乒乓球比赛游戏机设计与制作报告

乒乓球比赛游戏机目录1摘要 12设计任务 13“对象”总体设计 33.1设计方法 33.2球台电路设计 33.3驱动控制电路设计 43.4计分电路设计 53.4总体电路的设计 74设计仿真 85测试及分析 95.1测试结果 95.2测试分析 10参考文献 111摘要两人乒乓球游戏机是由发光二极管代替球的运动，并按照一定的规则进行对垒比赛。甲乙双方击球用开关表示，当甲乙按动开关时，球向前运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。若未击中表示对方得分，利用计数器连接成九进制计数器记分每局九分。当二者任意一方得分为九分时发生报警信号。2设计任务1、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。2、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。3、用两个按钮（J1、J2）分别表示甲乙两个球员的球拍，裁判按下发球开关（J3）后比赛开始，当球（被点亮的那只LED）移动到某方的最后一位时，参赛者应该果断按下自己的按扭使“球”转向，即表示启动球拍击中，若行动迟缓或超前，表示未击中或违规，则对方得一分。一方得分时，裁判按下发球开关后方能继续比赛。4、设置自动计分电路，双方各用二位数码管来显示计分，每局九分。到达九分时产生报警信号（亮灯）。5、裁判按下清零开关（J4）后可以开始新一轮的比赛。任务流程图图1任务流程图3“对象”总体设计3.1设计方法根据设计要求，该电路须设计3块短路完成球台驱动、控制和计分功能。该乒乓球游戏机电路主要有3块电路：球台驱动电路、控制电路和计分电路组成。电路设计原理图如下图2：时钟信号源按键电路时钟信号源按键电路发光二极管球台驱动电路控制电路LED数码管1显示译码器1计数器1LED数码管2显示译码器2计数器2cpJ1、J2J3、J4CNT图2电路设计原理图3.2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。其功能表如下表1：D清零S1S0工作状态01111××00011011置零保持右移左移并行输入表1移位寄存器功能表功能说明：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。根据设计原理，使用multisim绘制并通过仿真的电路图如下：图3球台电路电路图3.3驱动控制电路设计该电路块由两片74LS74、两个与门74LS09、两个与非门74LS00和一个或门74LS32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）。J3控制D触发器的~CLR端，当J3按下（J3=0）时，两片D触发器反相输出端均为1即S1=S0=1，通过接入74LS194，实现并行输入，此时甲或乙按下自己的发球开关就可以发球。当J1按下（J1=1）时，J1=P0=L1=1，通过各门电路将1D置为0，2D置为1，将两片74LS74的CLK信号置为1，则D触发器反相输出端~Q1、~Q2分别为1、0即S0=1,S1=0，实现甲发球，且发球后球右移。相反情况时，当J2=1时，J2=P3=L8=1，D触发器反相输出端分别为0、1即S0=0,S1=1，实现乙发球，且发球后球左移。当球运行到L1时，若J1按下（J1=1），则击中球。J1=P0=L1=1，通过各门电路将1D置为0，2D置为1，将两片74LS74的CLK信号置为1，则D触发器反相输出端~Q1、~Q2分别为1、0即S0=1,S1=0，球反相右移。当球运行到L8时，若J2按下（J2=1），则击中球。J2=P3=L8=1，D触发器反相输出端分别为0、1即S0=0,S1=1，球反相左移。根据设计原理，使用multisim绘制并通过仿真的驱动控制电路电路图如下：图4驱动控制电路电路图3.4计分电路设计计分电路以乙的计分电路为例进行说明。本电路主要由二片74LS160十进制计数器、二片74LS48译码器、一片74LS04非门、一片74LS09与门构成。当球（被点亮的那只LED）移动到某方的最后一位时，参赛者应该果断按下自己的按扭使“球”转向，即表示启动球拍击中，若行动迟缓或超前，表示未击中或违规，则对方得一分。同步十进制计数器74LS160的功能表如下：~CLR~LOADENPENT工作状态×0×××置零10××预置数×1101保持×11×0保持（但C=0）1111计数由计数器74LS160的功能表可知，~CLR=~LOAD=ENT=ENP=1时工作状态为计数。RCO为进位输出端，即当计数为9分时RCO输出一个高脉冲。将第一片74LS160的Q1、Q3相与作为第二片74LS160的时钟构成100进制计数器。若甲击中球则S1由1跳变为0，若甲若行动迟缓或超前，既未击中或违规则在裁判按下发球开关之前S1持续为1。选用ENP、ENT作为74LS160的计数控制端，ENP、ENT均和S1相连，L1和J1相与后取反作为74LS160计数脉冲，即可完成对乙的计分。同理选用ENP、ENT作为74LS160的计数控制端，ENP、ENT均和S0相连，L8和J2相与后取反作为74LS160计数脉冲，即可完成对甲的计分。根据设计原理，使用multisim绘制并通过仿真的计分电路图如下：图5计分电路电路图3.4总体电路的设计根据上述三个模块电路，将它们按一定的次序进行组合并通过仿真，即可得到下面的总电路：图6总电路电路图4设计仿真图7仿真结果—初始状态图8仿真结果—乙方获胜图9仿真结果—甲方获胜5测试及分析5.1测试结果图10测试结果—初始状态图11测试结果—乙方获胜图12测试结果—甲方获胜5.2测试分析完成功能：1、裁判按下发球开关（J3）后比赛开始。2、甲乙方参赛者击中“球”后“球”会转向；若行动迟缓或超前，对方得一分。3、一方得分后，裁判按下发球开关后方能继续比赛。4、甲、乙任一方达九分时产生报警信号（亮灯）。5、裁判按下清零开关（J4）后可以开始新一轮的比赛。参考文献【1】伍时和.数字电子技术基础.北