乒乓球比赛游戏机设计报告Word下载.docx

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设计题目：

乒乓球比赛游戏机

一、设计要求：

⏹设计一个甲、乙双方参赛，裁判参与的乒乓球比赛游戏模拟机。

⏹用8个发光二极管排成一条直线，以中点为界，两边各代表参赛双方的位置，其中点亮的发光二极管代表“乒乓球”的当前位置，点亮的发光二极管依次由左向右或由右向左移动。

⏹当球运动到某方的最后一位时，参赛者应立即按下自己一方的按钮，即表示击球，若击中，则“球”向相反方向运动，若未击中，则对方得1分。

⏹设置自动计分电路，双方各用二位数码管来显示计分，每局9分。

到达9分时产生报警信号。

二、课程设计方案分析

1、课程设计内容的方案确定

分析题目要求，将设计电路分为显示电路（乒乓球位置的显示）、控制电路、计分电路、接球电路四部分。

以下是各个部分电路的分析与元器件选择：

（1）显示电路用八个发光二极管模拟乒乓球的位置；

由于发光二极管要求从左到右或从右到左依次点亮，可用一片单时钟同步十进制加/减计数器74LS190控制，实现点亮二极管的左、右移动；

（2）控制电路根据控制特性，由一片十进制加法计数器74LS160及辅助电路组成；

（3）计分电路用一片十进制加法计数器74LS160来分别计数，分数显示选用BCD-七段显示译码器7448来实现，甲、乙各用一片；

（4）接球电路分别用可复位开关来实现，当要求击球位置的二极管点亮的时刻，合上开关，驱动控制电路与计分电路实现相应的功能，然后开关复位为打开状态。

2、实现方法的系统方框图

电路分解为四个部分电路，其系统方框图如下图一所示：

甲计分电路

乙计分电路

显示电路

控制电路

甲击球开关电路

乙击球开关电路

图一系统方框图

3、系统中的输入输出变量以及控制信号

系统中的输入变量即为击球信号及开始信号；

输出为计分信号。

由击球信号控制控制电路，控制电路再控制计分电路机显示电路。

三、课程设计内容

1、部分电路的设计及仿真

（1）显示电路

用Multisim2001软件进行电路图形的绘制及仿真

a、基本电路图如下图二所示：

图二显示电路

b、仿真过程：

（1）先将74LS190的加减控制端U/D接低电平，此时芯片处于加计数器的工作状态，可以观察到LED指示灯由L1开始，由左至右以所设置的时钟的频率依次点亮，其仿真结果如下图三所示：

图三U/D为高电平时LED灯显示情况

图三U/D为低电平时LED灯显示情况

（2）将加减控制端U/D接高电平，此时芯片处于减法计数器的工作状态，可以观察到LED指示灯由D8开始，由右至左以所设置的时钟的频率依次点亮，其仿真结果如下图四所示：

图四U/D为高电平时LED灯显示情况

（2）控制电路与开关电路

a、控制电路的电路图如图五所示：

图五控制电路

b、仿真过程：

如电路图五所示，控制电路的主要功能是控制显示电路中的加减控制端U/D，即当击球开关按下时，电路的输出应该是高低电平，现以LED灯的亮灭模拟高低电平：

第一次，即乙按下开关时，X1发光，即控制电路输出高电平，仿真结果如图六。

第二次，即甲按下开关时，X1不发光，即控制电路输出低电平，仿真结果如图七。

图六

图七

以后每次按下开关，重复出现以上仿真结果。

由仿真结果，知控制电路可以实现预期功能。

（3）计数电路

a、计数电路的电路图如图八所示：

图八计分电路

如图八，计分电路的主要功能是实现0到9的数字显示，当显示电路的第一个灯L1或最后一个灯L8点亮并且对应击球开关未按下时，对方的计分电路加一。

现以双向开关模拟灯的亮灭，进行计分电路的仿真。

每将开关制高电平，数码管显示的数字相应加一，可实现预期功能。

2、总电路的连接及调试

a、总电路图

连接好的总电路图如图九所示：

图九总电路图

如图九，开关A为甲、乙方共用击球开关，

（1）游戏开始时，按下空格键（裁判开关）；

（2）开始时，甲先发球，球由左至右运动，到达L8时，按下A（乙击球开关），球被击回，变为由右至左运动；

若球到达L8时乙击不中球（即乙的击球开关A未及时按下），则对应甲的计分电路加一分，甲继续发球：

（3）当球到达L1时，按下A（甲击球开关），球被击回，由左至右运动；

若甲击不中（即甲的击球开关A未及时按下），则乙的计分电路加一分，换乙发球。

c、仿真过程中遇到的问题及分析：

（1）LED灯在点亮的时候不太稳定。

个人分析这种现象是因为电路的冒险与竞争现象产生的不稳定，使得74LS190输出的高低电平不能够同时到达四输入与非门的输入端，这种现象的出现从使四输入与非门输出的高低电平有时不能像预期的那样稳定。

（2）开关的使用有局限性。

本来是想使用可复位开关来实现击球，但是对于Multisim2001本身的可复位开关的使用还不是很熟悉，所以只能用普通开关代替，这就要求在仿真时，击球时刻应该按两次开关，使其恢复到未按下的电路状态，以便实现可复位开关的功能。

3、所用元件及芯片

74LS160三片，74LS190一片，74LS04四片，74LS21十一片，

74LS32一片，BCD七段显示译码器两个，双向开关三个，

LED显示灯九个，脉冲、电源及地若干。

四、课程设计的收获和体会

此次课程设计是我接触的第一次设计性课题，这门课所具有的灵活性和综合性跟以往的学习的那些课程有很大的差异，我感觉主要考察和训练我们的思维灵敏度和对问题的分析能力，综合了我们所学的数电、Multisim软件的使用、protel技术、电路以及电子等方面的内容。

第一次接触这样的课题，比以往的那些课多了许多的迷茫，总是感觉好抽象，从一开始的无处着手到设计出整个电路，通过请教同组同学和学得好的同学，抑或到图书馆查阅有关资料，收获颇多。

重要是加深了对所学知识的巩固和延伸，也让我深切的体会到在书本上所学的知识在现实生活应用中的重要性。

通过这几天的不断琢磨和探索，使我基本了解了所用到各个芯片以及相关器件的使用连接方法以及它们所能实现的基本功能功能。

Multisim和Protel以前只是了解一点，但是用起来才发现仅仅是学了皮毛而已，这次通过具体的操作，重新学到了许多以前不会的东西。

大学的学习本身就是比较灵活的，这样的课程对我们来说很有用，以后也会碰到这类型的实际问题和设计题目，这次的学习只是为以后开了头，相信以后碰到这样的题目的时候就不会太过的迷茫，有了一次的经验，下次会好很多的。

通过这次的设计课程，发现自己实践能力确实很差，以后应该更加努力的学习相关的知识，多参与这样能锻炼自己的设计。

学生：

（签名）

年月日

成绩评定

优秀

良好

中等

及格

不及格

指导教师：

王静波2010年1月20日