電子技術(shù)乒乓球比賽游戲機課程設(shè)計

電子技術(shù)乒乓球比賽游戲機課程設(shè)計選題背景1.1.1課題目的及意義本次課程設(shè)計的內(nèi)容是獨立完畢一種乒乓球競賽游戲機的設(shè)計，采納EWB電路仿真設(shè)計軟件完畢乒乓球競賽游戲機電路的設(shè)計及仿真調(diào)試，在微機上仿真實現(xiàn)乒乓球競賽游戲機的設(shè)計。通過這次課程設(shè)計讓我們理解和熟悉了乒乓球游戲機的原理和Multisim仿真設(shè)計軟件的操作，也讓我們加深理解了對雙向移位寄存器、雙D觸發(fā)器及、加法器及邏輯門電路的某些實際用途，并將理論與實踐相結(jié)合。1.1.2課題的內(nèi)容和規(guī)定獨立完畢一種乒乓球競賽游戲機的設(shè)計，采納EWB電路仿真設(shè)計軟件完畢乒乓球競賽游戲機電路的設(shè)計及仿真調(diào)試，在微機上仿真實現(xiàn)乒乓球競賽游戲機的設(shè)計。時鐘電路甲方記分顯示時鐘電路甲方記分顯示乙方記分顯示發(fā)球次數(shù)顯示音響電路甲方乙方裁判發(fā)光二極管排組控制電路雙向移位寄存器乒乓球競賽模擬機框圖 設(shè)計規(guī)定：1、差不多部分(1)最少用8個LED排成直線，以中點為界，兩邊各代表參賽雙方的位置，其中一種點亮的LED（乒乓球）依次從左到右，或從由到左移動，“球”的移動速度能由時鐘電路調(diào)劑。(2)當(dāng)球（被點亮的那只LED）移動到某方的最后一位時，參賽者應(yīng)當(dāng)果斷按下自己的按扭使“球”轉(zhuǎn)向，即表達(dá)啟動球拍擊中，若行動緩慢或超前，表達(dá)未擊中或違規(guī)，則對方得一分。(3)設(shè)計自動記分電路，甲乙雙方各用一位數(shù)碼管顯示得分，每記滿9分為一局。2、發(fā)揮部分(選做)(1)甲乙雙方各設(shè)一種發(fā)光二極管表達(dá)擁有發(fā)球權(quán)，每得5分自動交換發(fā)球權(quán)，擁有發(fā)球權(quán)的一方發(fā)球才干有效。(2)發(fā)球次數(shù)能由一位數(shù)碼管顯示。(3)一方得分，電路自動響鈴3秒，此期間發(fā)球無效，等鈴聲停止后方可競賽。課題任務(wù)規(guī)定1、畫出總體設(shè)計框圖，以闡明乒乓球競賽游戲機由哪些相對獨立的功效模塊構(gòu)成，標(biāo)出各個模塊之間互相聯(lián)系，時鐘信號傳輸途徑、方向和頻率變化。并以文字對原理作輔助闡明。2、設(shè)計各個功效模塊的電路圖，加上原理闡明。3、選擇適宜的元器件，在EWB上連接驗證、仿真、調(diào)試各個功效模塊的電路。在連接驗證時設(shè)計、選擇適宜的輸入信號和輸出方式，在充足電路對的性同時，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、在驗證各個功效模塊基礎(chǔ)上，對整個電路的元器件和連接，進行合理布局，進行整個數(shù)字鐘電路的連接驗證、仿真、調(diào)試。

5、自行接線驗證、仿真、調(diào)試，并能檢查和發(fā)現(xiàn)問題，根據(jù)原理、現(xiàn)象和仿真成果分析問題所在，加以解決。學(xué)生要解決的問題涉及元器件選擇、連接和整體設(shè)計引發(fā)的問題。1.2方案選擇根據(jù)設(shè)計任務(wù)，對比圖乒乓球競賽模擬及1.1，能夠分為三個模塊進行設(shè)計：1.球臺電路：球跡移動電路可采納雙向移位寄存器辦法實現(xiàn)，由發(fā)光二極管作光點模擬乒乓球移動的軌跡。2.驅(qū)動操縱電路：由雙D觸發(fā)器及邏輯門電路構(gòu)成，通過此電路來操縱同時實現(xiàn)球臺燈的左右移位即實現(xiàn)乒乓球的運動。3.計分電路：使用十進制的計數(shù)器、邏輯門和集成的4管腳的數(shù)碼管來構(gòu)成計分電路。通過多次設(shè)計、畫圖及仿真實驗，我們發(fā)現(xiàn)方案電路最簡潔，原理簡樸易明白，操作也專門方便，且有用性較強。故采納此方案進行設(shè)計。2電路構(gòu)成和工作原理（1）分析系統(tǒng)的邏輯功效，畫出其框圖以下時鐘信號源時鐘信號源發(fā)光二極管球臺驅(qū)動電路操縱電路LED數(shù)碼管1顯示譯碼器1計數(shù)器2計數(shù)器1顯示譯碼器2LED數(shù)碼管2按鍵電路圖1乒乓球競賽游戲機的原理框圖如上圖2.1所示，該電路要緊由時鐘信號源、按鍵電路、球臺驅(qū)動電路，操縱電路，計數(shù)器，顯示譯碼器和LED數(shù)碼管等構(gòu)成。途中標(biāo)出的多個信號的含義分別為：CP表達(dá)球臺驅(qū)動電路和計數(shù)器的時鐘信號；S表達(dá)燈（乒乓球）移動的信號；L表達(dá)發(fā)光二極管驅(qū)動信號，由L1~L8構(gòu)成；CNT表達(dá)計數(shù)器的計數(shù)脈沖信號，由CNT1,CNT2構(gòu)成；KA,KB表達(dá)開關(guān)操縱的外輸入發(fā)球、擊球信號。（2）總體思路描述以下：1.用兩個74LS194四位雙向移位寄存器來模擬乒乓球臺，其中第一種74LS194的DL輸出端QD接第二個的右移串行輸入端SR，如此當(dāng)乒乓球往右預(yù)備移出第一種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輸出端接第一種的左移串行輸入端。2.用雙D觸發(fā)器74LS74及邏輯門電路構(gòu)成驅(qū)動操縱電路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)碼管構(gòu)成計分電路3單元電路的設(shè)計3.1球臺電路的設(shè)計.球臺電路以下圖2設(shè)計所示：圖2球臺電路上圖中，兩片4位74LS194雙向移位寄存器接成8位雙向移位寄存器。74LS194功效表如表1所示：表174LS194功效表DS1S0工作狀態(tài)01111××00011011置零保持右移左移并行輸入功效闡明：(1)當(dāng)S1=S0=1時，不管各輸入端原先是什么狀態(tài)，在下一種時脈沖到來時，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，每來一種時鐘脈沖，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(dāng)S1=1，S0=0時，其工作方式叫左移，情形正好與右移相反；QD端的輸出由加到L端的數(shù)來補充。(4)當(dāng)S1=S0=0時，不管與否有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)動操縱電路的設(shè)計驅(qū)動操縱電路設(shè)計以下圖3所示圖3驅(qū)動操縱電路圖中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，現(xiàn)在實現(xiàn)的是并行輸入功效。當(dāng)J1=1時，L1=J2=1，J3=L8=0,通過各門電路可知U2A,U4A,U2B輸出端分別為0，1，1，則D觸發(fā)器輸出端分別為0，1即S1=0,S0=1。相反情形時，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=0。通過此電路來操縱同時實現(xiàn)球臺燈的左右移位即實現(xiàn)乒乓球的運動。3.3計分電路的設(shè)計計分電路的設(shè)計以下圖4所示：圖4計分電路如上圖所示，計分電路由一種7404非門，7409與門和十進制的74LS160計數(shù)器構(gòu)成。得分真值表二以下表二所示：表2得分真值表L1J2(A)L8J3Y(A)Y(B)100001001010由上表可得上圖中非門和與門的接法。同時十進制計數(shù)器74LS160的功效表以下表三所示：表374LS160的功效表DEPET工作狀態(tài)×××01111×0111××××01×011置零預(yù)置數(shù)保持保持（但C=0）計數(shù)由74LS160的功效表可知，當(dāng)~RD=~LD=EP=ET=1時工作狀態(tài)為計數(shù)，即圖4中的~CLR=~LOAD=ENT=ENP=1時。選用ENP、ENT作為74LS160的計數(shù)操縱端，當(dāng)ENT=ENP=1時計數(shù)，當(dāng)ENT=ENP=0時計分電路處在保持狀態(tài)。RCO為進位輸出端，即當(dāng)選手計滿9分時給出報警信號。4總體電路的設(shè)計通過前面的單元電路的設(shè)計，將他們合理的組合連接起來，就能夠得到總體設(shè)計電路圖，其圖以下圖五所示:圖五總體電路5成果分析在進行仿真運行的過程中，先將開關(guān)PlayC往上打，即打到“1”的位置。然后選著發(fā)球方A或B，若A先發(fā)球，就將開關(guān)PlayA往上打，即打到“1”的位置。球?qū)蛴乙苿?，?dāng)點亮的球移動到B方的最后一位時，將B的開關(guān)往下打，B就會得一分，反之，若行動緩慢或超前，表達(dá)未擊中或違規(guī)，則對方得一分。若B先發(fā)球，也是同樣的操作。當(dāng)一方得分滿9分時，RCO將會給出報警信號，即燈亮，表一局完，數(shù)碼管將從新計數(shù)。6總結(jié)通過本次課程設(shè)計，我們理解了模擬電路的差不多設(shè)計辦法,并對Multisim仿真軟件有了初步的理解和認(rèn)而識。通過使用Multisim仿真軟件，能夠讓我們在虛擬的環(huán)境中進行實驗，能夠先通過它來檢查電路的對的性和可行性，而不需要真實電路環(huán)境的介入，不必顧及儀器設(shè)備的短缺與時刻環(huán)境的限制，能夠極大的提高實驗的效率。盡管這次的數(shù)電課程設(shè)計時刻短暫，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(shè)計上有了專門大的進步。加深了我們對組合邏輯電路與時序邏輯電路的認(rèn)識，進一步增進了對某些常見邏輯器件的理解。另外，我們還更加充足的認(rèn)識到，數(shù)字電路這門課程在科學(xué)進展中的至關(guān)重要性2，查閱參考書的獨立探索的能力以及培養(yǎng)專門重要，我們在設(shè)計電路時，碰到專門多不明白得的東西，有的我們通過查閱參考書弄明白，有的通過網(wǎng)絡(luò)查到，但由于時刻和資料有限我們更多的仍舊獨立探索。3，互相討論共同研究也是專門重要的，經(jīng)常顯現(xiàn)某些問題，例如電路設(shè)計中的操縱器的設(shè)計，以及乒乓球游戲機如何樣計分等的分析。還使我明白得了理論與實際相結(jié)合是專門重要的，只有理論知識是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識與實踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才干真正為社會服務(wù)，從而提高自己的實際動手能力和獨立探索的能力。在設(shè)計的過程中碰到了許多棘手的問題，可謂是困難重重。但這如何說第一次做，難免會碰到過多個各樣的問題，我們必須要學(xué)著自己去找資料、去明白得、去解決問題，加強我們獨立探索的能力。同時在設(shè)計的過程中。我發(fā)現(xiàn)了許多自己的局限性之處，認(rèn)識的自己對往常所學(xué)過的知識明白得得不夠深刻，把握得不夠牢固，沒有在日常生活中將理論與實際相結(jié)合起來，后來要多加努力才行?。⒖嘉墨I【1】《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》（第三版），童詩白主編，高教出版社【2】《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》（第四版/第五版），閻石主編，高教出版社【3】《電子測試技術(shù)》金唯香、謝玉梅主編，湖南大學(xué)出版社【4】《Multisim電路設(shè)計及仿真入門與應(yīng)用》，鄭步生、吳渭主編，電子工業(yè)出版社【5】《電子EDA實踐教程》楊曉