数电综合设计 游戏机

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1、实验十三综合设计一．实验目的：运用所学知识设计一款游戏机，有三位数码管显示0—7之间的数码，按下按钮，三个数码管循环显示，抬起按钮，显示停止，当显示内容相同时，为赢要求：1．三个数码管循环显示的速度不同2．停止时的延迟时间也要不同3．如果赢了游戏时，要有数码管或LED的花样显示或声音提示。二、总体设计方案：1、本设计要用到的器材：4片74LS160，3片555,，4只LED数码管，1只灯泡，3只可调变阻器，1个开关，若干电容、电阻、二极管、电源、门电路。2、实验思路：根据实验要求，我们需要设计一个延时电路，时钟脉冲电路，八进制计数器以及提示

2、（显示）电路，通过控制时钟脉冲来控制整个电路的工作情况。数码管组合逻辑电路八进制计数器RC延时电路555占空比可调方波电路↑→→→↓→↓提示器（灯泡、十进制计时器）将以上电路做三个排在一起即可实现本设计的要求。三、各单元电路设计实现：1、RC延时电路：RC延时电路是最简单的延时电路，其延时计算公式为：充电时间=R*C*lnC*(E-V)/E延时时间=—R*C*ln((E-V)/E)其中:   “—”是负号； 电阻R和电容C是串联，R的单位为欧姆，C的单位为F；E为串联电阻和电容之间的电压，V为电容间要达到的电压，ln是自然对数。我们可以通过

3、调整电阻或电容的大小来调整延时的长短，二极管的作用是防止电流回流。电路图如下：2、555占空比可调方波发生电路：通过调整可变电阻器即可实现调整占空比，从而得到不同的时钟脉冲。如下图所示，电路只要一加上电压V1，振荡器便起振。刚通电时，由于C上的电压不能突变，即1脚电位的起始电平为低电位，使555置位，7脚呈高电平。C通过R1、D1对其充电。压充到阈值电平2/3V1时，555复位，7脚转呈低电平，此时C通过Dl、R2、555内部的放电管放电。占空比:电路图如下：3、八进制计数器:利用同步十进制计数器74LS160接成同步八进制计数器。列出八进

4、制计数器的真值表：计数顺序电路状态等效十进制进位输出CQ3Q2Q1Q00000000100011020010203001130401004050101506011060011171该电路要求在7时进位，即在输出为7时给输入端置0。由真值表得逻辑函数式：Y=(Q1Q2Q3)’电路图如下：4、控制门电路：要使当三个数相同时显示或计数，就是说每个计数器的同等位相同时，输出一个高电平或低电平（这里取高电平）。以最低位为例：令三个计数器的最低位分别为A、B、C，输出为Y，得真值表：ABCY0001001001000110100010101100111

5、1根据真值表得逻辑函数表达式：Y=A’B’C’+ABC于是有组合逻辑电路：四、调试及仿真结果：游戏机的总体电路图如下：电路的功能：本电路通过控制时钟脉冲来控制整个电路的工作。从左到右看，每个RC延时电路的电阻R的值不同，根据延时公式可知，其延时就不同；每个555方波发生器的占空比不同（调节可变电阻器来实现），使得时钟脉冲就不同；在整个电路后方通过组合逻辑电路，使得当三个计时器产生相同的数字时，在节点58处产生一个高电平，点亮红色灯泡，同时给最右边的十进制计数器一个脉冲，使其计数一次。闭合开关，电路开始工作，数码管数字开始循环变动。打开开关，

6、RC延时电路继续供电，一段时间之后，三个八进制计数器先后停止工作。若遇到相同数字，红灯亮，计数一次。五、总结：1、本实验是一次较综合的设计，涉及的知识面比较广。这次设计性实验就要运用到计数器的使用及规定进制计数器的设计（如八进制计数器）；RC延时电路的设计；555计时器的运用及利用555设计占空比可调方波发生器；根据不同的要求设计不同的组合逻辑电路。2、本设计方案不是唯一的，所有块都可以替换为其他块，例如：（1）RC延时电路完全可以用555延时电路来代替，只是555延时电路相对要复杂一些。（2）方波发生器也可以直接接一个时钟发生器，调整频率

7、就可以得到不同的时钟脉冲，方便简洁。（3）八进制计数器也可以用其他的芯片来实现，如74LS191、74LS161、74LS290等等，也可以直接用触发器来设计同步或异步八进制计数器。（4）提示器可以改为电铃或轰鸣器，也可以都使上。（5）控制门电路根据不同的算法也有不同的设计方式。3、本设计应该是在完成设计要求下比较简单的一种。