电子技术课程设计乒乓球游戏机.doc
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1、乒乓球游戏机电子技术课程设计 乒乓球游戏机学院:太原科技大学专业、班级:电气091502班姓名:王海洋学号:200915010224指导老师:黄庆彩2011年12月目录一设计任务与要.3二总体框图3-4三选择器件5-8四功能模块9-12五.总体设计电路图13-14六.设计难点与解决方法15七.设计不足之处15八.收获和体会16乒乓球游戏机一 设计任务与要求1.选题意义乒乓球游戏机通过十分巧妙的设计采用数字芯片实现乒乓球左右移动、选手击球、得分、累计得分超10报警等功能。该设计三个双向开关J1、J2、J3分别作为裁判和游戏者A、B,且选手可以从译码显示器上直接读出自己的得分,具有操作简单、结构清
2、晰的优点。2.设计目标该乒乓球游戏机电路主要有3块电路:球台驱动电路、控制电路和计分电路组成。其中球台驱动电路主要实现游戏者击球完毕后球的左右移动显示位置功能;控制电路实现游戏者A和B击球、裁判对系统初始化的功能;积分电路具有当A或B击球有效时加分和当游戏者的分数累计超过10分时报警通知裁判对系统进行初始化以便重新开始比赛计分的功能。3.设计要求1.用8个发光二极管表示球,用两个按钮分别表示AB两个球员的球拍;2.一方发球后,球一固定的速度向另一方运动(发光二极管依次点亮),当球达到最后一个二极管时,对方击球(按下按钮)球向相反的反方向运动,在其他时候击球视为犯规,给对方加1分;都犯规双方各加
3、1分;3.A、B各有一个数码管计分;4.裁判有一个按钮,用来对系统初始化,每次得分后按下一次。二、总体框图1.电路结构根据设计要求,该电路须设计3块短路完成球台驱动、控制和计分功能。当裁判按下启动按钮时,游戏机电路开始运作。系统以CP信号作为球台驱动电路和计数器计分的时钟信号,以8个二极管的依次被点亮代表球的移动位置,双向选择开关J2、J3控制发球、击球信号。电路设计原理图如下图1:- 3 -乒乓球游戏机时钟信号源按键电路发光二极管球台驱动电路控制电路LED数码管1显示译码器1计数器1LED数码管2显示译码器2计数器2 球台电路 计分电路 cp J3 J2 CNT电路设计原理图(图1)2方案选
4、择根据设计任务,对照图乒乓球比赛模拟及1.1,可以分为三个模块进行设计: 1. 球台电路:球迹移动电路可采用双向移位寄存器方法实现,由发光二极管作光点模拟乒乓球移动的轨迹。2. 驱动控制电路:由双D触发器及逻辑门电路构成,通过此电路来控制并且实现球台灯的左右移位即实现乒乓球的运动。3. 计分电路:使用十进制的计数器、逻辑门和集成的4管脚的数码管来组成计分电路。通过多次设计、画图及仿真实验,我们发现方案电路最简洁,原理简单易懂,操作也很方便,且实用性较强。故采用此方案进行设计。三选择器件1.用两个74LS194四位双向移位寄存器模拟乒乓球台,其中第一个74LS194的DL输出端接第二个的右移串行
5、输入端,这样当乒乓球往右准备移出第一个寄存器的时候就会在时钟脉冲的作用下被移入第二个寄存器。同样道理,第二个74LS194的AR输出端接第一个的左移串行输入端。2.用D触发器及逻辑门电路构成驱动控制电路3.用计数器、逻辑门电路和集成的4管脚的数码管组成计分电路1四位双向移位寄存器74LS194D二片2双上升沿D型触发器74LS74一片3十进制计数器74LS160D二片42输入与非门7400N二片52输入与门7409N四片62输入或门7432N一片7非门7404N二片8发光二极管LED十个9数码管DCD-HEX二个10KS按键开关SPDT三个11电压时钟脉冲CLOCK-VOLTAGE一个所需器件
6、种类及个数(图2)器件详细情况74LS194内部结构以及逻辑框图(图3)74LS74内部结构以及逻辑框图(图4)十进制计数器内部结构以及逻辑符号74LS160(图5)逻辑功能表以及具体逻辑功能见(四.功能模块)四功能模块1.球台电路设计球台电路通过两个4位上相移位寄存器74LS194接成一个8位的移位寄存器。具体接法为:将第一片的左移串行输入端SL接到第二片的Q0端,将第二片的右移串行输入端接到第一片的Q3端,然后将第一片的D0端和第二片的D3端制1,同时将剩余的其他几个输入端制0。其功能表如下表1:表1 移位寄存器功能表DS1 S0工作状态01111 0 00 11 01 1置零保持右移左移
7、并行输入功能说明:(1)当D =0,其他输入端均为任意值,寄存器输出Q0、Q1、Q2、Q3均为0。清除后,置D =1。此功能对应于裁判员对系统进行初始化。(2)当D =S1=S2=1时,送入任意的4位二进制数,当下一个上升沿到来时,将Q0、Q1、Q2、Q3置成相应的状态。(3)当D =1、S1=0、S0=1时,由右移输入端SR输入二进制码1000,通过时钟脉冲CP依次右移。此功能对应于乒乓球右移。(4)当D =1、S1=1、S0=0时,由右移输入端SR输入二进制码0001,通过时钟脉冲CP依次左移。此功能对应于乒乓球左移。根据设计原理,使用multisim绘制并通过仿真的电路图如下:球台电路电
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