乒乓球比赛游戏机电路.doc

数字电子技术课程设计 一：课程设计名称: 乒乓球比赛游戏机电路 二：设计目的 掌握设计乒乓球游戏机控制系统的方法。 熟悉掌握移位寄存器，计数器，译码器的用法。 在已学知识的基础上，根据实际情况融会贯通。 三：设计任务和设计要求 1.设计任务 （1）设计一个由甲、乙双方参赛，裁判参与的乒乓球比赛游戏模拟机。 （2）用八只（或更多）排成长串的指示灯（发光二极管）用来代表球的轨迹，其中一个亮的指示灯用来显示球的当前位置，用一个时钟脉冲源使点亮的指示灯依次从左向右，或从右向左移动，其速度应能调节，一般为1s转换一次。 （3）用两个按钮开关作为球拍，甲乙两人参加比赛。当球到达甲方时，应立即按动开关(电路应只能响应按钮信号的前沿，若重复按动或持续按下去，将不起作用)，表示回球，球到达乙时，同样也应立即按动乙方的开关，将球回击到对方去。若击中，则乒乓球向相反方向移动，若未击中，则对方得一分。 （4）一方得分时，电路自动响铃3s，此时发球无效，等铃声停止后方能继续比赛。 （5）设置自动计分电路，双方各用二位数码管进行计分显示，每计满11分为一局。 （6）甲、乙双方各设一个发光二极管，表示拥有发球权，每隔5次自动交换发球权，拥有发球权的一方发球有效。 2.设计要求 (1) 确定总体设计方案画出总方框图。 (2) 确定各单元电路的功能，进行单元电路的设计，画出逻辑图。 (3) 选择芯片确定型号。 (4) 画出总逻辑图和装配图，并在实验板上组装电路。 (5) 进行电路调试，达到设计要求。 (6) 写出总结报告。 三、基本工作原理和设计方案 乒乓球游戏模拟机电路框图如图所示。频率可调的时钟发生器为双向移位寄存器提供时钟脉冲，用双向移位寄存器的输出端控制指示灯来模拟乒乓球的运动轨迹。先点亮位于某一方的第1个指示灯，由击球者通过按钮输入“击球”开关信号，实现移位方向的控制。本电路设计的核心为控制电路，它决定整个系统的动作，必须掌握各信号之间的关系。框图中的双向移位寄存器也可用计数译码方式实现乒乓球运动轨迹的模拟，如利用加减计数器的两个时钟信号来实现甲乙双方的击球，由表示球拍“击打”按钮产生计数时钟，计数器的输出状态经译码器驱动指示灯发光。 图8-1乒乓球游戏控制系统的结构框图 根据设计任务，可分为以下四个模块进行设计： 1. 球迹移动与显示电路：球迹移动电路可采用双向移位寄存器方法实现，由发光二极管作为光点模拟乒乓球移动的轨迹。 2. 一次击球有效电路：用D触发器作为击求的信号。用双向位移寄存器的指定输出端做为脉击球时钟的信号， 3．一方得分自动响铃3秒模块：以双向位移的指定端作为响铃的输出信号，用计数器自发驱动三次来实现。 4. 置始与判发球电路：开始由一方触发发球电路，同时该方的发球计数器开始工作，当发球5次后，指示灯灭，发球无效，另一方的发球指示灯亮，即转为另一方发球。 5．记分显示电路：由双向位移计数器的指定端作为作为记分计数器的信号，驱动计数器工作，然后经数码管的驱动器使数码管产生数字。 根据要求构建具体设计思想 1，首先要实现的是乒乓球的移动和其受控而左右移动，考虑到了双向移位寄存器。把两片74LS194A连在一起实现了乒乓球的显示，74LS194A的左右移动是由S0和S1来控制的，既只要同时改变S0，S1的高低电平即可实现乒乓球受击而向相反方向的移动。 遇到的问题：如何实现只有当小球到达指定位置击球才能有效，而其他状态击球对小球的运动状态没有影响？ 解决方法：用双向移位寄存器的指定端作为击球触发器的时钟信号，满足了只有在指定位置击球有效，而在其他位置击球无效。 2，记分的实现：当小球在指定位置没被击中时产生失球信号，对方得分，计数器工作。将计数器的输入端接地，用失球信号作为其时钟信号，则实现了失球的记分，想到了所学的计数器，考虑了74LS190，二—五—十计数器，后因其没有进位端输出，则又考虑了74160，十进制计数器，满足需要。将两片74160连在一起，第一片的进位端同样接第二片的时钟信号端。每片的输出端单独接数码管的驱动片7448，则实现了记分的显示功能。 遇到问题：如何实现失球信号的发生？如何实现只有在失球时计数器才开始工作？ 解决方案，刚开始想的只是小球在第一和第八个位置被击，所以要产生失球信号有点难度，除非两边再各接一个74LS194A，后来参考了一些别的设计，想到可以用第2和第6位置为击球位置，则下一位置为失球信号发生端。同时用失球信号接计数器的时钟信号，则实现所需功能。 3，得分响铃三秒的实现：同样用失球端的信号驱动计数器74160，信号输出后，在时钟信号的作用下计数器自动由1记数到4，