乒乓球比賽游戲機設計與制作報告

乒乓球比賽游戲機目錄1摘要 12設計任務 13“對象”總體設計 33.1設計方法 33.2球臺電路設計 33.3驅動控制電路設計 43.4計分電路設計 53.4總體電路的設計 74設計仿真 85測試及分析 95.1測試結果 95.2測試分析 10參考文獻 111摘要兩人乒乓球游戲機是由發(fā)光二極管代替球的運動，并按照一定的規(guī)則進行對壘比賽。甲乙雙方擊球用開關表示，當甲乙按動開關時，球向前運當球運動到某方的最后一位時，參賽者應立即按下自己一方的按鈕，即表示擊球。若未擊中表示對方得分，利用計數器連接成九進制計數器記分每局九分。當二者任意一方得分為九分時發(fā)生報警信號。2設計任務1、設計一個甲、乙雙方參賽，裁判參與的乒乓球比賽游戲模擬機。2、用8個發(fā)光二極管排成一條直線，以中點為界，兩邊各代表參賽雙方的位置，其中點亮的發(fā)光二極管代表“乒乓球”的當前位置，點亮的發(fā)光二極管依次由左向右或由右向左移動。3、用兩個按鈕（J1、J2）分別表示甲乙兩個球員的球拍，裁判按下發(fā)球開關（J3）后比賽開始，當球（被點亮的那只LED）移動到某方的最后一位時，參賽者應該果斷按下自己的按扭使“球”轉向，即表示啟動球拍擊中，若行動遲緩或超前，表示未擊中或違規(guī)，則對方得一分。一方得分時，裁判按下發(fā)球開關后方能繼續(xù)比賽。4、設置自動計分電路，雙方各用二位數碼管來顯示計分，每局九分。到達九分時產生報警信號（亮燈）。5、裁判按下清零開關（J4）后可以開始新一輪的比賽。任務流程圖圖1任務流程圖3“對象”總體設計3.1設計方法根據設計要求，該電路須設計3塊短路完成球臺驅動、控制和計分功能。該乒乓球游戲機電路主要有3塊電路：球臺驅動電路、控制電路和計分電路組成。電路設計原理圖如下圖2：時鐘信號源按鍵電路時鐘信號源按鍵電路發(fā)光二極管球臺驅動電路控制電路LED數碼管1顯示譯碼器1計數器1LED數碼管2顯示譯碼器2計數器2cpJ1、J2J3、J4CNT圖2電路設計原理圖3.2球臺電路設計球臺電路通過兩個4位上相移位寄存器74LS194接成一個8位的移位寄存器。具體接法為：將第一片的左移串行輸入端SL接到第二片的Q0端，將第二片的右移串行輸入端接到第一片的Q3端，然后將第一片的D0端和第二片的D3端制1，同時將剩余的其他幾個輸入端制0。其功能表如下表1：D清零S1S0工作狀態(tài)01111××00011011置零保持右移左移并行輸入表1移位寄存器功能表功能說明：1、當D=0，其他輸入端均為任意值，寄存器輸出Q0、Q1、Q2、Q3均為0。清除后，置D=1。此功能對應于裁判員對系統(tǒng)進行初始化。2、當D=S1=S2=1時，送入任意的4位二進制數，當下一個上升沿到來時，將Q0、Q1、Q2、Q3置成相應的狀態(tài)。3、當D=1、S1=0、S0=1時，由右移輸入端SR輸入二進制碼1000，通過時鐘脈沖CP依次右移。此功能對應于乒乓球右移。4、當D=1、S1=1、S0=0時，由右移輸入端SR輸入二進制碼0001，通過時鐘脈沖CP依次左移。此功能對應于乒乓球左移。根據設計原理，使用multisim繪制并通過仿真的電路圖如下：圖3球臺電路電路圖3.3驅動控制電路設計該電路塊由兩片74LS74、兩個與門74LS09、兩個與非門74LS00和一個或門74LS32構成，74LS74為上升沿觸發(fā)的D觸發(fā)器，~PR為置1端（低電平有效），~CLR為置0端（低電平有效）。J3控制D觸發(fā)器的~CLR端，當J3按下（J3=0）時，兩片D觸發(fā)器反相輸出端均為1即S1=S0=1，通過接入74LS194，實現(xiàn)并行輸入，此時甲或乙按下自己的發(fā)球開關就可以發(fā)球。當J1按下（J1=1）時，J1=P0=L1=1，通過各門電路將1D置為0，2D置為1，將兩片74LS74的CLK信號置為1，則D觸發(fā)器反相輸出端~Q1、~Q2分別為1、0即S0=1,S1=0，實現(xiàn)甲發(fā)球，且發(fā)球后球右移。相反情況時，當J2=1時，J2=P3=L8=1，D觸發(fā)器反相輸出端分別為0、1即S0=0,S1=1，實現(xiàn)乙發(fā)球，且發(fā)球后球左移。當球運行到L1時，若J1按下（J1=1），則擊中球。J1=P0=L1=1，通過各門電路將1D置為0，2D置為1，將兩片74LS74的CLK信號置為1，則D觸發(fā)器反相輸出端~Q1、~Q2分別為1、0即S0=1,S1=0，球反相右移。當球運行到L8時，若J2按下（J2=1），則擊中球。J2=P3=L8=1，D觸發(fā)器反相輸出端分別為0、1即S0=0,S1=1，球反相左移。根據設計原理，使用multisim繪制并通過仿真的驅動控制電路電路圖如下：圖4驅動控制電路電路圖3.4計分電路設計計分電路以乙的計分電路為例進行說明。本電路主要由二片74LS160十進制計數器、二片74LS48譯碼器、一片74LS04非門、一片74LS09與門構成。當球（被點亮的那只LED）移動到某方的最后一位時，參賽者應該果斷按下自己的按扭使“球”轉向，即表示啟動球拍擊中，若行動遲緩或超前，表示未擊中或違規(guī)，則對方得一分。同步十進制計數器74LS160的功能表如下：~CLR~LOADENPENT工作狀態(tài)×0×××置零10××預置數×1101保持×11×0保持（但C=0）1111計數由計數器74LS160的功能表可知，~CLR=~LOAD=ENT=ENP=1時工作狀態(tài)為計數。RCO為進位輸出端，即當計數為9分時RCO輸出一個高脈沖。將第一片74LS160的Q1、Q3相與作為第二片74LS160的時鐘構成100進制計數器。若甲擊中球則S1由1跳變?yōu)?，若甲若行動遲緩或超前，既未擊中或違規(guī)則在裁判按下發(fā)球開關之前S1持續(xù)為1。選用ENP、ENT作為74LS160的計數控制端，ENP、ENT均和S1相連，L1和J1相與后取反作為74LS160計數脈沖，即可完成對乙的計分。同理選用ENP、ENT作為74LS160的計數控制端，ENP、ENT均和S0相連，L8和J2相與后取反作為74LS160計數脈沖，即可完成對甲的計分。根據設計原理，使用multisim繪制并通過仿真的計分電路圖如下：圖5計分電路電路圖3.4總體電路的設計根據上述三個模塊電路，將它們按一定的次序進行組合并通過仿真，即可得到下面的總電路：圖6總電路電路圖4設計仿真圖7仿真結果—初始狀態(tài)圖8仿真結果—乙方獲勝圖9仿真結果—甲方獲勝5測試及分析5.1測試結果圖10測試結果—初始狀態(tài)圖11測試結果—乙方獲勝圖12測試結果—甲方獲勝5.2測試分析完成功能：1、裁判按下發(fā)球開關（J3）后比賽開始。2、甲乙方參賽者擊中“球”后“球”會轉向；若行動遲緩或超前，對方得一分。3、一方得分后，裁判按下發(fā)球開關后方能繼續(xù)比賽。4、甲、乙任一方達九分時產生報警信號（亮燈）。5、裁判按下清零開關（J4）后可以開始新一輪的比賽。參考文獻【1】伍時和.數字電子技術基礎.北