用Multisim完成拔河游戲機的仿真電路，可記勝利場數、LED閃爍以及計時

ID:744650 · 發表于 2020-7-9 23:34

仿真原理圖如下（Multisim仿真工程文件可到本帖附件中下載）

功能
一、基本功能：
1. 設計一個模擬拔河游戲比賽的邏輯電路
2. 使用15個發光二極管表示繩子，開機后只有最中間的發光二極管亮。
3. 比賽雙方各持一個按鈕，快速不斷地按動按鈕，產生脈沖，誰按的快，發光的二極管就向誰的方向移動，每按一次，發光二極管移動一位。
4. 亮的發光二極管移到任一方的終點時，該方就獲勝。此后雙方的按鈕都應無作用，狀態保持，只有當裁判按動復位開關后，在拔河繩子中間的發光二極管重新亮。
5. 用數碼管顯示雙方的獲勝盤數。
二、擴展功能：
1. 獲勝方，有LED指示，如閃爍或各種花樣。
2. 顯示雙方的時間，精確到0.01秒。

1.2 設計思路
首先，當比賽開始時，裁判下達命令后（復位鍵），雙方才可以輸入脈沖信號（按動按鈕），當一局比賽結束后（二極管閃爍），雙方再輸入信號將無效，需要裁判復位使中間的二極管重新發光（復位鍵），雙方才可以再一次開始比賽。“電子繩”由15個發光二極管構成。最終，哪一方獲勝場數多就是獲勝方（數碼管顯示各自勝利場數）。同時，比賽過程將計時（通過數字跑表實現）。
電子拔河游戲機的電路設計圖如圖所示。

3 電子拔河游戲機的模塊化設計

3.1控制電路

圖所示電路，開關控制電路主要控制三個按鍵的工作狀態。其中開關J1、J2用于模擬參賽雙方，為方便用鍵盤進行控制，設置開關J1、J2這兩個開關的控制鍵為“A'鍵和“B"鍵，即Key= A和Key=B。如此，不論按鍵A還是按鍵B,每按下一次, LED燈向己方移動一次。當LED發光管移動至最左端或者最右端的時候，這時比賽結束，LED發光管的狀態以及數碼管的顯示狀態都不能再改變。只有再按開關J3，使二極管復位才能進行下一場比賽。

3.2計數電路

假設初始值為0,A鍵按下計數器加1,B鍵按下計數器減1，用加法和減法的思想來控制LED發光管的左移和右移。基于需要加減同時使用的情況，選用集成同步二進制可逆計數器74193。A鍵接DOWN端口，按下時，向發送減法脈沖，執行減法操作；B鍵接UP接口，向40193發送加法脈沖，執行加法操作。

3.3譯碼電路

3.4二極管顯示電路

當LED發光管移動至最左端或者最右端的時候，這時比賽結束，LED發光管的狀態以及數碼管的顯示狀態都不能再改變。正常比賽狀態下，兩邊同為高電平，7408與門輸出為高電平。當A或者B勝利時，最左端或者最右端一位為低電平，這時與門輸出為低電平，按鍵A,B均失效。

3.5LED閃爍電路

555定時器是一種集成電路芯片，常被用于定時器、脈沖產生器和振蕩電路。555可被作為電路中的延時器件、觸發器或起振元件。

3.6勝負場數顯示電路

74160是十進制異步清零計數器。

3.7計時電路

電路通過一個7411三輸入與門來輸入脈沖信號。輸入接最左邊LED燈、最右邊LED燈和矩形脈沖。輸出端接到74160的CLK輸入脈沖端。當正常比賽時，三個輸入均為1，則與門輸出為矩形脈沖，計時器開始工作。當有任意一方獲勝時，與門有一個輸入為0，則輸出為0，計時器停止計時。

由秒進位到分，進制為60，所以通過反饋置數法控制秒的部分進制為60.

電路還連接一個開關用以使計數器清零。

4電子拔河游戲機的仿真實驗

4.1 總電路圖

4.2紅隊勝利

當裁判宣布開始后，電路開始工作。當游戲中紅隊勝利時，電路圖如圖所示。

其中LED1是閃爍的。

紅隊獲勝場數數加1。

計時器顯示用時。

4.3綠隊勝利

當一方勝利后，裁判按下復位鍵，然后開始下一局，當綠隊勝利時，電路如圖所示。

其中LED15是閃爍的。

綠隊獲勝場數數加1。

計時器顯示用時。

5心得體會

在這次設計，我收獲了很多。在最開始的選題都經歷了不少難題。一開始我打算做數字鐘的仿真，最終卻因為仿真功能難以實現、仿真屢屢出現問題而放棄。在數字鐘的實驗中花費了大量的時間，結果卻不盡人意，但是也為我這個拔河游戲機提供了思路與幫助。在這個實驗中，計時電路部分就是借助數字鐘電路中的部分電路才得以實現。但是和數字鐘實驗一樣，因為是仿真的原因，數碼管顯示沒那么快，1s變換100次并不顯示，所以實驗中誤差還是比較大的。這也是電路里的一大缺憾。