—拔河游戏机。
姓名：甘钢生学号：201241302341
日期：2013.1.2成绩 ：
一、内容摘要。
拔河游戏机是一种用数字信号模拟拔河比赛的实验装置。比赛双方通过控制指示灯的移动方向来模拟绳子被拉向哪一方，当指示灯先到达某一方的终点时，则判该方取胜。
二、设计内容及要求。
1．比赛双方各自拥有4盏（或7盏灯），每次只有一盏灯亮。通过点亮的指示灯的位置来判断绳子偏向于哪一方。比赛开始前，点亮的指示灯应位于双方的中点。
2．比赛开始后，无论哪方获胜，均要停止比赛，直到裁判宣布后方可重新比赛。
3．比赛要在规定的时间内决出胜负，否则，由记时电路停止比赛，直到裁判宣布后方可重新开始。
4．要求能显示双方获胜的局数。
三、系统方案、框图。
1、 实验电路框图如图1所示。
图1 拔河游戏机线路框图。
按动复位键后，可逆计数器复位，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点亮。同时计时电路开始工作，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**经译码器译码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，则该方取胜。由于取胜锁定电路的作用，使这一状态被锁定，而对输入脉冲不起作用，同时使计时器停止工作。
如按动复位键，亮点又回到中点位置，计时器清零，比赛又可重新开始。如规定时间到，仍没决出胜负，则比赛时间控制电路使可逆计数器的输出状态锁定，同时使计时电路停止工作。
将双方终端二极管的正端分别经两个与非门后接至二个十进制计数器，当任一方取胜，该方终端二极管点亮，产生一个脉冲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.拔河游戏机基本功能的电路图（见图2）
图 2 拔河游戏机基本功能的线路图。
四、实验设备及元器件、使用的芯片管脚图。
1、＋5v直流电源 2、 译码显示器。
3、逻辑电平开关。
4、cc4514 4线－16线译码／分配器1只。
cc40192 同步递增／递减十进制计数器3只。
cc4518 十进制计数器1只。
cc4011 四2输入与非门3只。
cc4012 二4输入与非门1只。
cc4030 四2输入异或门1只。
cc4081 四2输入与门1只。
电阻 1k4只。
1）cc4514 4线－16线译码器引脚排列及功能。
a0～a3 — 数据输入端。
inh — 输出禁止控制端。
le — 数据锁存控制端。
y0～y15 — 数据输出端。
输出状态锁定在上一个le＝“1”时，a0～a3的输入状态。
（2）cc40192 同步递增／递减十进制计数器引脚排列及功能。
cc40192引脚排列及逻辑符号。
图中—置数端 cpu—加计数端 cpd —减计数端。
—非同步进位输出端 —非同步借位输出端。
d0、d1、d2、d3 —计数器输入端。
q0、q1、q2、q3 —数据输出端 cr—清除端。
cc40192（同74ls192，二者可互换使用）的功能如表1，说明如下：
表13）cc4518双十进制同步计数器引脚排列及功能。
1cp、2cp — 时钟输入端。
1r、2r — 清除端。
1en、2en — 计数允许控制端。
1q0～1q3 — 计数器输出端。
2q0～2q3 — 计数器输出端。
五、设计步骤。
图1为拔河游戏机整机线路图。
可逆计数器cc40192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**经译码器译码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。
将双方终端二极管的正端分别经两个与非门后接至二个十进制计数器cc4518的允许控制端en，当任一方取胜，该方终端二极管点亮，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、 编码电路。
编码器有二个输入端，四个输出端，要进行加 / 减计数，因此选用cc40192十进制同步加 / 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 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，拔河比赛不能正常进行。加一整形电路，使a、b二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，从而使每按一次键都有可能进行有效的计数。整形电路由与门cc4081和与非门cc4011实现。
3、译码电路。
选用4－16线cc4514译码器。译码器的输出q0～q14 分别接15个（或9个）个发光二极管，二极管的负端接地，而正端接译码器；这样，当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“1”，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。此电路可用异或门cc4030和与非门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，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cc40192计数器的置数端，于是计数器停止计数，处于预置状态，由于计数器数据端a、b、c、d和输出端qa、qb、qc、qd对应相连，输入也就是输出，从而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非门后的输出分别接到二个cc4518计数器的en端，cc4518的两组4位bcd码分别接到实验装置的两组译码显示器的a、b、c、d插口处。当一方取胜时，该方终端二极管发亮，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，若一位数不够，则进行二位数的级联。胜负显示器的复位用一个开关来控制胜负计数器cc4518的清零端r，使其重新计数。
6、 复位。
为能进行多次比赛而需要进行复位操作，使亮点返回中心点，可用一个开关控制cc40192的清零端r即可。
7、成型。将比赛控制电路的输出端（o2）接入cc40192，即达到时间后，无论双方再进行拔河游戏，指示灯将不再移动。成型电路如图所示：
六、电路调试、故障及排除办法。
1、(1) 设计输入电路和控制电路时，开始时无法通过基本rs触发器控制输入信号。后来经过分析，将基本rs触发器的输入端r、s通过一个电阻与5v电源相连接，相当于：当没有输入信号时，输入端接电源，有输入信号时，输入端接地。
2) 设计译码器电路时，开始时对芯片的选通端连接不清晰，导致电路译码不正确，后来仔细查询了相关知识，正确连接了芯片，经过检验后译码器电路正确了，可以正确译码。
2、设计及调试中的体会(1)．将大问题分解成小问题，逐个击破是解决问题的有效方法。但需注意最后还要将分块后各个模块的解决方案有机的结合起来组成最终的方案。
2)．实际的问题并不总是和理论上分析的情况一样。实际中往往是许多问题集于一体，并不容易解决，需要认真分析。甚至一个非常简单的实验，所出现的问题很可能是我们这么些年来从来没有接触到的。
七、设计方案的优缺点、课题核心、实用价值、改进意见和展望。
本实验完成了拔河游戏机的基本功能，但功能较为单一。主要意义是让我们在完成设计的过程学到设计的一般方法和思路，掌握好理论知识，培养我们的分析和解决问题的能力。
对设计的建议（1）发光二极管部分将9个串联电阻该为在二极管至电源的总线上串联一个电阻，减少器件。（2）数码管每按一次键闪一下，对选手视觉影响不好，在数码管上接一锁存器，使实验中按键时，数码管不闪。（3）更改程序，使游戏进行到一定局数时，无论怎么按拔河部分复位键，游戏都不能进行下一局，比如说3局2胜时，当比分2比1时，无论你按拔河部分复位键准备，都不能进行下一局。
（4）在原有设计的基础增加一个故障中断恢复系统，即在拔河的过程中，出现故障应立即中断此次拔河比赛，不记入成绩，等到恢复系统将其恢复正常后再进行拔河比赛。
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