【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 態(tài)，禁止選手進(jìn)行搶答。同時(shí)，門G1處于關(guān)門狀態(tài)，封鎖CP信號(hào)，使定時(shí)電路保持00狀態(tài)不變，從而實(shí)現(xiàn)功能（3）的要求。74LS121用于控制報(bào)警電路及發(fā)聲的時(shí)間。二、電子拔河游戲機(jī)設(shè)計(jì)1 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求 基本功能（1）設(shè)計(jì)一個(gè)電子拔河游戲機(jī)，可容納甲乙雙方參賽或甲乙雙方加裁判的三人游戲電路。由一排LED發(fā)光二極管表示拔河的“電子繩”。由甲、乙二人通過(guò)按鈕開關(guān)使發(fā)光的LED管向自己一方的終點(diǎn)移動(dòng)，當(dāng)亮點(diǎn)移到任何一方的終點(diǎn)時(shí)，則該方獲勝，連續(xù)比賽多局以定勝負(fù)。（2）設(shè)一個(gè)裁判按鍵, 供裁判宣布新一輪游戲開始. 裁判按鍵后, 兩個(gè)競(jìng)賽按鍵才有效，同時(shí)將中間的發(fā)光二極管點(diǎn)亮（繩子中心居中）。安排15個(gè)發(fā)光二極管模擬繩子。（3）設(shè)兩個(gè)競(jìng)賽按鍵供二人游戲使用，每按動(dòng)一次，產(chǎn)生一個(gè)脈沖，使計(jì)數(shù)器加1 或減 1 ，計(jì)數(shù)器經(jīng)過(guò)譯碼后 ，繩子中心相應(yīng)地移動(dòng)一次。此處注意：如一方在按鍵或松開按鍵時(shí)，要保證另一方能正常工作。（4）當(dāng)繩子中心（點(diǎn)亮的發(fā)光二極管）移到任一端，結(jié)束游戲。同時(shí)，要鎖住計(jì)數(shù)脈沖，競(jìng)賽按鍵無(wú)效， 并產(chǎn)生一計(jì)分脈沖。 擴(kuò)展功能安排兩個(gè)計(jì)分計(jì)數(shù)器及譯碼，顯示電路，實(shí)現(xiàn)計(jì)分，記錄雙方獲勝的次數(shù)。2 設(shè)計(jì)原理乙贏甲贏1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15（1）電子繩由15個(gè)發(fā)光二極管組成。（2）兩個(gè)人分別用兩個(gè)按鈕向4位二進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器送加減脈沖，動(dòng)作快者將獲勝。（3）按鈕輸入需要防抖，并整成窄脈沖。（4）為防止一方按住按鍵不放而使計(jì)數(shù)器無(wú)法對(duì)另一方脈沖計(jì)數(shù)，要使計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值對(duì)應(yīng)點(diǎn)亮對(duì)應(yīng)相應(yīng)的燈，需要用譯碼器（用154或138），如用138，需要兩片，要考慮如何配合。整形甲方乙方整形防抖電路窄脈沖窄脈沖加減可逆計(jì)數(shù)器控 制（5）任一方勝出，應(yīng)阻止計(jì)數(shù)脈沖繼續(xù)輸入，并為勝出方加分。勝出條件的判別可從譯碼器獲得，也可從計(jì)數(shù)器獲得。（6）停止計(jì)數(shù)可鎖住計(jì)數(shù)脈沖，也可直接停止計(jì)數(shù)器。（7）勝出次數(shù)記分，甲乙各用一位十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，通過(guò)獲勝判別給出計(jì)數(shù)脈沖。（8）設(shè)置一裁判鍵來(lái)啟動(dòng)新一輪比賽，需要完成的任務(wù)是，為計(jì)數(shù)器置初值（使電子繩亮點(diǎn)位于中心），同時(shí)開放甲乙雙方的脈沖輸入（防止強(qiáng)按）。計(jì)數(shù)器譯碼器甲記分器控制器電子繩甲方裁判初態(tài)命令乙記分器乙方加減鎖住計(jì)數(shù)脈沖3 設(shè)計(jì)分析 按鍵防抖及窄脈沖形成可以用RS觸發(fā)器作為防抖電路，將信號(hào)通過(guò)三個(gè)非門，再將此信號(hào)與原信號(hào)通過(guò)一個(gè)與非門，將其整合成窄脈沖。 譯碼用74LS192雙時(shí)鐘方式的十進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器來(lái)進(jìn)行脈沖信號(hào)的加減。用74LS154 構(gòu)成4線16 線譯碼器來(lái)對(duì)計(jì)數(shù)器信號(hào)進(jìn)行譯碼，并通過(guò)高低電平輸出。 按鍵鎖定及獲勝計(jì)分一方勝利后1或15號(hào)輸出為低電平，然后與之前的AB信號(hào)同時(shí)通過(guò)與非門，則脈沖信號(hào)變成低電平信號(hào)，達(dá)到鎖住輸入信號(hào)脈沖的目的。再用74LS90計(jì)數(shù)器來(lái)完成對(duì)勝出一方的計(jì)數(shù)，并通過(guò)LED七段顯示發(fā)光管來(lái)顯示分?jǐn)?shù)，再設(shè)置一清零開關(guān)對(duì)計(jì)數(shù)器清零。 附加功能：裁判鍵裁判鍵的功能是（1）為計(jì)數(shù)器置初值（使電子繩亮點(diǎn)位于中心）；（2）開放甲乙雙方的脈沖輸入（防止強(qiáng)按）。所以，我們將裁判鍵設(shè)置在74LS192上。在它的預(yù)置端接上開關(guān)即為裁判鍵，既為計(jì)數(shù)器置了初值，也解鎖了脈沖的輸入。 三、多功能數(shù)字鐘設(shè)計(jì)1 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求設(shè)計(jì)一個(gè)具有“時(shí)”、“分”、“秒”顯示的數(shù)字鐘，具體要求：（1）具有正常走時(shí)的基本功能；（2）具有校時(shí)功能（只進(jìn)行分、時(shí)的校時(shí)）；（3）具有整點(diǎn)報(bào)時(shí)功能；（4）具有定時(shí)鬧鐘功能；（5） 秒信號(hào)產(chǎn)生電路采用石英晶體構(gòu)成的振蕩器；（6）寫出設(shè)計(jì)步驟，畫出設(shè)計(jì)的邏輯電路圖；（7）對(duì)設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行仿真、修改，使仿真結(jié)果達(dá)到設(shè)計(jì)要求；（8）安裝并測(cè)試電路的邏輯功能。2 課題分析及設(shè)計(jì)思路數(shù)字鐘基本功能的原理框圖如圖1 所示。其工作原理是：秒脈沖產(chǎn)生電路作為數(shù)字鐘的時(shí)間基準(zhǔn)信號(hào)，輸出1Hz 的標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖作為秒計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)脈沖。秒計(jì)數(shù)器計(jì)滿60 后產(chǎn)生一進(jìn)位信號(hào)作為分計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)脈沖，分計(jì)數(shù)器計(jì)滿60 后產(chǎn)生一進(jìn)位信號(hào)作為小時(shí)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)脈沖。因此在數(shù)字鐘電路中，秒計(jì)數(shù)器和分計(jì)數(shù)器為60 進(jìn)制加計(jì)數(shù)器，小時(shí)計(jì)數(shù)器為24 進(jìn)制加計(jì)數(shù)器。圖1 數(shù)字鐘原理框圖 秒脈沖產(chǎn)生電路的設(shè)計(jì)秒脈沖產(chǎn)生電路是數(shù)字鐘的核心，它的穩(wěn)定度和精確度決定了數(shù)字鐘走時(shí)的準(zhǔn)確度。因此通常選用石英晶體振蕩電路。圖2 是由集成電路CD4060（14 位二進(jìn)制串行計(jì)數(shù)器）和石英晶體構(gòu)成的一種典型的脈沖產(chǎn)生電路，圖中晶振的諧振頻率為32768Hz，經(jīng)CD4060 內(nèi)部的14 級(jí)二分頻器后，從Q4~ Q10 和Q12~ Q14 各輸出端可分別得到頻率為2048 Hz，1024 Hz，512 Hz，256 Hz，128 Hz，64 Hz，32 Hz，8 Hz，4 Hz 和2 Hz 的脈沖信號(hào)。將2Hz 信號(hào)再經(jīng)一個(gè)外接的二分頻電路即可得到1Hz 的秒脈沖信號(hào)。圖2 石英晶體振蕩器構(gòu)成的秒脈沖電路 時(shí)、分、秒計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)分和秒計(jì)數(shù)器均為 60 進(jìn)制加計(jì)數(shù)器，秒計(jì)數(shù)器為24 進(jìn)制加計(jì)數(shù)器，它們可分別由兩片74LS90 級(jí)聯(lián)并采用“反饋清零法”構(gòu)成，設(shè)計(jì)中的難點(diǎn)是各個(gè)進(jìn)位信號(hào)的產(chǎn)生。 校時(shí)電路的設(shè)計(jì)當(dāng)數(shù)字鐘接通電源或走時(shí)出現(xiàn)誤差時(shí)，需要校時(shí)。其具體要求為：在小時(shí)校時(shí)時(shí)不影響分、秒的正常計(jì)數(shù)；在分校時(shí)時(shí)不影響小時(shí)、秒的正常計(jì)數(shù)。具體設(shè)計(jì)方案有如下三種：（1）用集成門電路實(shí)現(xiàn)。（2）用二選一的數(shù)據(jù)選擇器實(shí)現(xiàn)。（3）用單次脈沖產(chǎn)生電路實(shí)現(xiàn)。圖3 為方案（1）、（2）的校時(shí)電路，圖中當(dāng)控制信號(hào)為“1”時(shí)正常走時(shí)；當(dāng)控制信號(hào)為“0”時(shí)用秒脈沖校時(shí)。需要注意的是，控制信號(hào)“1”或 “0”實(shí)際上由開關(guān)產(chǎn)生，可能會(huì)產(chǎn)生抖動(dòng)而影響校時(shí)操作， uF 電容或者利用RS 觸發(fā)器構(gòu)成專門的去抖動(dòng)電路。圖3 校時(shí)電路 整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路設(shè)計(jì)整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路的功能是：每當(dāng)數(shù)字鐘走時(shí)到整點(diǎn)時(shí)發(fā)出聲響，有些情況下對(duì)聲響還有其他特殊要求，如：聲響的音調(diào)、次數(shù)以及幾點(diǎn)響幾聲等。具體設(shè)計(jì)方案有如下幾種：（1） 利用分位60 進(jìn)制計(jì)數(shù)器的進(jìn)位信號(hào)。如圖4 所示，分位60 進(jìn)制計(jì)數(shù)器向小時(shí)位計(jì)數(shù)器產(chǎn)生進(jìn)位信號(hào)時(shí)，正好是整點(diǎn)時(shí)刻。但該進(jìn)位信號(hào)為窄脈沖，不能直接驅(qū)動(dòng)發(fā)聲，故將此信號(hào)經(jīng)一單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器展寬后再送蜂鳴器。圖4 整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路之一（2）利用比較器或集成邏輯門實(shí)現(xiàn)。當(dāng)分位、秒位計(jì)數(shù)器的輸出端均為“59”（01011001）時(shí)，下一秒即為整點(diǎn)時(shí)刻。用4 片4 位集成比較器將“59”、“59”分別和分位、秒位計(jì)數(shù)器的當(dāng)前時(shí)間進(jìn)行比較，當(dāng)它們相等時(shí)即產(chǎn)生整點(diǎn)控制信號(hào)。根據(jù)這一思路，可提前幾秒開始整點(diǎn)報(bào)時(shí)。此外用集成邏輯門也可實(shí)現(xiàn)。（3）實(shí)現(xiàn)“整點(diǎn)為幾報(bào)幾下”。其主要思路是：設(shè)計(jì)一個(gè)2 位減法計(jì)數(shù)器，將數(shù)字鐘小時(shí)個(gè)位及十位的當(dāng)前時(shí)間作為減法計(jì)數(shù)器的預(yù)置數(shù)據(jù)，將分位60 進(jìn)制計(jì)數(shù)器的進(jìn)位信號(hào)作為置數(shù)控制信號(hào)。則每當(dāng)整點(diǎn)時(shí)刻到達(dá)時(shí)