微機(jī)原理課程設(shè)計(jì)--乒乓球比賽游戲機(jī)的設(shè)計(jì)

1、<p>　　信 息 工 程 學(xué) 院</p><p>　　課 程 設(shè) 計(jì) 報(bào) 告</p><p>　　設(shè)計(jì)題目: </p><p>　　名 稱: 微機(jī)原理與接口技術(shù)</p><p>　　班 級: </p&

2、gt;<p>　　姓 名: </p><p>　　學(xué) 號: </p><p>　　設(shè)計(jì)時間: 至 </p><p>　　指導(dǎo)教師: </p>&

3、lt;p>　　評 語: </p><p>　　評閱成績: 評閱教師: </p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　緒論</b></p><p><b>　　第一

4、章</b></p><p><b>　　第二章</b></p><p><b>　　第三章</b></p><p><b>　　1緒論</b></p><p><b>　　1.1:背景</b></p><p>　　1.1

5、.1 課題目的及意義</p><p>　　本次課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容是獨(dú)立完成一個乒乓球比賽游戲機(jī)的設(shè)計(jì)，采用EWB電路仿真設(shè)計(jì)軟件完成乒乓球比賽游戲機(jī)電路的設(shè)計(jì)及仿真調(diào)試，在微機(jī)上仿真實(shí)現(xiàn)乒乓球比賽游戲機(jī)的設(shè)計(jì)。通過這次課程設(shè)計(jì)讓我們了解和熟悉了乒乓球游戲機(jī)的原理和Multisim仿真設(shè)計(jì)軟件的操作，也讓我們加深了解了對雙向移位寄存器、雙D觸發(fā)器及、加法器及邏輯門電路的一些實(shí)際用途，并將理論與實(shí)踐相結(jié)合。</p&

6、gt;<p>　　1.1.2 課題的內(nèi)容和要求</p><p>　　獨(dú)立完成一個乒乓球比賽游戲機(jī)的設(shè)計(jì)，采用EWB電路仿真設(shè)計(jì)軟件完成乒乓球比賽游戲機(jī)電路的設(shè)計(jì)及仿真調(diào)試，在微機(jī)上仿真實(shí)現(xiàn)乒乓球比賽游戲機(jī)的設(shè)計(jì)。</p><p>　　課程設(shè)計(jì)具體內(nèi)容如下：乒乓球比賽是由甲乙雙方參賽，加上裁判的三人游戲（也可以不用裁判），乒乓球比賽模擬機(jī)是用發(fā)光二極管（LED）模擬乒乓球運(yùn)動

7、軌跡的電子游戲機(jī)。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)要求：</b></p><p><b>　　基本部分</b></p><p>　　(1) 至少用8個LED排成直線，以中點(diǎn)為界，兩邊各代表參賽雙方的位置，其中一個點(diǎn)亮的LED（乒乓球）依次從左到右，或從由到左移動，“球”的移動速度能由時鐘電路調(diào)節(jié)。</p>

8、<p>　　(2) 當(dāng)球（被點(diǎn)亮的那只LED）移動到某方的最后一位時，參賽者應(yīng)該果斷按下自己的按扭使“球”轉(zhuǎn)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。</p><p>　　(3) 設(shè)計(jì)自動記分電路，甲乙雙方各用一位數(shù)碼管顯示得分，每記滿9分為一局。</p><p><b>　　課題任務(wù)要求</b></p><

9、;p>　　1、畫出總體設(shè)計(jì)框圖，以說明乒乓球比賽游戲機(jī)由哪些相對獨(dú)立的功能模塊組成，標(biāo)出各個模塊之間互相聯(lián)系，時鐘信號傳輸路徑、方向和頻率變化。并以文字對原理作輔助說明。</p><p>　　2、設(shè)計(jì)各個功能模塊的電路圖，加上原理說明。</p><p>　　3、選擇合適的元器件，在EWB上連接驗(yàn)證、仿真、調(diào)試各個功能模塊的電路。在連接驗(yàn)證時設(shè)計(jì)、選擇合適的輸入信號和輸出方式，在充分電

10、路正確性同時，輸入信號和輸出方式要便于電路的仿真、調(diào)試和故障排除。</p><p>　　4、在驗(yàn)證各個功能模塊基礎(chǔ)上，對整個電路的元器件和連接，進(jìn)行合理布局，進(jìn)行整個數(shù)字鐘電路的連接驗(yàn)證、仿真、調(diào)試。</p><p>　　5、自行接線驗(yàn)證、仿真、調(diào)試，并能檢查和發(fā)現(xiàn)問題，根據(jù)原理、現(xiàn)象和仿真結(jié)果分析問題所在，加以解決。學(xué)生要解決的問題包括元器件選擇、連接和整體設(shè)計(jì)引起的問題。</p&

11、gt;<p><b>　　1.2 方案選擇</b></p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)，對照圖乒乓球比賽模擬及1.1，可以分為三個模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)：</p><p>　　1. 球臺電路：球跡移動電路可采用雙向移位寄存器方法實(shí)現(xiàn)，由發(fā)光二極管作光點(diǎn)模擬乒乓球移動的軌跡。</p><p>　　2. 驅(qū)動控制電路：由雙D觸發(fā)器及邏輯門電路構(gòu)成

12、，通過此電路來控制并且實(shí)現(xiàn)球臺燈的左右移位即實(shí)現(xiàn)乒乓球的運(yùn)動。</p><p>　　3. 計(jì)分電路：使用十進(jìn)制的計(jì)數(shù)器、邏輯門和集成的4管腳的數(shù)碼管來組成計(jì)分電路。</p><p>　　通過多次設(shè)計(jì)、畫圖及仿真實(shí)驗(yàn)，我們發(fā)現(xiàn)方案電路最簡潔，原理簡單易懂，操作也很方便，且實(shí)用性較強(qiáng)。故采用此方案進(jìn)行設(shè)計(jì)。</p><p>　　2電路組成和工作原理</p>

13、<p>　?。?）分析系統(tǒng)的邏輯功能，畫出其框圖如下</p><p>　　圖1乒乓球比賽游戲機(jī)的原理框圖</p><p>　　如上圖2.1所示，該電路主要由時鐘信號源、按鍵電路、球臺驅(qū)動電路，控制電路，計(jì)數(shù)器，顯示譯碼器和LED數(shù)碼管等組成。途中標(biāo)出的各種信號的含義分別為：CP表示球臺驅(qū)動電路和計(jì)數(shù)器的時鐘信號；S表示燈（乒乓球）移動的信號；L表示發(fā)光二極管驅(qū)動信號，由L1~L

14、8組成；CNT表示計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)脈沖信號，由CNT1,CNT2組成；KA,KB表示開關(guān)控制的外輸入發(fā)球、擊球信號。</p><p>　?。?）總體思路描述如下：</p><p>　　1.用兩個74LS194四位雙向移位寄存器來模擬乒乓球臺，其中第一個74LS194的DL輸出端QD接第二個的右移串行輸入端SR，這樣當(dāng)乒乓球往右準(zhǔn)備移出第一個寄存器的時候就會在時鐘脈沖的作用下被移入第二個寄存器。

15、同樣道理，第二個74LS194的AR輸出端接第一個的左移串行輸入端。</p><p>　　2.用雙D觸發(fā)器74LS74及邏輯門電路構(gòu)成驅(qū)動控制電路</p><p>　　3.用十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS160D、邏輯門電路和集成的4管腳的數(shù)碼管組成計(jì)分電路</p><p><b>　　3單元電路的設(shè)計(jì)</b></p><p>　

16、　3.1 球臺電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　.球臺電路如下圖2設(shè)計(jì)所示：</p><p><b>　　圖2球臺電路</b></p><p>　　上圖中，兩片4位74LS194雙向移位寄存器接成8位雙向移位寄存器。74LS194功能表如表1所示：</p><p>　　表1 74LS194功能表</p>&

17、lt;p><b>　　功能說明： </b></p><p>　　(1)當(dāng)S1 = S0 =1 時，不管各輸入端原來是什么狀態(tài)，在下一個時脈沖到來時，其輸出分別是預(yù)先輸入到并行輸入端的 abcd ，這種方式叫送數(shù)。</p><p>　　(2)當(dāng) S 1 =0 ，S 0 =1 時，其工作方式叫右移，這時，每來一個時鐘脈沖，輸出端的數(shù)各向右移一位，而 Q A 端的輸出

18、則由加到 R 端的數(shù)來補(bǔ)充。</p><p>　　(3)當(dāng) S 1 =1 ，S 0 =0 時，其工作方式叫左移，情況正好與右移相反； Q D 端的輸出由加到 L 端的數(shù)來補(bǔ)充。 </p><p>　　(4)當(dāng) S 1 = S 0 =0 時，不管是否有 CP 脈沖作用，輸出保持不變，這叫保持方式。 CP=0 時也是保持方式。</p><p>　　3.2驅(qū)動控制電路的設(shè)

19、計(jì)</p><p>　　驅(qū)動控制電路設(shè)計(jì)如下圖3所示</p><p><b>　　圖3 驅(qū)動控制電路</b></p><p>　　圖中74LS74為上升沿觸發(fā)的D觸發(fā)器，~PR為置1端（低有效），~CLR為置0端（低有效）。當(dāng)J1=0時，兩片D觸發(fā)器輸出端均為1即S1=S0=1，通過接入74LS194，此時實(shí)現(xiàn)的是并行輸入功能。當(dāng)J1=1時，L

20、1=J2=1，J3=L8=0,通過各門電路可知U2A,U4A,U2B輸出端分別為0，1，1，則D觸發(fā)器輸出端分別為0，1即S1=0,S0=1。相反情況時，當(dāng)J1=1時，L1=J2=0，J3=L8=1，D觸發(fā)器輸出端分別為1，0即S1=1,S0=0。通過此電路來控制并且實(shí)現(xiàn)球臺燈的左右移位即實(shí)現(xiàn)乒乓球的運(yùn)動。</p><p>　　3.3計(jì)分電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　計(jì)分電路的設(shè)計(jì)如下圖

21、4所示：</p><p><b>　　圖4 計(jì)分電路</b></p><p>　　如上圖所示，計(jì)分電路由一個7404非門，7409與門和十進(jìn)制的74LS160計(jì)數(shù)器構(gòu)成。得分真值表二如下表二所示：</p><p><b>　　表2 得分真值表</b></p><p>　　由上表可得上圖中非門和與

22、門的接法。</p><p>　　同步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS160的功能表如下表三所示：</p><p>　　表3 74LS160的功能表</p><p>　　由74LS160的功能表可知，當(dāng)~RD=~LD=EP=ET=1時工作狀態(tài)為計(jì)數(shù)，即圖4中的~CLR=~LOAD=ENT=</p><p>　　ENP=1時。選用ENP、ENT作為74LS

23、160的計(jì)數(shù)控制端，當(dāng)ENT=ENP=1時計(jì)數(shù)，當(dāng)ENT=ENP=0時計(jì)分電路處于保持狀態(tài)。RCO為進(jìn)位輸出端，即當(dāng)選手計(jì)滿9分時給出報(bào)警信號。</p><p><b>　　4總體電路的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　通過前面的單元電路的設(shè)計(jì)，將他們合理的組合連接起來，就可以得到總體設(shè)計(jì)電路圖，其圖如下圖五所示:</p><p><b&

24、gt;　　圖五 總體電路</b></p><p><b>　　5結(jié)果分析</b></p><p>　　在進(jìn)行仿真運(yùn)行的過程中，先將開關(guān)Play C往上打，即打到“1”的位置。然后選著發(fā)球方A或B，若A先發(fā)球，就將開關(guān)Play A往上打，即打到“1”的位置。球?qū)蛴乙苿樱?dāng)點(diǎn)亮的球移動到B方的最后一位時，將B的開關(guān)往下打，B就會得一分，反之，若行動遲緩或超

25、前，表示未擊中或違規(guī)，則對方得一分。若B先發(fā)球，也是一樣的操作。當(dāng)一方得分滿9分時，RCO將會給出報(bào)警信號 ，即燈亮，表一局完，數(shù)碼管將從新計(jì)數(shù)。</p><p><b>　　6總結(jié)</b></p><p>　　通過此次課程設(shè)計(jì)，我們了解了模擬電路的基本設(shè)計(jì)方法,并對Multisim仿真軟件有了初步的了解和認(rèn)而識。通過使用Multisim仿真軟件，可以讓我們在虛擬的環(huán)

26、境中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，可以先通過它來檢驗(yàn)電路的正確性和可行性，而不需要真實(shí)電路環(huán)境的介入，不必顧及儀器設(shè)備的短缺與時間環(huán)境的限制，能夠極大的提高實(shí)驗(yàn)的效率。</p><p>　　雖然這次的數(shù)電課程設(shè)計(jì)時間短暫，但卻讓我得到了多方面的提高：1、提高了我們的邏輯思維能力，使我們在邏輯電路的分析與設(shè)計(jì)上有了很大的進(jìn)步。加深了我們對組合邏輯電路與時序邏輯電路的認(rèn)識，進(jìn)一步增進(jìn)了對一些常見邏輯器件的了解。另外，我們還更加充分的認(rèn)識

27、到，數(shù)字電路這門課程在科學(xué)發(fā)展中的至關(guān)重要性2，查閱參考書的獨(dú)立思考的能力以及培養(yǎng)非常重要，我們在設(shè)計(jì)電路時，遇到很多不理解的東西，有的我們通過查閱參考書弄明白，有的通過網(wǎng)絡(luò)查到，但由于時間和資料有限我們更多的還是獨(dú)立思考。3，相互討論共同研究也是很重要的，經(jīng)常出現(xiàn)一些問題，比如電路設(shè)計(jì)中的控制器的設(shè)計(jì)，以及乒乓球游戲機(jī)怎樣計(jì)分等的分析。還使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識與實(shí)踐相結(jié)合起

28、來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會服務(wù)，從而提高自己的實(shí)際動手能力和獨(dú)立思考的能力。在設(shè)計(jì)的過程中遇到了不少棘手的問題，可謂是困難重重。但這畢竟第一次做，難免會遇到過各種各樣的問題，我們必須要學(xué)著自己去找資料、去理解、去解決問題，加強(qiáng)我們獨(dú)立思考的能力。同時在設(shè)計(jì)的過程中。我發(fā)現(xiàn)了許多自己的不足之處，認(rèn)識的自己</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p