創(chuàng)意電子設計大賽論文--乒乓球游戲機

1、第一屆創(chuàng)意電子設計大賽設計課題：乒乓球游戲機東北電力大學專業(yè)班級: 學生姓名： 學 號: 同組成員： 設計時間：一、設計任務分析1. 乒乓球游戲機通過十分巧妙的設計采用數(shù)字芯片實現(xiàn)乒乓球左右移動、選手擊球、得分、累計得分超10分報警等功能。該設計三個雙向開關 J1、J2、J3分別作為裁判和游戲者 A、B，且選手可以從譯碼顯示器上直接讀出自己的 得分，具有操作簡單、結(jié)構(gòu)清晰的優(yōu)點。2. 由裁判下達比賽開始命令后，甲乙雙方才能輸入信號，否則，由于電路 具有自鎖功能，使輸入信號無效。裁判有一個按鈕，用來對系統(tǒng)初始化，每次得 分后按下一次。3. 一方發(fā)球后，球一固定的速度向另一方運動（發(fā)光二極管依次點

2、亮），當球到達最后一個二極管時，對方擊球（按下按鈕）球向相反的反方向運動，在其 他時候擊球視為犯規(guī)，給對方加 1分，通過多次比賽以定勝負。二、總體方案設計2. 1設計思路：1. 用兩個74LS194四位雙向移位寄存器來模擬乒乓球臺，其中第一個74LS194的DL輸出端QD接第二個的右移串行輸入端 SR這樣當乒乓球往右準備 移出第一個寄存器的時候就會在時鐘脈沖的作用下被移入第二個寄存器。同樣道理，第二個74LS194的AR輸出端接第一個的左移串行輸入端。2. 用雙D觸發(fā)器74LS74及邏輯門電路構(gòu)成驅(qū)動控制電路3. 用十進制計數(shù)器74LS160D邏輯門電路和集成的4管腳的數(shù)碼管組成計 分電路2.

3、 3各單元電路的設計：2.3.1球臺電路的設計1球臺電路如下圖設計所示：上圖中，兩片4位74LS194雙向移位寄存器接成8位雙向移位寄存器。74LS194功能表如表1所示：表174LS194功能表RdS1S0工作狀態(tài)0XX置零100保持101右移110左移111并行輸入功能說明： 當S1 = S0 =1時，不管各輸入端原來是什么狀態(tài)，在下一個時脈沖到來時， 其輸出分別是預先輸入到并行輸入端的abed，這種方式叫送數(shù)。(2) 當S 1 =0 ，S 0 =1時，其工作方式叫右移，這時，每來一個時鐘脈沖，輸出端的數(shù)各向右移一位，而 QA端的輸出則由加到R端的數(shù)來補充。(3) 當S 1 =1，S 0

4、=0時，其工作方式叫左移，情況正好與右移相反；Q D端的輸出由加到L端的數(shù)來補充。 當S 1 = S 0 =0 時，不管是否有CP脈沖作用，輸出保持不變，這叫保持 方式。CP=O時也是保持方式。2.32驅(qū)動控制電路的設計驅(qū)動控制電路設計如圖所示S1J1QS1L1J2 口QQDR 74LS74,QQ74LS74DDDS01S0VCC56U3B1U323U4A 7400NU6A2>J27409NR【r RLr 6L8 -J3圖中74LS74為上升沿觸發(fā)的D觸發(fā)器，PR為置1端（低有效），CLR為置 0端（低有效）。當J1=0時，兩片D觸發(fā)器輸出端均為1即S1=S0=1,通過接入 74LS19

5、4,此時實現(xiàn)的是并行輸入功能。當 J1=1時，L仁J2=1, J3=L8=0,通過各 門電路可知U2A,U4A,U2B俞出端分別為0, 1，1,則D觸發(fā)器輸出端分別為0, 1 即S仁0,S0=1。相反情況時，當J1=1時，L1=J2=0, J3=L8=1, D觸發(fā)器輸出端分 別為1, 0即S1=1,S0=0。通過此電路來控制并且實現(xiàn)球臺燈的左右移位即實現(xiàn) 乒乓球的運動。2.3.計分電路的設計計分電路的設計如下圖所示：U7書換a us頁嗎- 益CUSAYzc 二74LS1 3£D同步十進制計數(shù)器74LS160的功能表如下表三所示:表374LS160的功能表CPRdLDEPET工作狀態(tài)X

6、0XXX置零10XX預置數(shù)X1101保持X11X0保持（但C=0）JTL1111計數(shù)由74LS160的功能表可知，當RD=LD=EP=ET時工作狀態(tài)為計數(shù)，即圖 4中的CLR=LOAD=ENT=ENP=1時。選用ENR ENT作為74LS160的計數(shù)控制端，當 ENT=ENP=®"計數(shù)，當ENT=ENP=tf計分電路處于保持狀態(tài)。RCO為進位輸出端，即當選手計滿 9分 時給出報警信號。7）整體電路參考圖2tcZi uc74L31E0D C±2 3-5USAL<rhivccL丄rLSIsyfrb14U14E1iual購ONI-Q74QJUfKw = CoVIf

7、4Li134UUI2F4LS134U12/U.tkHxt 7AL374&mzAUIMl 74I32NUl?A 74OOIITrFU1IJA元器件的使用：3. 1元器件的選用:1數(shù)字電路學習機2四2輸入與非門74LS00五片3三3輸入與非門74LS10二片142路3-3輸入，2路2-2輸入與非 門74LS51一片54線-七段譯碼器/驅(qū)動器74LS47四片:6雙上升沿D型觸發(fā)器74LS74一片7雙下降沿JK觸發(fā)器74LS112二片84位雙向移位寄存器74LS194二片9二-五-十進制異步計數(shù)器74LS290五片110電阻5K1Q五個11電阻1KQ二個12電容100卩 F三個13KS按鍵開關

8、SW-1四個14二極管1D4148一個15數(shù)碼管LC-5011四個16發(fā)光二極管LED八個3.2電路仿真圖:附：74LS47驅(qū)動七段數(shù)碼管電路接線圖:由于是驅(qū)動共陽極的數(shù)碼管，所以接線如圖所示11L114XS1"It二 1e74LS161D四、現(xiàn)場實況*IsI'si. 'B3C：74LS47D五、總結(jié)4. 1 心得體會：通過此次課程設計，我們了解了模擬電路的基本設計方法 ，并對Multisim 仿真軟件有了初步的了解和認而識。通過使用 Multisim 仿真軟件，可以讓我們 在虛擬的環(huán)境中進行實驗，可以先通過它來檢驗電路的正確性和可行性， 而不需 要真實電路環(huán)境的介入

9、，不必顧及儀器設備的短缺與時間環(huán)境的限制， 能夠極大 的提高實驗的效率。雖然這次的數(shù)電課程設計時間短暫，但卻讓我得到了多方面的提高：1、提高了我們的邏輯思維能力，使我們在邏輯電路的分析與設計上有了很大的進步。 加深了我們對組合邏輯電路與時序邏輯電路的認識， 進一步增進了對一些常見邏 輯器件的了解。另外，我們還更加充分的認識到，數(shù)字電路這門課程在科學發(fā)展 中的至關重要性2,查閱參考書的獨立思考的能力以及培養(yǎng)非常重要，我們在設 計電路時，遇到很多不理解的東西，有的我們通過查閱參考書弄明白， 有的通過 網(wǎng)絡查到，但由于時間和資料有限我們更多的還是獨立思考。3,相互討論共同研究也是很重要的，經(jīng)常出現(xiàn)一些問題，比如電路設計中的控制器的設計， 以及 乒乓球游戲機怎樣計分等的分析。還 使我懂得了理論與實際相結(jié)合是很重要的， 只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與實踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會服務，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的 能力。在設計的過程中遇到了不少棘手的問題， 可謂是困難重重。但這畢竟第一 次做，難免會遇到過各種各樣的問題，我們必須要學著自己去找資料、去理解、 去解決問題，加強我們獨立思考的能力。同時在設計的過程中。我發(fā)現(xiàn)了許