数字电子技术实习报告乒乓球游戏控制器的设计Word格式文档下载.docx
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学号:
21
时间:
2012-5-28至2012-6-1
目录
一、设计任务1
二、设计过程1
三、安装调试7
四、实习心得8
五、元器件清单9
六、参考文献10
一、设计任务
1.简要说明
乒乓球游戏控制器使用8~16个发光二极管组成乒乓球台,用点亮的发光二极管按一定方向的位移表示球的运动位置。
游戏控制器有A、B两个人来操作,每方各设置一个开关SA和SB,用于比赛中的击球和发球。
A、B两人按比赛规则来操作开关。
当A方按下开关SA时,靠近A方的第一个灯亮,然后发光二极管从A方向B方依次点亮,代表球的移动。
当球移动到靠近B方的第一个灯时,为B方的击球时间,B方应及时击球,发光二极管向反方向依次点亮,表示球以击出。
若B方提前击球或未击球,则判B方失分,A方的积分牌自动加1分。
然后重新发球,比赛继续进行。
2.设计任务与要求
设计一台乒乓球游戏控制器,该控制器能模拟乒乓球比赛的基本过程,并能按照比赛规则自动裁判和计分。
设计要求如下:
1)A、B双方各有一个击、发球按键,既可用来发球,又可用来击球。
2)球的移动速度为0.1~0.5s移动一位。
3)设有自动计分牌,并能显示每局的得分和胜出局的得分。
任何一方先计
满11分,表示该方此局胜出,并在胜出局数加1分。
然后重新开始新的一局,任何一方胜出4时比赛结束。
4)设有发球权显示信号。
按照比赛规则,每方两次发球后,需要交换球权。
二、设计过程
SB
1.设计分析
从上边总体框图和设计要求分析,对于控制部分主要是实现发球和击球的两个动作由于移动方向的控制要在球移动的过程中保持,采用7474触发器实现。
对于小灯的一移动即球的移动,我们采用八个LED显示,由于需要左右移动和移动的切换我们采用两片四位双向移位寄存器并且可以并行存取的74194来做LED显示部分。
对于计分电路我们对于一个控制端采用三个数码管显示,用三片四位十进制同步计数器可以异步清零的74160作为计分电路。
对于球权指示电路我们通过一片7474和一片74153来实现,7474作为一个四分频电路,指示没人发球两次换发,74153可以用来对初次击球的球权进行设置。
对于控制部分还要具体说明,在球的移动过程中要判断出是否有玩家出错,玩家出错主要有三个方面:
(1)、早击球,就是在对方击球后,球还没有移动到靠近自己的第一灯的时候就开始击球这时判自己失球,对方加分。
(2)、未击球,就是在对方击球后,球还移动到靠近自己的第一灯自己没有击球第一个灯也不亮了这时判自己失球,对方加分。
(3)、晚击球,就是在对方击球后,球还移动到靠近自己的第一灯自己没有击球第一个灯也不亮了之后自己击球了判自己失球,对方加分。
2.功能实现
(1)、控制电路如下图:
通过SA和LED1相与并且和SB和LED8相与的结果取或对7474的时钟进行控制,只有SA和LED1或者SB和LED8同时为高的时候提供一个上升沿,通过另一个异或门控制7474的输入端D的信号。
这样两个D触发器发出两个信号对74194的工作方式控制端就行控制,S1和S0。
(2)、显示电路如下图:
通过两片74194的级联,来行成八位LED移位控制,把低位QD端接到高位的SRSI端实现右移,把高位的QA端接到低位的SLSI,实现左移。
把低位的SRSI、B、C、D和高位的SLRI、A、B、C端都接地,两片74194的CLK端一起接到外部时钟端,其余端子留出作为控制端。
(3)、计分电路如下图
由三片74160构成一端的计分电路,总共有六片74160组成系统的计分电路,上边两片作为每一局中的分数累计,最下边一片作为胜利局数的累计,上边一片作为低位由74160的RCO端与下边相连作为进位计数统计,然后通过中间一片74160的QA端这里由于高位只用到“1”一个数字所以设计起来比较方便,把QA与LDN端取反相连,当第十个脉冲到来时,CT端被拉高,最下边74160局数计数的ENT和ENP也被拉高,第十一脉冲到来时局数计数记一局结束,中间74160的QA被置零,局数计数的74160的ENT和ENP被拉低,上边片子的74160的ENT和ENP接高电平,然后三片的A、B、C、D端都接地,其余端子留出做为控制端,
(4)球权控制电路如下图:
通过7474集成的两个D触发器进行四分频设置,如上图接线在2Q端输出的数据与1CLK端的信号形成四分频,对下边的74153的球权指示输出端1Y进行置位,74153的1C0和1C2进行设置外接GUDGE,进行初始化的球权选择。
(5)、控制部分详解,早击球:
通过如下电路进行判断
如上图真值表如下
SA
LED1
输出
1
只有当SA按下出高,LED1为低时输出为1,这样可以判断出可能出现A错击球,但是这是必须保证球是向SA方向移动,然后通过方向移动控制端S1,S0的状态即工作方式判断是否真正出错如下电路
如果三端同时满足则在输出端出高电平,输出端则为高,检测出早击球现象。
未击球:
首先是判断工作方式,这部分和上边的早击球出错电路一样只是两个一样的电路集成在一起每个输出端只能输出输入端的一种情况,即判断出唯一的工作方式,然后送到另一片7474的输入端的1D和2D如图
在对应的LED灯出现由高到低的跳变的时候数据被写入,例如LED1出现一个下降沿,而且S1、S0工作在左移方向则1D端出现高电平则出错,通过一个或门和前边出错现象一起送入工作方式判断进行在次确定。
对于上边工作方式判断结束后一起输出的为高电平则确定输出一次失球状态,给SB加一分,输出端电路和SB显示电路的CLK端相连组成计分电路。
上边的说明只是对于一方控制来描述的,另一方也一样构成出错和计分电路。
(6)综合电路连接
然后对两个出错的信号端取或,这个或门的输出端就是总的出错信号端无论那
出错则输出高电平,把总出错信号取反送到74194的CLRN清除端,在把这个信与复位端取反送到控制电路7474的PRN预置端把输出重新置为高电平即S1、S0都为高和出错电路的7474中的CLRN预置端把输出置为电平,在把信号取反送到球权指示电路的CLK端进行次数的分频,最后指示出发球权的信号。
(7)复位电路连接
首先是局数复位也作为开始复位端,即每次开机比赛的时候进行复位一次,然后是在每一局进位的时候有一个复位端进行两边分数显示的复位,
三、安装调试
波形图
四、实习心得
通过这实习我真的收获很多很多,在实习的开始,老师就已经在课堂上讲这个实习的实习内容我对这个很感兴趣,但是感觉自己一个人做一个简单还可以。
在这个实习期间,仅有4天的有效时间,所以我选择以一种团队的模式进行设计,我找了来那个志同道合的人,进行设计一个较难的题目,这个题目开始拿过来感觉确实很难,但是顺着时间的推移,我们做好了每一步,开始我们是分工明确我做控制部分,一个做灯显示,一个做计分,这些简单的内容在一天半的时间就搞定了,我们每天晚上回去也要做到10点,接下来就是综合,综合起来可没那么简单了,我想这是由于我们开始想的还不够明白,中间出现很多问题,比如对于未击球现象我们开始采用八个灯全为低和移动方向配合,但是后来发现这里存在竞争冒险,只是理论能通过,但是在灯亮的时候线路切换过程中有一个全低过程,导致控制部分复位,无法继续进行,这个问题我没经过大约一天的研讨终于用触发器检测两端电平关系和方向结合一起,把这个搞定了。
这些问题都是在制作过程中慢慢的体会到的,我就想在有限的时间里通过团队的力量做好每一件事情。
这个事情做好,我对于团队的力量有所认识,在实习过程中对于数电的只是也广泛应用,可能我做的还少,所以有很多东西没有用到,电路设计上也麻烦了许多,但是我会努力做到更好。
虽然我们的设计和要求有些差别但是基本功能已经实现,在有限的时间里我做好了,这也是对自己的一个交代。
在此也谢谢两位指导老师这么多天的帮忙。
五、元器件清单
器件
个数
7474
3
74160
6
74153
74194
2
6位数码管显示
门电路
若干
六、参考文献
[1]康华光.电子技术基础数字部分.第5版.北京:
高等教育出版社,2006.1
[2]邹彦.数字系统设计.北京:
航空工业出版社,2007.2
[3]周维芳.电子技术实验教程.成都:
西南交通大学出版社,2009.9
[4]WilliamKleitz著陶国彬赵玉峰译.北京:
科学出版社,2008.1
[5]
[6]
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