【文章內(nèi)容簡介】 態(tài)，禁止選手進行搶答。同時，門G1處于關(guān)門狀態(tài)，封鎖CP信號，使定時電路保持00狀態(tài)不變，從而實現(xiàn)功能（3）的要求。74LS121用于控制報警電路及發(fā)聲的時間。二、電子拔河游戲機設(shè)計1 設(shè)計任務(wù)與要求 基本功能（1）設(shè)計一個電子拔河游戲機，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、乙二人通過按鈕開關(guān)使發(fā)光的LED管向自己一方的終點移動，當亮點移到任何一方的終點時，則該方獲勝，連續(xù)比賽多局以定勝負。（2）設(shè)一個裁判按鍵, 供裁判宣布新一輪游戲開始. 裁判按鍵后, 兩個競賽按鍵才有效，同時將中間的發(fā)光二極管點亮（繩子中心居中）。安排15個發(fā)光二極管模擬繩子。（3）設(shè)兩個競賽按鍵供二人游戲使用，每按動一次，產(chǎn)生一個脈沖，使計數(shù)器加1 或減 1 ，計數(shù)器經(jīng)過譯碼后 ，繩子中心相應(yīng)地移動一次。此處注意：如一方在按鍵或松開按鍵時，要保證另一方能正常工作。（4）當繩子中心（點亮的發(fā)光二極管）移到任一端，結(jié)束游戲。同時，要鎖住計數(shù)脈沖，競賽按鍵無效， 并產(chǎn)生一計分脈沖。 擴展功能安排兩個計分計數(shù)器及譯碼，顯示電路，實現(xiàn)計分，記錄雙方獲勝的次數(shù)。2 設(shè)計原理乙贏甲贏1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15（1）電子繩由15個發(fā)光二極管組成。（2）兩個人分別用兩個按鈕向4位二進制可逆計數(shù)器送加減脈沖，動作快者將獲勝。（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數(shù)器無法對另一方脈沖計數(shù)，要使計數(shù)器的計數(shù)值對應(yīng)點亮對應(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數(shù)器控 制（5）任一方勝出，應(yīng)阻止計數(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，也可從計數(shù)器獲得。（6）停止計數(shù)可鎖住計數(shù)脈沖，也可直接停止計數(shù)器。（7）勝出次數(shù)記分，甲乙各用一位十進制計數(shù)器，通過獲勝判別給出計數(shù)脈沖。（8）設(shè)置一裁判鍵來啟動新一輪比賽，需要完成的任務(wù)是，為計數(shù)器置初值（使電子繩亮點位于中心），同時開放甲乙雙方的脈沖輸入（防止強按）。計數(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數(shù)脈沖3 設(shè)計分析 按鍵防抖及窄脈沖形成可以用RS觸發(fā)器作為防抖電路，將信號通過三個非門，再將此信號與原信號通過一個與非門，將其整合成窄脈沖。 譯碼用74LS192雙時鐘方式的十進制可逆計數(shù)器來進行脈沖信號的加減。用74LS154 構(gòu)成4線16 線譯碼器來對計數(shù)器信號進行譯碼，并通過高低電平輸出。 按鍵鎖定及獲勝計分一方勝利后1或15號輸出為低電平，然后與之前的AB信號同時通過與非門，則脈沖信號變成低電平信號，達到鎖住輸入信號脈沖的目的。再用74LS90計數(shù)器來完成對勝出一方的計數(shù)，并通過LED七段顯示發(fā)光管來顯示分數(shù)，再設(shè)置一清零開關(guān)對計數(shù)器清零。 附加功能：裁判鍵裁判鍵的功能是（1）為計數(shù)器置初值（使電子繩亮點位于中心）；（2）開放甲乙雙方的脈沖輸入（防止強按）。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1 設(shè)計任務(wù)與要求設(shè)計一個具有“時”、“分”、“秒”顯示的數(shù)字鐘，具體要求：（1）具有正常走時的基本功能；（2）具有校時功能（只進行分、時的校時）；（3）具有整點報時功能；（4）具有定時鬧鐘功能；（5） 秒信號產(chǎn)生電路采用石英晶體構(gòu)成的振蕩器；（6）寫出設(shè)計步驟，畫出設(shè)計的邏輯電路圖；（7）對設(shè)計的電路進行仿真、修改，使仿真結(jié)果達到設(shè)計要求；（8）安裝并測試電路的邏輯功能。2 課題分析及設(shè)計思路數(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)字鐘的時間基準信號，輸出1Hz 的標準秒脈沖作為秒計數(shù)器的計數(shù)脈沖。秒計數(shù)器計滿60 后產(chǎn)生一進位信號作為分計數(shù)器的計數(shù)脈沖，分計數(shù)器計滿60 后產(chǎn)生一進位信號作為小時計數(shù)器的計數(shù)脈沖。因此在數(shù)字鐘電路中，秒計數(shù)器和分計數(shù)器為60 進制加計數(shù)器，小時計數(shù)器為24 進制加計數(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)字鐘走時的準確度。因此通常選用石英晶體振蕩電路。圖2 是由集成電路CD4060（14 位二進制串行計數(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。將2Hz 信號再經(jīng)一個外接的二分頻電路即可得到1Hz 的秒脈沖信號。圖2 石英晶體振蕩器構(gòu)成的秒脈沖電路 時、分、秒計數(shù)器的設(shè)計分和秒計數(shù)器均為 60 進制加計數(shù)器，秒計數(shù)器為24 進制加計數(shù)器，它們可分別由兩片74LS90 級聯(lián)并采用“反饋清零法”構(gòu)成，設(shè)計中的難點是各個進位信號的產(chǎn)生。 校時電路的設(shè)計當數(shù)字鐘接通電源或走時出現(xiàn)誤差時，需要校時。其具體要求為：在小時校時時不影響分、秒的正常計數(shù)；在分校時時不影響小時、秒的正常計數(shù)。具體設(shè)計方案有如下三種：（1）用集成門電路實現(xiàn)。（2）用二選一的數(shù)據(jù)選擇器實現(xiàn)。（3）用單次脈沖產(chǎn)生電路實現(xiàn)。圖3 為方案（1）、（2）的校時電路，圖中當控制信號為“1”時正常走時；當控制信號為“0”時用秒脈沖校時。需要注意的是，控制信號“1”或 “0”實際上由開關(guān)產(chǎn)生，可能會產(chǎn)生抖動而影響校時操作， uF 電容或者利用RS 觸發(fā)器構(gòu)成專門的去抖動電路。圖3 校時電路 整點報時電路設(shè)計整點報時電路的功能是：每當數(shù)字鐘走時到整點時發(fā)出聲響，有些情況下對聲響還有其他特殊要求，如：聲響的音調(diào)、次數(shù)以及幾點響幾聲等。具體設(shè)計方案有如下幾種：（1） 利用分位60 進制計數(shù)器的進位信號。如圖4 所示，分位60 進制計數(shù)器向小時位計數(shù)器產(chǎn)生進位信號時，正好是整點時刻。但該進位信號為窄脈沖，不能直接驅(qū)動發(fā)聲，故將此信號經(jīng)一單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器展寬后再送蜂鳴器。圖4 整點報時電路之一（2）利用比較器或集成邏輯門實現(xiàn)。當分位、秒位計數(shù)器的輸出端均為“59”（01011001）時，下一秒即為整點時刻。用4 片4 位集成比較器將“59”、“59”分別和分位、秒位計數(shù)器的當前時間進行比較，當它們相等時即產(chǎn)生整點控制信號。根據(jù)這一思路，可提前幾秒開始整點報時。此外用集成邏輯門也可實現(xiàn)。（3）實現(xiàn)“整點為幾報幾下”。其主要思路是：設(shè)計一個2 位減法計數(shù)器，將數(shù)字鐘小時個位及十位的當前時間作為減法計數(shù)器的預(yù)置數(shù)據(jù)，將分位60 進制計數(shù)器的進位信號作為置數(shù)控制信號。則每當整點時刻到達時