【2019年整理】數(shù)電課程設(shè)計乒乓球比賽

1、乒乓球比賽游戲機(jī)一、設(shè)計任務(wù)與要求1課題目的及意義本次課程設(shè)計的內(nèi)容是獨立完成一個乒乓球比賽游戲機(jī)的設(shè)計,采用EWB電路仿真設(shè)計軟件完成乒乓球比賽游戲機(jī)電路的設(shè)計及仿真調(diào)試,在微機(jī)上仿真實現(xiàn)乒乓球比賽游戲機(jī)的設(shè)計.通過這次課程設(shè)計讓我們了解和熟悉了乒乓球游戲機(jī)的原理和Multisim仿真設(shè)計軟件的操作,也讓我們加深了解了對雙向移位存放器、雙D觸發(fā)器及、加法器及邏輯門電路的一些實際用途,并將理論與實踐相結(jié)合.2課題的內(nèi)容和要求設(shè)計一個甲、乙雙方參賽,裁判參與的乒乓球比賽游戲模擬機(jī).根本要求：(1)用8個發(fā)光二極管排成一條直線,以中點為界,兩邊各代表參賽雙方的位置,其中點亮的發(fā)光二極管代表“乒乓球

2、的當(dāng)前位置,點亮的發(fā)光二極管依次由左向右或由右向左移動.(2)當(dāng)球運(yùn)動到某方的最后一位時,參賽者應(yīng)立即按下自己一方的按鈕,即表示擊球,假設(shè)擊中,那么“球向相反方向運(yùn)動,假設(shè)未擊中,那么對方得1分.(3)設(shè)置自動計分電路,雙方各用二位數(shù)碼管來顯示計分,每局11分.到達(dá)11分時產(chǎn)生報警信號.提升要求：(4)一方得分時,電路自動響鈴3s,這期間發(fā)球無效,等鈴聲停止前方能繼續(xù)比賽.(5)設(shè)置局?jǐn)?shù)顯示,5局結(jié)束后有聲響提示比賽結(jié)束.課題任務(wù)要求1、畫出總體設(shè)計框圖,以說明乒乓球比賽游戲機(jī)由哪些相對獨立的功能模塊組成,標(biāo)出各個模塊之間互相聯(lián)系,時鐘信號傳輸路徑、方向和頻率變化.并以文字對原理作輔助說明.2

3、、設(shè)計各個功能模塊的電路圖,加上原理說明.3、選擇適宜的元器件,在EWBt連接驗證、仿真、調(diào)試各個功能模塊的電路.在連接驗證時設(shè)計、選擇適宜的輸入信號和輸出方式,在充分電路正確性同時,輸入信號和輸出方式要便于電路的仿真、調(diào)試和故障排除.4、在驗證各個功能模塊根底上,對整個電路的元器件和連接,進(jìn)行合理布局,進(jìn)行整個數(shù)字鐘電路的連接驗證、仿真、調(diào)試.二、方案設(shè)計與論證根據(jù)設(shè)計任務(wù),對照圖乒乓球比賽模擬及1.1,可以分為三個模塊進(jìn)行設(shè)計：1.球臺電路：球跡移動電路可采用雙向移位存放器方法實現(xiàn),由發(fā)光二極管作光點模擬乒乓球移動的軌跡.2 .驅(qū)動限制電路：由雙D觸發(fā)器及邏輯門電路構(gòu)成,通過此電路來限制并

4、且實現(xiàn)球臺燈的左右移位即實現(xiàn)乒乓球的運(yùn)動.3 .計分電路：使用十進(jìn)制的計數(shù)器、邏輯門和集成的4管腳的數(shù)碼管來組成計分電路.通過屢次設(shè)計、畫圖及仿真實驗,我們發(fā)現(xiàn)方案電路最簡潔,原理簡單易懂,操作也很方便,且實用性較強(qiáng).故采用此方案進(jìn)行設(shè)計.三、單元電路設(shè)計球臺電路發(fā)光二極管計分電路按鍵電J3J2+限制電路CNT計數(shù)器1計數(shù)器2,、cP日一,一時鐘信號源斤球臺驅(qū)動電路圖1電路設(shè)計原理圖如上圖所示,該電路主要由時鐘信號源、按鍵電路、球臺驅(qū)動電路,限制電路,計數(shù)器,顯示譯碼器和LED數(shù)碼管等組成.途中標(biāo)出的各種信號的含義分別為：CP表示球臺驅(qū)動電路和計數(shù)器的時鐘信號；S表示燈乒乓球移動的信號；L表示

5、發(fā)光二極管驅(qū)動信號,由L1L8組成；CNT表示計數(shù)器的計數(shù)脈沖信號,由CNT1,CNT2組成；KA,KB表示開關(guān)限制的外輸入發(fā)球、擊球信號.3.1 球臺電路的設(shè)計.球臺電路如下列圖2設(shè)計所示:L4圖2球臺電路上圖中,兩片4位74LS194雙向移位存放器接成8位雙向移位存放器.74LS194功能表如表1所小: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(dāng)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(yù)先輸入到并行輸入端的abcd,這種方式叫送數(shù).(2)當(dāng)S1=0,S0=1時,其工作方式叫右移,這時,

6、每來一個時鐘脈沖,輸出端的數(shù)各向右移一位,而QA端的輸出那么由加到R端的數(shù)來補(bǔ)充.(3)當(dāng)S1=1,S0=0時,其工作方式叫左移,情況正好與右移相反；QD端的輸出由加到L端的數(shù)來補(bǔ)充.(4)當(dāng)S1=S0=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=0時也是保持方式.3.2 驅(qū)動限制電路的設(shè)計驅(qū)動限制電路設(shè)計如下列圖3所示圖3驅(qū)動限制電路圖中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(dāng)J1=0時,兩片D觸發(fā)器輸出端均為1即S1=S0=1,通過接入74LS194,此時實現(xiàn)的是并彳輸入功能.當(dāng)J1=1時,L1=J2=1,J3=L8=0,通過各門

7、電路可知U2A,U4A,U2B俞出端分別為0,1,1,那么D觸發(fā)器輸出端分別為0,1即S1=0,S0=1.相反情況時,當(dāng)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=Oo通過此電路來限制并且實現(xiàn)球臺燈的左右移位即實現(xiàn)乒乓球的運(yùn)動.3.3 計分電路的設(shè)計計分電路的設(shè)計如下列圖4所示:VCCnPlayerADCD_HEXX10QQ8BO74LS160DABCDIRIC-DADL-KIC圖4計分電路如上圖所示,計分電路由一個7404非門,7409與門和十進(jìn)制的74LS160計數(shù)器構(gòu)成.得分真值表二如下表二所?。罕?得分真值表L1J2(A)L8J3Y(A)Y(

8、B)110010001101可得上圖中非門和與門的接法.同步十進(jìn)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)XsXXjTL01111X0111xxXX01X011置零頂置數(shù)保持保持但C=0計數(shù)由74LS160的功能表可知,當(dāng)RD=LD=EP=ET=1工作狀態(tài)為計數(shù),即圖4中的CLR=LOAD=ENT=ENP=1時.選用ENRENT作為74LS160的計數(shù)限制端,當(dāng)ENT=ENP=時計數(shù),當(dāng)ENT=ENP=財計分電路處于保持狀態(tài).四、總電路工作原理1 .根據(jù)上述三個模塊電路,將它們按一定的次序進(jìn)行組合并通過仿真,即可得到下面的總電路圖5總電路電路圖2 .總體思路描述如下：(1) .用兩個74LS194四位雙向移位存放器來模擬乒乓球臺,其中第一個74LS194的DL輸出端QDg第二個的右移用行輸入端SR,這樣當(dāng)乒乓球往右準(zhǔn)備移出第一個存放器的時候就會在時鐘脈沖的作用下被移入第二個存放器.同樣道理,第二個74LS194的AR輸出端接第一個的左移用行輸入端.(2) .用雙D觸發(fā)器74LS74及邏輯門電路構(gòu)成驅(qū)動限制電路(3) .用十進(jìn)制計數(shù)器74LS160D邏輯門電品&和集成的4管腳的數(shù)碼管組成計分電路3.元件清單1四位雙向移位寄存器74LS194D二片2雙上升沿D型觸發(fā)器74