进制同步可逆计数器 74LS193 构成，它有 4 个输入端，4 个输出端，能进控制按键编码电路（可逆计数器）

复位开关 A 译码器 整形电路(控制电路)（）指示灯

行加／减计数。通过编码器来控制电平指示灯的显示，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：

3.译码电路 由 4 线－16 线译码器 CC4514 构成。译码器的输出 Y0～Y15 中选出 9 个接电平指示灯（Y0～Y7、Y9～Y15），电平指示灯的负端接地，而正端接译码器；这样，当输出为高电平时电平指示灯点亮。

比赛准备，译码器输入为 0000，Y0 输出为 1，中心处指示灯首先点亮，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 4.整形电路 由与门 74LS08 和与非门 74LS00 构成。因 74LS193 是可逆计数器，控制加减的CP 脉冲分别加至 5 脚和 4 脚，此时当电路要求进行加法计数时，减法输入端 CPD 必须接高电平；进行减法计数时，加法输入端 CPU 也必须接高电平，若直接由 1、0键产生的脉冲加到 5 脚或 4 脚，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 1,0 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：

5.原理说明 开机后只有中间一个点亮，以此作为拔河的中心线，游戏双方各持一个按键，迅速地、不断按，加减计数器产生脉冲。拔河游戏机需要使用 9 个发光的二极管排列成一行，开动产生脉冲，谁按得快亮点向谁的方向移动，每按一次亮点移动一次。移动到任意一方的终端二极管点亮，这一方就取得了胜利。此时双方的按键均不起作用，输出保持，只有经复位后才使亮点恢复到中间。

总体原理电路图如下：

四、测试结果 裁判控制开关 A 打到低电平（中间线指示灯亮）比赛开始，两选手分别控制开关 1、0，加减计数器开始计数，哪方的脉冲频率高，指示灯亮点向哪方移动。当亮点移动到首或尾时，比赛结束。此时加减计数器的电路被封锁，1、0 控制的脉冲没有作用，指示灯亮点保持这时的状态，可显示出胜利的一方。裁判将开关 A 打到高电平，亮点再次回到中间线。当再次打到低电平，比赛再次开始。

电路图：

（未开始拔河时，中间的灯亮）

（开始拔河后，灯向按得快的那一方移动）

（移到任一方终端二极管发亮，这一方就得胜，控制按键不再起作用）

（结束游戏后，按复位键 A 复位，中间的灯再次亮起，又可以开始拔河游戏）

五、总结

在本次的课程设计中，通过选题的要求，我自己找材料，分析，设计等，掌握了一些软件的操作方法，这位以后的学习做了铺垫。整个设计实现了从单一的理论学习到解决实际问题的转变。通过这次课程设计，我最大的收获是提高了自身的动手能力，培养了我的解决问题的能力。

拔河游戏机共有 9 个发光二级管，开机后只有中间一个发亮，以此作为拔河的中心线，游戏双方各持一个按键，迅速地，不断地按动以产生脉冲，谁按的快，亮点就向谁的方向移动，每按一次，亮点移动一次，移到任一方终端二极管发亮，这一方就得胜，此时双方按键均无作用，输出保持，只有经复位后才使亮点恢复到中心线。

本实验通过设计多谐振荡器提供输入脉冲，用可逆计数器，译码器，将甲乙双方的输入转换为脉冲，再经过译码实现电路的指示功能。用开关设计的裁判可以实现电路清零功能。

在设计中需要分步实现不同的功能，编码功能、整形功能等等，在不同功能设计中需要使用不同的元件，根据元件的物理属性来实现该功能。

第四篇：大连海事大学数字逻辑电路课程设计实验总结报告

数字逻辑电路课程设计实验总结报告 题目一：用J-K触发器设计13进制加法计数器

一、设计过程：参见设计实验报告（真值表，卡诺图）。

二、逻辑电路图：

三、电路图描述：

4个J-K触发器同步接法，每一位J-K触发器的输出端经与非门与灯泡连接（具体c参见设计报告卡诺图下表达式），4个小灯泡代表4位2进制数，左边为高位，右边为低位，小灯泡的亮、灭分别代表“1”，“0”。

四、实验结果：

小灯泡由“灭灭灭亮”依次到“亮灭亮灭”，然后到“灭灭灭灭”，代表“0001”依次累加到“1010”然后清零为“0000”，实现0~12，模13加法计数器。

题目二：用74LS194实现M=10序列为1100110101

一、设计过程：参见设计实验报告。

二、逻辑电路图：

三、电路图描述：

由74LS194双向移位寄存器产生M=10的1100110101。由Q3,Q2,Q1,Q0代表194四位输出端。灯的亮灭代表10，最右边的灯代表F，即代表所产生的序列。

四、实验结果

Q3，Q2，Q1，Q0从“1100”到“1110”成一循环，F的值与之依次对应。参见设计报告真值表。

题目三：用74LS163设计0~98以内的数显电路。

一、设计过程：参见设计实验报告

二、逻辑电路图

三、电路描述：

两位74LS163芯片分别代表56进制高地位。低位需要在9即“1001”，以及高位为5（“0101”）、低位为5（“0101”）两个状态清零，通过与非门控制。高位仅在5时（“0101”）时清零。

四、实验结果

从“00”开始计数直到“55”清零。

题目四：用74LS163和74LS151设计M=10序列为0011001101序列

一、设计过程：参见设计实验报告

二、逻辑电路图

三、电路描述：

由74LS163,74LS151两个芯片组成。163芯片四位输出端“QD,QC,QB,QA”通过降维（参见设计报告）与151ABC三位输入端项链。151的8位置数端所置的数由降维卡诺图（参见设计报告）确定，从M0到M7分别为：0101‘Q0’111。通过163计数，再由151译码实现所设计序列。

四、实验结果：

结果与真值表一一对应，产生了0011001101的序列信号。真值表参见设计报告。

题目五：用74LS160设计电子表，要求：显示时分秒，有校时、校分功能。

一、设计过程：参见设计实验报告

二、逻辑电路图：

三、电路图描述：

因为电子中有时分秒三位，分别为24进制，60进制，60进制。所以使用6个160

芯片分别作三个计数器级联做成电子钟。分位，秒位均为六十进制，且160为模

10计数器，所以在设置清零信号时不用考虑低位，只需考虑高片应在6（0110）时

清零且进位。时位为24进制，故低位应在9（1001）以及高位为2（0010）同时低

位为4（0100）时清零。整个电路为异步接法，由秒位的低位一次上产生进位信号。调时调分功能由一个单刀双掷开关和一个脉冲按键串联而成。设置脉冲按键的两端 使之按一下即输出一个高电平，调时时先将单刀双掷打到与脉冲按键串联，按一个按键产生一个高电平，数码管低位记一次数，实现调试功能。

四、实验结果：电子表从00:00:00开始计时，到23:59:59清零。

题目

六、交通信号控制灯（选做）

一、设计过程：见设计实验报告

二、逻辑电路图：

三、电路描述：

由数码管，红绿灯，160加法计数器，192减法计数器构成。160为控制芯片，控制红绿灯以及192减法计数器。192减法计数器实现倒计时并由数码管显示。设计思路详见（设计报告）。

四、实验结果：

主路红灯时，支路绿灯，倒计时35S.主路红灯时，支路黄灯，倒计时5s 主路绿灯时，支路红灯，倒计时45s 主路黄登时，支路红灯，倒计时5s。

总结：

1.你在设计和试验中遇到什么问题？

答：在刚开始的设计过程中对数逻理论课程中的一些知识点会有生疏和遗忘，导致刚开始设计时会有无从下手的感觉，但是看一看教材参考书可以很快熟悉起来。还有对一些芯片功能不熟悉，导致设计起来走了很多弯路，不过从网上，教材，可以找到芯片相应的功能表，对设计有很大的帮助。在做交通信号控制灯设计实验时，遇到很大的问题。首先是设计思路不清晰，不知道需要用什么芯片完成所需要的功能，找到所需芯片了，连线也有一些问题，但是经过相关资料的查阅总能解决，只是时间问题。在实验的最后调试过程中，遇到了毛刺影响控制电路对计数器置数额现象，这个问题耽误了整个实验的进度，因为修改方案就意味着抛弃现有控制电路，而且并不能保证新的控制电路不会出现类似现象，所幸的是在最后老师的指导下，用反演律将逻辑表达式做出变形，在仿真电路上将与门换成或非门，使问题得到解决，节省了大量时间。

通过本次试验，我对理论有了更深入的了解与掌握，基本掌握了，上学期数逻课程中所涉及的大部分逻辑器件，并将理论运用到实践，印象深刻，此外还对自主学习，自

主设计，自主研究有了一定的经验。在连接实物图中，反复尝试，仔细操作的也培养了我们的的细心也耐心。而在自主设计的交通信号灯电路时，晚上找芯片找设计思路，反复尝试，反复修改方案直到笔记本没电，晚上睡觉做梦都在连电路，大清早起来重新理思路，从真值表、卡诺图、状态转移图重新一步一步做，着实体验了一把攻关的状态，使我在精神意志品质上有了显著地提升。2.上述题目难易程度如何？

相对来说难度不是太大。但是自主设计题目没有具体要求，使设计时没有大方向，难度全看自己的设计方案。

第五篇：《数字逻辑电路》课程教学大纲

《数字逻辑电路》课程教学大纲

第一章 数制与编码

在数字电路和计算机中，只用0和1两种符号来表示欣喜，参与运算的数也是由0和1构成的，即二进制数。考虑到人类计数习惯，在计算机操作时，一般都要把输入的十进制数转换为二进制数后再由计算机处理；而计算机处理的二进制结构也需要转换为便于人类识别的十进制数然后显示出来，因此，需要学习不同的数值及转换方法。

通过这一章的学习，学习者要理解数字电路的特点以及几种数制之间的转换方法 进一步学习后续内容打好基础；

本章的主要教学内容（教学时数安排：8学时）： §1.1 概述

§1.2 数制与编码 §1.3 编码

第二章 逻辑代数

本章主要介绍逻辑代数的基本定理和定律，常用公式及三大规则（代入、反演、对偶）。

通过本章的学习熟悉逻辑代数的各种表示方法（真值表、表达式及逻辑图等），理解各种逻辑门的图形符号，理解最小项的基本概念及标准与或式的表示方法。掌握逻辑代数变换技巧及逻辑代数化简方法。

本章的主要教学内容（教学时数安排：8学时）： §2.1 逻辑代数的基本概念 §2.2 逻辑代数的运算法则 §2.3 逻辑代数的表达式 §2.4 逻辑代数的公式简化法

第三章 门电路

本章介绍典型TTL集成电路的基本工作原理，典型TTL与非门主要外部特性（电压传输特性、输入特性、输出特性），OC门和TS门的图形符号及逻辑功能，及其正确应用的注意事项。

要了解典型TTL集成电路的基本工作原理，要求掌握典型TTL与非门主要外部特性（电压传输特性、输入特性、输出特性），熟悉一些主要参数，理解OC门和TS门的图形符号及逻辑功能，了解其正确应用及注意事项。了解MOS门电路（特别是CMOS门电路）的构成，熟悉逻辑特性。

本章的主要教学内容（教学时数安排：8学时）： §3.1 概述

§3.2 体二极管和三极管的开关特性 §3.3 分立元件门 §3.4 TTL集成门

§3.5 其他类型的双极型集成电路 §3.6 MOS集成们

第四章 组合逻辑电路

本章主要介绍了掌握组合逻辑电路的分析方法，一些常用的组合逻辑电路，如加法器、数据选择器、数据分配器等，以及半导体数码管的基本结构和引脚符号的含义，组合逻辑电路的竞争冒险现象。

通过本章的学习，要掌握组合逻辑电路的分析方法，以识别给定电路的逻辑功能，能设计一些简单的，常用的组合逻辑电路，掌握编码器、译码器的基本概念及应用方法，了解半导体数码管的基本结构和引脚符号的含义，了解加法器、数据选择器、数据分配器的基本原理和应用，了解组合逻辑电路的竞争冒险现象。

本章的主要教学内容（教学时数安排：8学时）： §4.1 概述

§4.2 若干常用的组合逻辑电路

§4.3 基于Verilog HDL的组合逻辑电路设计 §4.4 组合逻辑电路的竞争——冒险现象

第五章 触发器

本章主要介绍了基本RS触发器的组成、工作原理、逻辑功能及逻辑功能的描述方法，还有同步触发器的电路结构，逻辑功能，主要介绍了边沿JK触发器、T触发器、维持阻塞D触发器集成JK、D触发器。

通过本章的学习，要理解掌握基本RS触发器的组成、工作原理、逻辑功能及逻辑功能的描述方法，了解同步触发器的电路结构，熟记其逻辑符号、逻辑功能，并会熟练运用，掌握主从JK触发器、T触发器、维持阻塞D触发器的逻辑符号，逻辑功能；掌握集成JK、D触发器的使用常识。

本章的主要教学内容（教学时数安排：8学时）： §5.1概述

§5.2 基本RS触发器 §5.3 钟控触发器 §5.4 集成触发器

§5.6 触发器之间的转换

§5.7 基于Verilog HDL的触发器设计

第六章 时序逻辑电路

本章主要介绍了时序逻辑电路的概念及与组合逻辑电路的区别，寄存器的电路组成、常见类型及逻辑功能，以及时序逻辑电路的分析方法和设计方法，重点介绍了常见的二进制、十进制计数器工作原理及功能，集成寄存器、计数器的工作原理与设计方法。本章是本课程的重要部分。

通过本章的学习，掌握时序逻辑电路的概念及与组合逻辑电路的区别，掌握寄存器的电路组成、常见类型及逻辑功能，熟练掌握时序逻辑电路的分析方法和设计方法，掌握常见的二进制、十进制计数器工作原理及功能，了解集成寄存器、计数器的使用常识。

本章的主要教学内容（教学时数安排：8学时）： §6.1 概述

§6.2 数码寄存器和移位寄存器 §6.3 计数器 §6.4 基于Verilog HDL的时序逻辑电路的设计

第七章 脉冲单元电路

本章主要介绍脉冲波形的主要参数，555定时器、单稳态触发器、施密特触发器、多谐振荡器的电路组成、工作原理以及各种触发器的应用。

通过本章的学习后，要掌握脉冲产生和变换电路的调试方法熟悉脉冲波形的主要参数，掌握单稳态触发器、施密特触发器、多谐振荡器的电路组成和工作特点，掌握555定时器的功能。

本章的主要教学内容（教学时数安排：6学时）： §7.1 概述

§7.2 施密特触发器 §7.3 单稳态触发器 §7.4 多谐振荡器

第八章 数模和模数转换

本章主要介绍了 A/D与D/A转换电路的概念及A/D与D/A转换的区别，A/D与D/A转换电路组成、常用参数、分辨率和误差。

通过本章的学习后，要掌握A/D与D/A转换电路的概念及A/D与D/A转换的区别，掌握A/D与D/A转换电路组成、常用参数、分辨率和误差，熟练掌握转换的使用环境和特定型号。

本章的主要教学内容（教学时数安排：6学时）： §8.1 概述 §8.2 数模转换 §8.3 模数转换

第九章 程序逻辑电路

半导体存储器是程序逻辑电路中的主要组成部分。本章主要介绍了程序逻辑电路的结构和特点，然后系统的介绍了半导体存储器的工作原理和使用方法。

通过本章的学习后，要了解程序逻辑电路的结构和特点，并掌握半导体存储器的工作原理和使用方法

本章的主要教学内容（教学时数安排：4学时）： §9.1 概述

§9.2 随机存储器 §9.3 只读存储器

§9.4 程序逻辑电路的应用

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