乒乓球游戏机电路设计江苏师范大学.docx
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乒乓球游戏机电路设计江苏师范大学
实习（设计）报告
姓名
班级
学号
实习（设计）科目电子技术综合课程设计实习
实习（设计）地点
实习（设计）时间
实习（设计）科目
电子技术综合课程实习
实习
设计
指导
教师
姓名
职务
所在部门
电气工程学院
电气工程学院
实习
设计
小组
成员
成员：
实习
设计
要求
1.组装一块数字电路电动机转速表。
2.设计选题要求至少用三个芯片以上。
3.用软件对设计的电路进行仿真验证。
4.设计实习结束后有完整的报告。
实习
设计
任务
1.组装一台数字转速表；
2.设计一个综合电子系统（自选）；
3.编写实习设计说明书。
第二篇电子技术课程综合设计
--------乒乓球游戏机电路
摘要
乒乓球游戏机通过十分巧妙地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报警灯功能。
该设计三个双向开关S，A，B分别作为裁判和游戏者，且选手可以译码显示器上直接读出自己的得分，裁判有一个按钮，是系统初始化，比赛开始。
一方发球后，球以固定速度向另一方运动（二极管依次点亮）；当球达到对方最后一个发光二极管时，对方击球（按下按钮），球将向相反方向运动；在其他时候击球视为犯规，给对方加1分；都犯规，都加1分；A、B各有一个2位数码管计分；一方先到达11分，该局比赛结束。
该乒乓球游戏机主要运用到了译码器、移位寄存器和锁存器：
通过两个4位上相移位寄存器74LS194接成一个8位的移位寄存器；驱动控制电路由两片74LS74、两个与门7409、两个与非门7400构成；计分电路主要由一片74LS160十进制计数器、一个7404非门、7409与门构成。
目录
1绪论------------------------------------------------1
1.1本课题设计的意义--------------------------------1
1.2本课题主要研究任务及内容------------------------1
2课程设计过程描述------------------------------------2
2.1描述主要的设计思路------------------------------2
2.2总体设计方案方框图-------------------------------3
2.3各部分电路设计----------------------------------4
3整机电路图设计-------------------------------------9
3.1整机电路图-------------------------------------9
3.2器件清----------------------------------10
4仿真结果-------------------------------------------11
5总结与体会 ---------------------------------------12
参考文献----------------------------------------------13
1、绪论
1.1本课题设计的意义
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、累计得分超时报警等功能。
该设计三个双向开关S，A，B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。
1.2本课题主要研究任务及内容
主要任务是用数字电路模拟乒乓球比赛并能给比赛计分。
电路的期望指标如下:
1．裁判有一个按钮，是系统初始化，比赛开始。
2．一方发球后，球以固定速度向另一方运动（二极管依次点亮）；
3．当球达到对方最后一个发光二极管时，对方击球（按下按钮），球将向相反方向运动；
4．在其他时候击球视为犯规，给对方加1分A、B各有一个2位数码管计分；一方先到达11分，该局比赛结束。
2课程设计过程描述
2.1描述主要的设计思路
1、用8个发光二极管表示球，用俩个按钮分别表示AB俩个球员的球拍；
2、一方发球后，球以固定的速度向另一方运动（发光二极管依次点亮），当球达到最后一个二级管的时，对方击球（按下按钮）球向相反方向运动，在其他时候击球视为犯规，给对方加一分；都犯规双方各加一份；
3、A,B各有一个数码管计分；裁判有一个按钮，用来对系统初始化，每次得分后按下。
根据要求，该电路必须设计3块电路完成球台驱动，控制和计分功能。
当裁判按下启动按钮时，游戏机电路开始运作。
系统以CP信号作为球台驱动电路和计数器积分的时钟信号，以8个二极管的依次点亮代表球的移动位置，双向选择开关A，B控制发球，击球信号。
2.2总体设计方案方框图
2.3各部分电路设计
1球台电路设计
球台电路通过两个4位上相移位寄存器74LS194接成一个8位的移位寄存器。
具体接法为：
将第一片的左移串行输入端SL接到第二片的Q0端，将第二片的右移串行输入端接到第一片的Q3端，然后将第一片的D0端和第二片的D3端制1，同时将剩余的其他几个输入端制0。
其功能表如表1：
表1移位寄存器功能表
D
S1S0
工作状态
0
1
1
1
1
××
00
01
10
11
置零
保持
右移
左移
并行输入
2功能说明：
（1）当
D=0，其他输入端均为任意值，寄存器输出Q0、Q1、Q2、Q3均为0。
清除后，置
D=1。
此功能对应于裁判员对系统进行初始化。
（2）当
D=S1=S2=1时，送入任意的4位二进制数，当下一个上升沿到来时，将Q0、Q1、Q2、Q3置成相应的状态。
（3）当
D=1、S1=0、S0=1时，由右移输入端SR输入二进制码1000，通过时钟脉冲CP依次右移。
此功能对应于乒乓球右移。
（4）当
D=1、S1=1、S0=0时，由右移输入端SR输入二进制码0001，通过时钟脉冲CP依次左移。
此功能对应于乒乓球左移。
图1：
74LS194芯片引脚图
根据设计原理，使用multisim绘制的并通过仿真的电路图如图二：
图2球台电路电路图
3驱动控制电路设计
该电路块由两片74LS74、两个与门74LS08、两个与非门74LS00构成，74LS74为上升沿触发的D触发器，~PR为置1端（低电平有效），~CLR为置0端（低电平有效）。
当J1=0时，两片D触发器输出端均为1即S1=S0=1，通过接入74LS194，此时实现的是并行输入功能。
当J1=1时，L1=J2=1，J3=L8=0,通过各门电路将1D置为0，将两片74LS74的CLK信号置为1，则D触发器输出端Q1、Q2分别为0，1即S1=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。
图3：
74LS74芯片引脚图
根据设计原理，使用multisim绘制仿真的驱动控制电路图：
图2驱动控制电路电路图
4计分电路设计
计分电路以A的计分电路为例进行说明。
本电路主要由一片74LS160十进制计数器、一个7404非门、7409与门构成，得分真值表如下：
十进制计数器、一个7404非门、7409与门构成，得分真值表：
表二：
得分真值表
L1
J2
L8
J3
U14
U15
1
1
0
0
1
0
0
0
1
1
0
1
同步十进制计数器74LS160的功能表：
表三：
74LS160功能表
D
EPET
工作状态
×
×
×
0
1
1
1
1
×
0
1
1
1
××
××
01
×0
11
置零
预置数
保持
保持（但C=0）
计数
由计数器74LS160的功能表可知，当~RD=~LD=EP=ET=1时工作状态为计数，此时~CLR=~LOAD=ENT=ENP=1。
选用ENP、ENT作为74LS160的计数控制端，当ENT=ENP=1时计数，当ENT=ENP=0时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。
根据设计原理，使用multisim绘制并通过仿真的计分电路图：
图3计分电路电路图
3整机电路图设计
3.1整机电路图图4
3.2器件清单
器件
个数
74LS160
2
74LS194
2
74LS74
2
数码管显示器（DCD-HEX）
2
74LS08
1
CC4071
1
CC4069
1
74LS00
1
双向开关
3
LED显示灯
10
电平脉冲原
1
电源12V
2
4、仿真结果
5、总结与体会
本电路的设计难点是咋样把裁判员的初始化信号和俩位选手的击球信号加到整个电路中去，来控制总格电路系统。
球台控制电路的仿真无法用逻辑分析，经过我们小组反复讨论和分析，我们使用了俩片上升沿触发的D触发器74LS74，俩个与门7490，俩个非门7400构成电路。
将裁判的开关与74LS74芯片的CLR端相连，实现裁判对电路的可控性。
当CLR信号有效时，实现对电路的清零；当CLR信号无效时即开关闭合时候，允许游戏者击球。
通过本次数电课程设计使我懂得数字电路的基本设计方法，对Multisim仿真软件有了初步的了解和认识。
让我懂得如何使用Mulsitim软件对电路进行设计和仿真，如何运用里面提供的电路部件来设计和完成电路的功能，使我在以后的工作中会利用Mulsitim进行电路设计完成工程功能的实现。
通过实验使我提高了逻辑思维能力，使我在逻辑电路的分析与设计上有很大额进步。
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。
我认识到一个完整的电路是有不同功能的单元组成，每个单元都有各自的功能和电路实现，每个单元相互独立又相互关联，设计每一个单元必须考虑到其他单元的参数等。
实践是加深理解知识原理的最好途径，通过查阅书籍资料，设计电路，计算电路参数，动手画电路图等过程是我对电路知识有了进一步理解。
本次设计中用到的元件，各有各的特点，我们要留意这些元件，以便在以后的设计中使用。
最后，衷心地感谢所有帮助我们解决问题克服困难的老师同学。
参考文献
[1]阎石，《数字电子技术基础第五版》，北京高等教育出版社：
2006：
145-146
[2]君兰高仁景，《数字电子技术基础与设计》，大连大连理工大学出版社：
2004：
120-123
[3]吴友宇，《模拟电子技术基础》，清华大学出版社：
2008：
103-106
[4]陈永莆，《集成电路运用800例》，电子工业出版社：
2000：
214-217
[5]陆坤，张义中，《电子设计技术》，电子科技大学出版：
1998：
32-33
实习（设计）成绩评定表
班级姓名学号
1、实习（设计）名称：
电子技术综合课程设计实习
2、实习（设计）题目：
乒乓球游戏机的设计及组装一台数字转速表
3、实习（设计）时间：
自2016年12月5日至2016年12月16日
4、实习（设计）地点：
泉山校区12#-404D、404C、103C
5、主要内容简述：
（1）组装一台数字转速表;
（2）完成乒乓球游戏机电路的设计：
一方发球后，球以固定速度向另一方运动（发光二极管依次点亮）；当球达到对方最后一个发光二极管时，对方击球（按下按钮），球将向相反方向运动；在其他时候击球视为犯规，给对方加1分；都犯规，各自加1分；
（3）编写实习、课程设计说明书
6、指导教师评语：
7、指导小组复评意见：
8、成绩：
指导教师签名：
2016年12月15日
指导小组组长签名：
2016年12月16日
教研室主任签名：
2016年12月17日
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