74LS148+74LS283+74LS194射擊自動(dòng)報(bào)靶器設(shè)計(jì)

（1）、用11個(gè)開(kāi)關(guān)信號(hào)模擬器環(huán)數(shù)取樣信號(hào)，分別表示(1、2、3、4、5、6、7、8、9、10)環(huán)其中0表示沒(méi)射中，每次射擊完畢后立刻顯示環(huán)數(shù)

（2）、每個(gè)人可以射擊5次，5次后射擊次數(shù)自動(dòng)清零，表示此人不能再射擊。

（3）、自動(dòng)統(tǒng)計(jì)累計(jì)環(huán)數(shù)并顯示。

（4）、自動(dòng)統(tǒng)計(jì)中靶次數(shù)并顯示。

二、方案設(shè)計(jì)與論證

    射擊自動(dòng)報(bào)靶器包括編碼器，譯碼器，加法器，計(jì)數(shù)器，寄存器，門(mén)電路等一些基本元件組成。

2.1電路的原理框

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2018-9-16 00:08 上傳

2.2方案：

（1）選用十一個(gè)開(kāi)關(guān)，分別代表打靶成績(jī)：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10環(huán)，其中10環(huán)用A表示。

（2）選用74LS148優(yōu)先編碼器，將兩個(gè)編碼器、非門(mén)和與非門(mén)連成16-4線優(yōu)先編碼器，對(duì)十一個(gè)模擬信號(hào)進(jìn)行編碼。

（3）計(jì)數(shù)器電路為射擊次數(shù)計(jì)數(shù)先74LS161計(jì)數(shù)器，射擊次數(shù)部分用反饋置零法接成5進(jìn)制計(jì)數(shù)器，并用十一個(gè)開(kāi)關(guān)模擬信號(hào)用組合邏輯電路連成CP脈沖，當(dāng)?shù)谖宕紊鋼敉瓿闪⒓辞辶恪?/p>

（4）用3個(gè)74LS283全加器連接成加法器電路，實(shí)現(xiàn)對(duì)五射擊靶數(shù)的累加。

（5）用2片74LS194四位寄存器，對(duì)加法電路的每次輸出結(jié)果進(jìn)行寄存。

選用譯碼器對(duì)單次靶數(shù)、射擊次數(shù)、中靶總數(shù)成績(jī)進(jìn)行顯示。

（6）用譯碼器對(duì)單次靶數(shù)、射擊次數(shù)、中靶總此數(shù)成績(jī)進(jìn)行顯示。

三、單元電路設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算

3.1開(kāi)關(guān)模擬環(huán)數(shù)取樣信號(hào)電路設(shè)計(jì)：

圖2開(kāi)關(guān)

   該單元利用開(kāi)關(guān)來(lái)模擬數(shù)字電路中的高電平與低電平，高電平用二進(jìn)制數(shù)1表示，低電平用二進(jìn)制數(shù)0表示。因此用十一個(gè)開(kāi)關(guān)來(lái)模擬高低電平，并送入芯片74LS148優(yōu)先編碼器進(jìn)行編碼。從而達(dá)到了模擬打靶環(huán)數(shù)的目的。

3.2優(yōu)先編碼器單元電路的設(shè)計(jì)：

圖3優(yōu)先編碼器單元電路

該單元電路用到兩片74LS148優(yōu)先編碼器，將第一片的EO’接第二片的EI’端，則只有當(dāng)?shù)谝黄瑳](méi)有編碼輸入時(shí)，第二片才能工作，這樣就把兩片74LS148進(jìn)行了優(yōu)先權(quán)排隊(duì)，第一片的優(yōu)先權(quán)高于第二片。由于每片74LS148本身已經(jīng)對(duì)它的8個(gè)輸入端按優(yōu)先權(quán)高、低進(jìn)行了排隊(duì)，所以就形成了16-4優(yōu)先編碼器。輸出最高位則由第一片的GS’產(chǎn)生。

3.3計(jì)數(shù)器和CP脈沖單元設(shè)計(jì)：

圖4計(jì)數(shù)器和CP脈沖單元電路

射擊次數(shù)計(jì)數(shù)部分的CP脈沖是由十一個(gè)開(kāi)關(guān)模擬信號(hào)通過(guò)組合邏輯電路連接而成的，這個(gè)CP脈沖同時(shí)也是一個(gè)74LS161寄存器的CP脈沖。將計(jì)數(shù)器用反饋置零法連接成5進(jìn)制計(jì)數(shù)器，其他沒(méi)有引腳接相應(yīng)的高低電平。這樣射擊次數(shù)的功能就能實(shí)現(xiàn)了。

3.4加法器單元設(shè)計(jì)：

圖5加法器單元設(shè)計(jì)電路

  加法器電路是由三個(gè)74LS283全加器組成的一個(gè)十進(jìn)制的四位串行進(jìn)位加法器電路，其輸入為由寄存器寄存的當(dāng)前射擊環(huán)數(shù)總分和當(dāng)前單次射擊得分。又因?yàn)樵撊�加器為十六進(jìn)制，于是對(duì)其輸出進(jìn)行判斷：數(shù)值小于9的，在第三個(gè)全加器上加0保持?jǐn)?shù)值不變輸出到數(shù)碼管。否則進(jìn)行加6的運(yùn)算得到十進(jìn)制的效果后再輸出。這樣就實(shí)現(xiàn)了對(duì)射擊環(huán)數(shù)的累加。寄存器部分則用了兩個(gè)74LS194對(duì)加法器的每次結(jié)果進(jìn)行寄存，在CP脈沖的每個(gè)上升沿寄存器的每人更新一次。

  此組合邏輯電路是為了實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制數(shù)到八位8421BCD碼的轉(zhuǎn)換而設(shè)計(jì)的。從而可以實(shí)現(xiàn)用兩個(gè)譯碼器來(lái)顯示總成績(jī)。

四、總電路工作原理及元器件清單

4.1總原理圖：

圖6總原理圖

4.2電路完整工作過(guò)程描述：

      打開(kāi)仿真，電路開(kāi)始工作后，由開(kāi)關(guān)控制輸出模擬的環(huán)數(shù)取樣信號(hào)，每次打開(kāi)一個(gè)開(kāi)關(guān)，輸出一組二進(jìn)制代碼和一個(gè)由處理產(chǎn)生的CP脈沖。這組代碼經(jīng)過(guò)16-4線優(yōu)先編碼器進(jìn)行編碼輸出，然后在譯碼器上顯示出這次射擊環(huán)數(shù)，這就是單次射擊的環(huán)數(shù)。由開(kāi)關(guān)模擬的環(huán)數(shù)取樣信號(hào)處理而形成的CP信號(hào)則直接對(duì)統(tǒng)計(jì)射擊次數(shù)的計(jì)數(shù)器起作用，同樣也是每個(gè)下降沿來(lái)計(jì)數(shù)加一。這個(gè)CP信號(hào)還通過(guò)與兩個(gè)74LS194寄存器的CLK相連，從而控制寄存器內(nèi)容的更新，每一個(gè)上升沿更新一次。

     優(yōu)先編碼器產(chǎn)生的四位二進(jìn)制代碼將輸入到寄存器中，再有寄存器輸出到加法器進(jìn)行相加，相加后的結(jié)果再進(jìn)行是否大于9的監(jiān)測(cè)，小于就保持不變輸出，大于則進(jìn)行加6運(yùn)算再輸出，輸出結(jié)果顯示在數(shù)碼管上。

4.3元件清單：

  圖七 元件清單

五、仿真調(diào)試與分析

  圖八 仿真效果

用十一個(gè)按鍵模擬打靶信號(hào)，由上到下為0-10環(huán)。模擬射擊得到不同的環(huán)數(shù)，再由數(shù)碼管顯示打靶情況：

   1、紅色數(shù)碼管顯示打靶次數(shù)。由設(shè)置好的五進(jìn)制計(jì)數(shù)器獲得脈沖改變輸出得到射擊次數(shù)。

•        綠色數(shù)碼管顯示當(dāng)次打靶環(huán)數(shù)。按下模擬開(kāi)關(guān)后由兩片編碼器接收信號(hào)，
  

同時(shí)輸出到綠色數(shù)碼管，顯示出當(dāng)次靶數(shù)。

•        藍(lán)色數(shù)碼管顯示當(dāng)前打靶總環(huán)數(shù)。加法器接收一片寄存器暫存的當(dāng)次靶
  

數(shù)和當(dāng)前總靶環(huán)數(shù)進(jìn)行加法運(yùn)算后輸出寄存器暫存和輸出到藍(lán)色數(shù)碼管顯示總靶數(shù)。

通過(guò)這次的課程設(shè)計(jì)我們學(xué)到許多的東西。我們發(fā)現(xiàn)想法和現(xiàn)實(shí)其實(shí)是有很多不一樣的，只有真正去試驗(yàn)過(guò)才會(huì)知道其中的不同，會(huì)發(fā)現(xiàn)原來(lái)很多靠想象靠計(jì)算很難計(jì)算得到的地方。

在第一次試驗(yàn)的時(shí)候，我們直接把得到的數(shù)據(jù)輸入加法器進(jìn)行運(yùn)算后再寄存，按照思路這原本是沒(méi)問(wèn)題的，結(jié)果卻因?yàn)榧拇嫫麇e(cuò)開(kāi)了接收脈沖的時(shí)間導(dǎo)致無(wú)法暫存數(shù)據(jù)進(jìn)而無(wú)法進(jìn)行正常的數(shù)據(jù)累加。后來(lái)修改好這個(gè)問(wèn)題后又發(fā)現(xiàn)數(shù)碼管在計(jì)算總分時(shí)無(wú)法正常進(jìn)位，于是只能不停地重復(fù)試驗(yàn)，一點(diǎn)一點(diǎn)地檢查每一個(gè)輸出和輸入，終于發(fā)現(xiàn)了是因?yàn)樗�用的加法器是十六進(jìn)制的，又不停地查閱課本終于修改好電路達(dá)到了顯示十進(jìn)制的效果。

這整個(gè)過(guò)程無(wú)疑是艱辛的，但也正因?yàn)橐淮未蔚脑囼?yàn)，才使得我們更加鞏固了書(shū)本的知識(shí)，學(xué)到了新的學(xué)問(wèn)并且提高了動(dòng)手的能力，明白了實(shí)踐的可貴！

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