创意电子设计大赛论文--乒乓球游戏机

1、第一届创意电子设计大赛设计课题：乒乓球游戏机东北电力大学专业班级: 学生姓名： 学 号: 同组成员： 设计时间：一、设计任务分析1. 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分报警等功能。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、结构清晰的优点。2. 由裁判下达比赛开始命令后，甲乙双方才能输入信号，否则，由于电路 具有自锁功能，使输入信号无效。裁判有一个按钮，用来对系统初始化，每次得 分后按下一次。3. 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

2、亮），当球到达最后一个二极管时，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，通过多次比赛以定胜负。二、总体方案设计2. 1设计思路：1. 用两个74LS194四位双向移位寄存器来模拟乒乓球台，其中第一个74LS194的DL输出端QD接第二个的右移串行输入端 SR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. 用双D触发器74LS74及逻辑门电路构成驱动控制电路3. 用十进制计数器74LS160D逻辑门电路和集成的4管脚的数码管组成计 分电路2.

3、 3各单元电路的设计：2.3.1球台电路的设计1球台电路如下图设计所示：上图中，两片4位74LS194双向移位寄存器接成8位双向移位寄存器。74LS194功能表如表1所示：表174LS194功能表RdS1S0工作状态0XX置零100保持101右移110左移111并行输入功能说明： 当S1 = S0 =1时，不管各输入端原来是什么状态，在下一个时脉冲到来时， 其输出分别是预先输入到并行输入端的abed，这种方式叫送数。(2) 当S 1 =0 ，S 0 =1时，其工作方式叫右移，这时，每来一个时钟脉冲，输出端的数各向右移一位，而 QA端的输出则由加到R端的数来补充。(3) 当S 1 =1，S 0

4、=0时，其工作方式叫左移，情况正好与右移相反；Q D端的输出由加到L端的数来补充。 当S 1 = S 0 =0 时，不管是否有CP脉冲作用，输出保持不变，这叫保持 方式。CP=O时也是保持方式。2.32驱动控制电路的设计驱动控制电路设计如图所示S1J1QS1L1J2 口QQDR 74LS74,QQ74LS74DDDS01S0VCC56U3B1U323U4A 7400NU6A2>J27409NR【r RLr 6L8 -J3图中74LS74为上升沿触发的D触发器，PR为置1端（低有效），CLR为置 0端（低有效）。当J1=0时，两片D触发器输出端均为1即S1=S0=1,通过接入 74LS19

5、4,此时实现的是并行输入功能。当 J1=1时，L仁J2=1, J3=L8=0,通过各 门电路可知U2A,U4A,U2B俞出端分别为0, 1，1,则D触发器输出端分别为0, 1 即S仁0,S0=1。相反情况时，当J1=1时，L1=J2=0, J3=L8=1, D触发器输出端分 别为1, 0即S1=1,S0=0。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。2.3.计分电路的设计计分电路的设计如下图所示：U7書换a us頁吗- 益CUSAYzc 二74LS1 3£D同步十进制计数器74LS160的功能表如下表三所示:表374LS160的功能表CPRdLDEPET工作状态X

6、0XXX置零10XX预置数X1101保持X11X0保持（但C=0）JTL1111计数由74LS160的功能表可知，当RD=LD=EP=ET时工作状态为计数，即图 4中的CLR=LOAD=ENT=ENP=1时。选用ENR ENT作为74LS160的计数控制端，当 ENT=ENP=®"计数，当ENT=ENP=tf计分电路处于保持状态。RCO为进位输出端，即当选手计满 9分 时给出报警信号。7）整体电路参考图2tcZi uc74L31E0D C±2 3-5USAL<rhivccL丄rLSIsyfrb14U14E1iual购ONI-Q74QJUfKw = CoVIf

7、4Li134UUI2F4LS134U12/U.tkHxt 7AL374&mzAUIMl 74I32NUl?A 74OOIITrFU1IJA元器件的使用：3. 1元器件的选用:1数字电路学习机2四2输入与非门74LS00五片3三3输入与非门74LS10二片142路3-3输入，2路2-2输入与非 门74LS51一片54线-七段译码器/驱动器74LS47四片:6双上升沿D型触发器74LS74一片7双下降沿JK触发器74LS112二片84位双向移位寄存器74LS194二片9二-五-十进制异步计数器74LS290五片110电阻5K1Q五个11电阻1KQ二个12电容100卩 F三个13KS按键开关

8、SW-1四个14二极管1D4148一个15数码管LC-5011四个16发光二极管LED八个3.2电路仿真图:附：74LS47驱动七段数码管电路接线图:由于是驱动共阳极的数码管，所以接线如图所示11L114XS1"It二 1e74LS161D四、现场实况*IsI'si. 'B3C：74LS47D五、总结4. 1 心得体会：通过此次课程设计，我们了解了模拟电路的基本设计方法 ，并对Multisim 仿真软件有了初步的了解和认而识。通过使用 Multisim 仿真软件，可以让我们 在虚拟的环境中进行实验，可以先通过它来检验电路的正确性和可行性， 而不需 要真实电路环境的介入

9、，不必顾及仪器设备的短缺与时间环境的限制， 能够极大 的提高实验的效率。虽然这次的数电课程设计时间短暂，但却让我得到了多方面的提高：1、提高了我们的逻辑思维能力，使我们在逻辑电路的分析与设计上有了很大的进步。 加深了我们对组合逻辑电路与时序逻辑电路的认识， 进一步增进了对一些常见逻 辑器件的了解。另外，我们还更加充分的认识到，数字电路这门课程在科学发展 中的至关重要性2,查阅参考书的独立思考的能力以及培养非常重要，我们在设 计电路时，遇到很多不理解的东西，有的我们通过查阅参考书弄明白， 有的通过 网络查到，但由于时间和资料有限我们更多的还是独立思考。3,相互讨论共同研究也是很重要的，经常出现一些问题，比如电路设计中的控制器的设计， 以及 乒乓球游戏机怎样计分等的分析。还 使我懂得了理论与实际相结合是很重要的， 只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的 能力。在设计的过程中遇到了不少棘手的问题， 可谓是困难重重。但这毕竟第一 次做，难免会遇到过各种各样的问题，我们必须要学着自己去找资料、去理解、 去解决问题，加强我们独立思考的能力。同时在设计的过程中。我发现了许