剪刀石头布电子游戏课程设计.docx

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剪刀石头布电子游戏课程设计

“剪刀石头布”电子游戏-课程设计

电子课程设计

――“剪刀石头布”电子游戏

学院：

专业、班级：

姓名：

学号：

2012年12月

第一设计任务及要求....................1第二总体框图...........................1

第三选择器件...........................1第四功能模块..........................9

第五总体设计电路图.....................12第六课程设计心得体会....................15

“剪刀石头布”电子游戏

设计任务与要求

设计一个“剪刀石头布”电子游戏，具体的技术要求如下：

1.IC1和IC2能对500Hz振荡信号进行记数。

2.开关S1、S2分别代表甲、乙两人，摁下S1,S2灯1、2、3和4、5、6循环闪亮。

3.松开控制按钮S1,S2,此时1~3和4~6中只有一盏灯仍点亮,而每盏灯代表不同的意思，蓝色代表“剪刀”，绿色代表“石头”，红色代表“布”。

灯7~9只有一盏灯亮，蓝色代表“甲胜”，绿色代表“和”，红色代表“乙胜”。

二、总体框图

“剪刀石头布”电子游戏电路有振荡电路、控制器、译码电路、显示电路四部分组成。

总体框图如图1。

图1“剪刀石头布”电子游戏原理图

振荡电路：

把直流电能转换成具有一定振幅和一定频率的交流信号。

本设计由555定时器构成多谐振荡器。

控制器：

将振荡电路输出的信号进行记数。

本设计由开关和74LS290组成。

译码电路：

对控制器的计数进行译码。

本设计由74LS138组成。

显示电路：

对译码结果进行显示。

本设计由蓝、绿、红三盏灯及非门、与门和或门组成。

选择器件

555定时器

555定时器是一种多用途的数字―模拟混合集成电路，利用它能极方便地构成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器。

本课程设计中利用它构成多谐振荡器，即将Vi1和Vi2连在一起接成施密特触发器，然后再将Vo经RC积分电路接回输入端就可以了，为了减轻门G4的负载，在电容C的容量较大时不宜直接由G4提供电容的充、放电流。

为此，在下图中将TD与R1接成一个反相器，它的输出V`O与VO在高、低电平状态上完全相同。

由此接成多谐振荡器，如图2所示。

图2多谐振荡器

555的真值表如表1。

表1定时器555真值表

输入输出RDVl1Vl1VOTD状态0xx低导通12Vcc/3Vcc/3低导通1Vcc/3不变不变12Vcc/32Vcc/3Vcc/3高截止

555定时器的引脚图及内部电路图如图3和图4。

图3555定时器引脚图

图4555定时器电路图

工作原理

接通电源后，Vcc通过R1、R2对C充电，uc上升。

开始时UcVcc，即复位控制端THVcc，置位控制端Vcc，定时置位器，Q1，0，放电管截止。

随后，当UcVcc时，复位控制端THVcc,置位控制端Vcc,定时器复位，Q0，1，放电管饱和导通，C通过R2经V放电，Uc下降。

当UcVcc，又回到复位控制端THVcc，置位控制端Vcc，定时置位器，Q1，0，放电管截止。

C停止放电而重新充电。

如此反复，形成振荡波形如图5所示。

图5振荡波形

由上图中VC的波形求得电容C的充电时间T1和放电时间T2各为

T10.7R1+R2C

T20.7R2C

周期TT1+T20.7R1+R2C+0.7R2C0.7R1+2R2C

2.74LS290计数器

74LS290是异步十进制计数器。

其逻辑图和外引线排列图如图6所示。

它由一个一位二进制计数器和一个异步五进制计数器组成。

如果计数脉冲由端CP0输入，输出由端引出，即得二进制计数器；如果计数脉冲由CP1端输入，输出由引出，即是五进制计数器；如果将与CP1相连，计数脉冲由CP0输入，输出由引出，即得8421码十进制计数器。

因此，又称此电路为二-五-十进制计数器。

下表是74LS290的功能表。

由表可以看出，当复位输入R01R021，且置位输入S91?

?

S920时，74LS290的输出被直接置零；只要置位输入S91?

?

S921，则74LS290的输出将被直接置9，即1001；只有同时满足R01?

?

R020和S91?

?

S920时，才能在计数脉冲下降沿作用下实现二-五-十进制加法计数。

表2是74LS290型计数器的功能表。

表274LS290型计数器的功能表

复位输入置位输入时钟输出R01R02S91S92CPQ3Q2Q1Q0110××0000×0××11×1001×0×0↓计数0×0×↓计数0××0↓计数×00×↓计数

图674LS290的逻辑图和外脚线排列图

3.74LS138译码器

74LS138为3线－8线译码器，共有54/74S138和54/74LS138两种线路结构型式，74LS138工作原理如下：

当一个选通端（G1）为高电平，另两个选通端/G2A和/G2B）为低电平时，可将地址端（A、B、C）的二进制编码在一个对应的输出端以低电平译出。

74LS138的作用

利用G1、/G2A和/G2B可级联扩展成24线译码器；若外接一个反相器还可级联扩展成32线译码器。

若将选通端中的一个作为数据输入端时，74LS138还可作数据分配器

74LS138译码器内部电路3线-8线译码器74LS138的功能表74LS138功能表

×

1

1

1

1

1

1

1

1×

1

0

0

0

0

0

0

0

0×××

×××

000

001

010

011

100

101

110

11111111111

11111111

01111111

10111111

11011111

11101111

11110111

11111011

11111101

11111110

无论从逻辑图还是功能表我们都可以看到74LS138的八个输出管脚，任何时刻要么全为高电平1―芯片处于不工作状态，要么只有一个为低电平0，其余7个输出管脚全为高电平1。

如果出现两个输出管脚在同一个时间为0的情况，说明该芯片已经损坏。

当附加控制门的输出为高电平（S＝1）时由逻辑图写出

由可以看出，在同一个时间又是这三个变量的全部最小项的译码输出，所以也把这种译码器叫做最小项译码器。

71LS138有三个附加的控制端。

当/G2A和/G2B）为低电平时，输出为高电平（S＝1），译码器处于工作状态。

否则，译码器被禁止，所有的输出端被封锁在高电平

图8振荡电路

振荡电路振荡工作,其振荡频率为500Hz。

计算式：

T0.7R1+2R2C10.7*3KHz*1uF0.0021s

f1/T500Hz

控制器

控制器电路图如图9。

图9控制器

本设计中的LS290是将QB与INB连接，计数脉冲CP由INA输入，这样即组成了标准的8421码十进制计数器，因为输出端只连接QA、QB，又与R01、R02通过一个与门相连，当输出为11时，置零，所以输出为循环进行的000110。

3.译码电路

译码电路图如图10。

图10译码电路

74LS138有三个附加的控制端。

当/G2A和/G2B）为低电平时，输出为高电平（＝1），译码器处于工作状态。

LLLHHLHHLHHHHHL

4.显示电路

显示电路图如图11。

图11显示电路

当游戏的甲乙双方同时按下控制按纽S1,S2时,74LS290和74LS138开始对500Hz的振荡信号进行计数,其Y0端~Y3端依次轮流输出高电平,使代表”石头”,”剪刀”,”布”的灯1、2、3和4、5、6不停地循环闪亮,随后甲,乙双方同时松开控制按纽S1和S2,此时1~3、4~6和7~9中各有一个发光二级管仍点亮。

五、总体设计电路图

总体设计电路图如图12。

图12总设计电路图

功能描述：

振荡电路振荡工作,其振荡频率为500Hz.当游戏的甲乙双方同时按下控制按纽S1,S2时,74LS290和74LS138开始对500Hz的振荡信号进行计数,74LS138Y0端~Y3端依次轮流输出高电平,使代表”石头”,”剪刀”,”布”的灯1、2、3和4、5、6不停地循环闪亮,随后甲,乙双方同时松开控制按纽S1和S2,此时1~3和4~6中各有一盏灯仍点亮,通过观察灯7、8、9中亮着的灯来分出胜负。

总体电路的硬件检测结果如表5。

甲输出的情况用灯1、2、3（剪刀、石头、布）来表示

乙输出的情况用灯4、5、6（剪刀、石头、布）来表示

灯7、8、9表示甲胜、和、乙胜

表5硬件检测结果

123

456甲胜

7和

8乙胜

9100100灭亮灭010010灭亮灭001001灭亮灭100010灭灭亮100001亮灭灭010100亮灭灭010001灭灭亮001100灭灭亮001010亮灭灭

元器清单：

555定时器：

1个

开关：

2个

74LS290计数器：

2个

74LS138译码器：

2个

与门7408：

11个

非门74LS04：

6个

或门4075：

3个

六、课程设计心得体会

通过此次课程设计，使我了解到了数字电路在实际生活中的具体及广泛的应用，使我对数字电路的学习星期更加浓厚。

我终于明白了学习数字电路不能只停留在理论知识上面，要结合实际操作才能更好的学好数字电路。

在设计过程中虽然遇到了一些问题，但经过一次又一次的思考，一遍又一遍的检查终于找出了原因所在，也暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足。

实践出真知，通过亲自动手制作，使我们掌握的知识不再是纸上谈兵。

此次设计也让我明白了思路即出路，有什么不懂不明白的地方要及时请教或上网查询，只要认真钻研，动脑思考，动手实践，就没有弄不懂的知识，收获颇丰。

过而能改，善莫大焉。

在课程设计过程中，我们不断发现错误，不断改正，不断领悟，不断获取。

这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多问题，最后在老师的指导下，终于游逆而解。

在今后社会的发展和学习实践过程中，一定要不懈努力，不能遇到问题就想到要退缩，一定要不厌其烦的发现问题所在，然后一一进行解决，只有这样，才能成功的做成想做的事，才能在今后的道路上劈荆斩棘，而不是知难而退，那样永远不可能收获成功，收获喜悦，也永远不可能得到社会及他人对你的认可！

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