用纯逻辑器件给自己做个玩具

电子技术的发展真是迅速~我们要是想做点小玩具，小小一片Arduino，或者8051等等，就可以满足大多数的控制需求

想到自己年少时做的一个小玩意，那时我的老师带我去一位电子工程师老爷爷家。在听了我的主意后，老爷爷用了几个与非门芯片就帮我实现了我心中想的“控制逻辑”。
那时我就在想，逻辑门真的是全世界最好玩的东西，掌握了它就可以控制一切啊~



可以看看版主大大Phoebe介绍的Rockets大神的作品：https://mc.dfrobot.com.cn/thread-13378-1-1.html

长大后，自从第一次接触了嵌入式微控制器（其实就是单片机~我更喜欢前面那个名字），就再也离不开这些魔性的芯片。长得像毛毛虫似的，却有一颗指挥家的心。软件控制硬件也越来越成趋势，超大规模集成电路已经普及。如今就算是控制一个摩托车点火器，用数字器件开发的产品也已经不多了。



学校的一个活动给LZ提供了一个偶然的机会，暂时抛开MCU，用各种逻辑门、编码器、译码器这些器件做一个完整的作品。
逻辑器件不用编程，不用在电脑上噼里啪啦地写代码然后再下进去~但是要是想稍微改变一下功能，可能就意味着要重新更换芯片，然后改变一大把连线。
完成作品后，LZ感触很深，来与大家分享~

先说目标：做一个“电子拔河游戏机”，提供两个按钮和一排9个LED灯。复位后正中间的LED点亮。两个人拼命咔吧咔吧地按两个按键，谁按得快，指示灯就移向哪一端。

（要是用单片机肯定快吧，电路搭好，写个程序刷进去，就可以23333了:lol）

先来视频。做得很丑，尽情吐槽哈哈
个人对这一控制逻辑有一点点理解，说明得估计不够准确，请大神们给予批评

• 我们希望让一排LED来回移动，所以需要一个双向、可加减的二进制计数器，用两个按键控制计数的加和减。
• 计数器是按照二进制输出数字的，从高位到低位共4根数据线，可以表示从0到15，一共16个数。
• 然后用一个4线-16线译码器，当计数器给出不同数字的时候，译码器就会选通对应的LED灯。
  

这样就实现了最基本的“拔河”逻辑。

需要改进完善的地方还有：

• 用RS触发器实现按键消抖。
• 为了处理两个按键同时被按下的情况，按键的信号需要整形，变成很窄的线脉冲。这利用了逻辑门的延时作用~
• 移动到最后一个灯时，让计数器“锁住”，防止计数超出9个LED的显示范围。
• 增加两个数码管，显示比分。
• 一局游戏结束后，让电路能够复位。
  

由于LZ的疏忽，弄丢了设计资料....只能给大家看这张参考电路图了

主要用了下面这些宝贝，都是CMOS系列的数字逻辑器件：

• CC40193：项目的核心，双向同步计数器
• CC4514：4-16译码器。简单地说，就是输入4位二进制数，可选通这个数表示的16个引脚中的一个。
• CC4518：内部有两个0~9的计数器，用于统计比分
• CC4511：数码管专用译码器，可将二进制数译码，变成数码管上显示的数字。
• CC4011 4081 4030：各种逻辑门。用来搭建RS触发器，波形整形，复位，和计数器“锁定”等逻辑控制。
  

一片破面包板~LZ调高了亮度显得划痕比较少2333:lol


数码管和最经典的显示译码器（4511）


LED，计数器和译码器


上电初试，连线的混乱程度即将失去控制



接好剩下的逻辑门等电路，这时已经可以拔河了


为了满足RS触发器“单刀双掷”按键的要求，也为了让按键声音更带感，用了俩电磁继电器~~~咔吧咔吧的声音听着很爽，像机械键盘似的



一局结束后，数码管会根据LED的点亮情况自动计分。



最终测试作品，电子拔河机就完成啦~~





记得以前在杂志上看到过，最早的电子爱好者，他们的宝贝是电烙铁和收音机
后来，电子爱好者们又有黑白电视机和音响系统可以玩了
后来单片机出现了，尤其是电脑普及后，爱好者定制属于自己的小玩意，也越来越便利了。

而如今新技术爆发，可以玩的项目越来越广泛。回顾一下过去，看一看历史与底层的事物，内心便有无限感慨。

likun123 发表于 2016-8-29 11:48
不错，如此复杂的线路，还是很佩服lz的。不过不要什么问题都归到电源纹波上，首先arduino上带的ldo不会有那 ...

谢谢大神，看来楼上经验超级丰富啊～～:lol
我也是头一次搭这种电路，总觉得里面有好多不稳定的因素，比如连线太多，有的线有可能会接触不良，难以查找。还有当连线过长的时候，不知是否会引入外界噪声。制作的时候试过并联电容消抖动，但好像效果不太理想，一次按键可能会被当作多次。逻辑元件需要退耦，这个长见识了，谢谢指导:lol

不错，如此复杂的线路，还是很佩服lz的。不过不要什么问题都归到电源纹波上，首先arduino上带的ldo不会有那么大的纹波，其次这个电路噪声容限不会到电源纹波的水平。我看这个电路的芯片全都没做退耦，其次lz还加了两个超大的干扰源（继电器）而且什么措施都没加，最起码得续个流吧。所以电路不稳定很正常的，而且消抖的话，并个电容就行了

seesea 发表于 2016-7-3 23:53
太强大了，以前学的时候也觉得逻辑器件真是万能了，而且会设计逻辑门的人很厉害。
话说V神这背景音乐很魔性 ...

哈哈，多谢
背景音乐是从动物世界抠下来的23333

v神威武～

学习学习~~~~~~

楼主牛逼，我佩服！

楼主这东西让我想起了BOSSON KIT

v神牛逼~

好屌真屌屌爆了~

若若er 发表于 2016-7-2 21:51
v神威武～

谢谢花神~

hnyzcj 发表于 2016-7-3 07:35
楼主这东西让我想起了BOSSON KIT

真相：老师布置的任务

源代码 发表于 2016-7-3 10:12
好屌真屌屌爆了~

代码大神过奖啦~

virtualwiz 发表于 2016-7-3 11:07
代码大神过奖啦~

很有创意，很适合两个人玩

hnyzcj 发表于 2016-7-3 07:35
楼主这东西让我想起了BOSSON KIT

接芯片和敲代码真是完全不一样的感觉:lol

virtualwiz 发表于 2016-7-3 19:32
接芯片和敲代码真是完全不一样的感觉

也让我回想起我大学的数字逻辑课程

数字逻辑要学好啊。
可以减少很多编程量的。
状态机复习一下，真值表卡诺图简化做一下
得出的相关数字逻辑再去编程就会简单好多，特别是应用题。

太强大了，以前学的时候也觉得逻辑器件真是万能了，而且会设计逻辑门的人很厉害。
话说V神这背景音乐很魔性啊

Rockets 发表于 2016-7-3 20:28
数字逻辑要学好啊。
可以减少很多编程量的。
状态机复习一下，真值表卡诺图简化做一下

发现了~计算机系统也是数字器件做的，会玩数字逻辑编程也会事半功倍

好厉害            

virtualwiz 发表于 2016-7-4 00:08
哈哈，多谢
背景音乐是从动物世界抠下来的23333

嗯，动物世界，小时候经常看。话说这就暴露年纪了……

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