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课程设计说明书

课程名称： 数字电子技术课程设计

题 目： 射击自动报靶器

学生姓名：
专 业：
班 级：
学 号：
指导教师：
日 期： 年 月 日

射击自动报靶器

一、 设计任务与要求
（1）用11个开关信号模拟环数取样信号，分别表示（0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10）环，其中0表示没射中，每次射击完毕后立刻显示环数
（2）每个人可以射击5次，5次后射击次数自动清零，表示此人不能再射击
（3）自动统计累计环数并显示
（4）自动统计中靶次数并显示。

二、方案设计与论证
本次课程设计我们组选的是射击自动报靶器包括编码器，译码器，加法器，计数器，寄存器，门电路等一些基本元件组成。

2.1电路的原理框
打靶

编码器实现显示单发成绩

用开关信号模拟环数

寄存器
加法器

译码器实现累加成绩
计数器实现显示打靶次数

图1.射击自动报靶原理图

2.2方案：
（1）开关信号模拟环数：选用十一个开关，分别代表打靶成绩：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10环，其中10环用A表示。
（2）编码器实现显示单发成绩：选用74LS148优先编码器，将两个编码器、两个与非门连成16-4线优先编码器，对十一个模拟信号进行编码。
（3）射击次数计数用74LS192优先计数器进行计数，5次后射击次数自动清零。中靶次数计数用74LS192优先计数器进行计数，当未击中时，使该次数不算，从而完成中靶次数的计算。
（4）用3个74LS283全加器连接成加法器电路，实现对五射击靶数的累加。
（5）用2片74LS194四位寄存器，对加法电路的每次输出结果进行寄存。
选用译码器对单次靶数、射击次数、中靶总数成绩进行显示。
（6）用译码器数码管对单次靶数、射击次数、射中靶次数、中靶总此数成绩进行显示。

三、单元电路设计与参数计算
3.1开关模拟环数取样信号电路设计：

图2. 开关模拟环数取样信号电路

图3 .74LS148引脚图

该单元利用开关来模拟数字电路中的高电平与低电平，高电平用二进制数1表示，低电平用二进制数0表示。因此用十一个开关来模拟高低电平，并送入芯片74LS148优先编码器进行编码，从而达到了模拟打靶环数。

图4.优先编码器单元电路

该单元电路用到两片74LS148优先编码器，将第一片的EI非接第二片的EO非端，则只有当第一片没有编码输入时，第二片才能工作，这样就把两片74LS148进行了优先权排队，第一片的优先权高于第二片。由于每片74LS148本身已经对它的8个输入端按优先权高、低进行了排队，所以就形成了16-4优先编码器。进而通过数码管显示击中靶的环数。

2、计数器设计：

图.5 计数器电路（射耙次数）

射击次数计数部分是由十一个开关模拟信号通过组合逻辑电路连接而成的。将计数器用置零法连接成5进制计数器，由于每个人可以射击5次，5次后射击次数自动清零，表示此人不能再射击故置数为5，再射击5此后清零，射靶后清零其他引脚接相应的高低电平。

图.6 计数器电路（中耙次数）

计数器与与非门，非门组成射中靶单元，当选手射中靶子计数，射不中靶子不计数。应用与非门进行清零，未中靶使时不进行累加。由于每个人可以射击5次，5次后射击次数自动清零，表示此人不能再射击，故设计五次，中靶次数最多为5。

图7. 加法器单元设计电路
加法器电路是由四个74LS283全加器组成的一个四位串行进位加法器电路，其输入为编码器输出的四位二进制数和由寄存器寄存的上一次的射击环数，用到的引脚则接相应的高低电平。这样就实现了对射击环数的累加。
寄存器部分则用了三个74LS194对加法器的每次结果进行寄存，U18寄存器寄存当前环数，U31寄存器寄存总环数的十位数，U34寄存器寄存第一次加法之后转化为8421码的数字，在CP脉冲的每个上升沿寄存器的每人更新一次。

此组合逻辑电路是为了实现二进制数到八位8421BCD码的转换而设计的。从而可以实现用两个译码器来显示总成绩。

四、总电路工作原理及元器件清单
1．总原理图

图8.总原理图

2． 电路完整工作过程描述（总体工作原理）

打开仿真，电路开始工作后，由开关控制输出模拟的环数取样信号，每次打开一个开关，输出一组二进制代码。这组代码经过16-4线优先编码器进行编码输出，然后在译码器上显示出这次射击环数，这就是单次射击的环数。由开关模拟的环数取样信号处理后直接对统计射击次数的计数器起作用，同样也是每个下降沿来计数加一。这个CP信号还通过与两个74LS194寄存器的CLK相连，从而控制寄存器内容的更新，每一个上升沿更新一次。优先编码器产生的四位二进制代码将输入到寄存器中，再有寄存器输出到加法器进行相加。
寄存器寄存的六位二进制数则输入六位二进制—8421BCD码转换组合逻辑电路中，经过转换后输出的8位8421BCD码能过两个七段显示译码器显示。以上过程重复5次后，由于统计射击次数的计数器被连接成五进制计数器，所以在计数到五时会立即清零。而统计中次数和寄存器不被清零，分别计下了一个选手的中靶次数和总成绩。等到计下成绩后，经手复位清零电路对其进行清零复位。
3． 元件清单
表一元件清单
元件序号
型号
数量
备注
U1.U3
74LS148
2
编码器
BUTTON

11
取样信号
U13.U12
74LS192
2
计数器
U33,U24,U30,U10
74LS283
4
全加器
U18,U34,U31
74LS194
3
寄存器
U6.U9.U14.U19.U32

5
数码显示器

AND、OR、NAND
16
各门电路

五、仿真调试与分析

图9.仿真调试

图10仿真调试

用十一个按键模拟打靶信号，由上到下为0-10环。模拟射击得到不同的环数，再由数码管显示打靶情况：
图9图10绿色数码管显示中靶次数。红色数码管显示打靶次数由设置好的五进制计数器获得脉冲改变输出得到射击次数，每个人可以射击5次，5次后射击次数自动清零。图9图10红色数码管显示打靶次数。当按下模拟开关后由两片编码器收信号，通过门将信号同时输出到绿色数码管，显示出当次靶数。图9图10黄色和橘红色数码管显示当前打靶总环数。加法器接收寄存器暂存的当次靶数和当前总靶环数进行加法运算后输出寄存器暂存和输出到数码管显示总靶数。

六、 结论与心得
在这次设计中我学到了很多东西遇到了很多实际性的问题，在实际设计中才发现，书本上理论性的东西，在实际运用中的还是有一定的出入的，对于这些问题我们组通过查阅资料对这些问题有了一个更加深入的了解。纸上得来终觉浅，方知此是要躬行。实践是检验真理的唯一标准。理论知识要通过实践来检验，通过本次设计，使我对理论知识有了更深地理解。
本次课程设计，在选题后我们对题目及要求进行了讨论，并尽可能地利用手头的资源包括图书馆，互联网等，对本次设计进行分析。本此设计不仅需要我们对一些基本芯片的功能的了解，而且还需要我们有一定解决问题的逻辑思维能力和创新能力，而且逻辑思维能力和创新能力才是一个设计的灵魂所在。因此在整个设计过程中大部分时间是用在设计是如何实现上面的。
在设计的过程中我们也出现了一些问题，第一，是仿真软件的问题，通过同学分享的软件，安装到电脑后发现在库里找不到芯片，卸了装，装了卸，还是不行，问了大神还是没解决，用室友的吧。通过此次设计，学会了使用Multism10.0仿真软件，，学了个大概，课程设计后还要深入学习仿真软件，提高自己动手能力和逻辑思维能力。
第二， 我们在设计加法器单元电路时，出现了些分歧和问题，我们对该单元的芯片和设计电路进行讨论，最后确定加法器电路是由两个74LS283全加器组成的一个四位串行进位加法器电路寄存器部分则用了两个74LS194对加法器的每次结果进行寄存，在CP脉冲的每个上升沿寄存器的每人更新一次。
第三， 在把仿真图画出来之后，进行调试是，出现了问题，仿真效果与预期效果不符，在经过认真分析之后发现是，两块74ls192清零端出现了问题。在经过修改之后，调试成功，调试成功后，又进行了一次仿真，把芯片的位置进行了调整，美化了仿真图。
第四， 在进行总环数相加的过程中，我们也出现了问题，在当第一个加法之后出来的数字大于16会产生进位，导致数据的缺失，之后我们通过讨论，在利用了一个加法器解决了这个问题，之后第二个加法器的可能发生最高数字为15，没有产生进位，不会造成数据缺失，得出了正确的结果。
通过这次课程设计我也发现了自身存在的不足之处，理论上已经有了一定的掌握，但在运用到实践的过程中仍有很多想不到的困惑，经过查阅资料，组内讨论解决一系列问题。纸上得来终觉浅，方知此是要躬行。通过本次设计，使我知道只学课本的知识是远远不够的，作为当代大学生应该尽可能的利用身边的资源，来提高自我认知水平。
通过这次对电子自动报靶器的设计，让我了解到数字电子技术电路设计的基本步骤，也让我了解到了关于电子自动报靶器的设计原理以及设计理念；首先要设计数字电子电路要对该次设计的题目以及要完成功能进行了解，在小组内进行讨论，其次就是要对可以实现相关的功能的芯片进行选择，最重要的是，要有一个好的团队，毕竟一个人的力量是有限的。
想要完成电子电路的设计，就需要对课本知识有一个比较深入的了解.我觉得课程设计是理论与实践相结合的，通过课程设计我们可以更好的理解课本中的相关知识，通过课程设计不仅使我们对课本知识有了更深入的理解，还使我们成为具有一定动手实践的能力。

七、参考文献
1、李继凯，杨艳等.数字电子技术及应用（第二版）[M]科学出版社.
2、林红，周鑫霞.2004.数字电路与逻辑设计[M].北京：清华大学出版社.
3、龙忠琪，等2007.数字集成电路教程[M].2版.北京：科学出版社.
4谢自美.电子线路设计·实验·测试（第二版）[M].武汉：华中科技大学出版社.

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