【2019年整理】數(shù)電課程設(shè)計(jì)乒乓球比賽

1、乒乓球比賽游戲機(jī)一、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求1課題目的及意義本次課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容是獨(dú)立完成一個(gè)乒乓球比賽游戲機(jī)的設(shè)計(jì),采用EWB電路仿真設(shè)計(jì)軟件完成乒乓球比賽游戲機(jī)電路的設(shè)計(jì)及仿真調(diào)試,在微機(jī)上仿真實(shí)現(xiàn)乒乓球比賽游戲機(jī)的設(shè)計(jì).通過這次課程設(shè)計(jì)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(jì)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(shí)際用途,并將理論與實(shí)踐相結(jié)合.2課題的內(nèi)容和要求設(shè)計(jì)一個(gè)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(gè)發(fā)光二極管排成一條直線,以中點(diǎn)為界,兩邊各代表參賽雙方的位置,其中點(diǎn)亮的發(fā)光二極管代表“乒乓球

2、的當(dāng)前位置,點(diǎn)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(shí),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(jì)分電路,雙方各用二位數(shù)碼管來顯示計(jì)分,每局11分.到達(dá)11分時(shí)產(chǎn)生報(bào)警信號.提升要求：(4)一方得分時(shí),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(jì)框圖,以說明乒乓球比賽游戲機(jī)由哪些相對獨(dú)立的功能模塊組成,標(biāo)出各個(gè)模塊之間互相聯(lián)系,時(shí)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(jì)各個(gè)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(yàn)證、仿真、調(diào)試各個(gè)功能模塊的電路.在連接驗(yàn)證時(shí)設(shè)計(jì)、選擇適宜的輸入信號和輸出方式,在充分電路正確性同時(shí),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(yàn)證各個(gè)功能模塊根底上,對整個(gè)電路的元器件和連接,進(jìn)行合理布局,進(jìn)行整個(gè)數(shù)字鐘電路的連接驗(yàn)證、仿真、調(diào)試.二、方案設(shè)計(jì)與論證根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù),對照圖乒乓球比賽模擬及1.1,可以分為三個(gè)模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)：1.球臺電路：球跡移動電路可采用雙向移位存放器方法實(shí)現(xiàn),由發(fā)光二極管作光點(diǎn)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(shí)現(xiàn)球臺燈的左右移位即實(shí)現(xiàn)乒乓球的運(yùn)動.3 .計(jì)分電路：使用十進(jìn)制的計(jì)數(shù)器、邏輯門和集成的4管腳的數(shù)碼管來組成計(jì)分電路.通過屢次設(shè)計(jì)、畫圖及仿真實(shí)驗(yàn),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(shí)用性較強(qiáng).故采用此方案進(jìn)行設(shè)計(jì).三、單元電路設(shè)計(jì)球臺電路發(fā)光二極管計(jì)分電路按鍵電J3J2+限制電路CNT計(jì)數(shù)器1計(jì)數(shù)器2,、cP日一,一時(shí)鐘信號源斤球臺驅(qū)動電路圖1電路設(shè)計(jì)原理圖如上圖所示,該電路主要由時(shí)鐘信號源、按鍵電路、球臺驅(qū)動電路,限制電路,計(jì)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(jì)數(shù)器的時(shí)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(jì)數(shù)器的計(jì)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(jì).球臺電路如下列圖2設(shè)計(jì)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(shí),不管各輸入端原來是什么狀態(tài),在下一個(gè)時(shí)脈沖到來時(shí),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(shí),其工作方式叫右移,這時(shí),

6、每來一個(gè)時(shí)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(shí),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(shí),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(shí)也是保持方式.3.2 驅(qū)動限制電路的設(shè)計(jì)驅(qū)動限制電路設(shè)計(jì)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(shí),兩片D觸發(fā)器輸出端均為1即S1=S0=1,通過接入74LS194,此時(shí)實(shí)現(xiàn)的是并彳輸入功能.當(dāng)J1=1時(shí),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(shí),當(dāng)J1=1時(shí),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(shí)現(xiàn)球臺燈的左右移位即實(shí)現(xiàn)乒乓球的運(yùn)動.3.3 計(jì)分電路的設(shè)計(jì)計(jì)分電路的設(shè)計(jì)如下列圖4所示:VCCnPlayerADCD_HEXX10QQ8BO74LS160DABCDIRIC-DADL-KIC圖4計(jì)分電路如上圖所示,計(jì)分電路由一個(gè)7404非門,7409與門和十進(jìn)制的74LS160計(jì)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(jì)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(jì)數(shù)由74LS160的功能表可知,當(dāng)RD=LD=EP=ET=1工作狀態(tài)為計(jì)數(shù),即圖4中的CLR=LOAD=ENT=ENP=1時(shí).選用ENRENT作為74LS160的計(jì)數(shù)限制端,當(dāng)ENT=ENP=時(shí)計(jì)數(shù),當(dāng)ENT=ENP=財(cái)計(jì)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(gè)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(gè)74LS194四位雙向移位存放器來模擬乒乓球臺,其中第一個(gè)74LS194的DL輸出端QDg第二個(gè)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(gè)存放器的時(shí)候就會在時(shí)鐘脈沖的作用下被移入第二個(gè)存放器.同樣道理,第二個(gè)74LS194的AR輸出端接第一個(gè)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(jì)數(shù)器74LS160D邏輯門電品&和集成的4管腳的數(shù)碼管組成計(jì)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