乒乓球比赛游戏机
一、 设计任务与要求
1 课题目的及意义
本次课程设计的内容是独立完成一个乒乓球比赛游戏机的设计，采用EWB电路仿真设计软件完成乒乓球比赛游戏机电路的设计及仿真调试，在微机上仿真实现乒乓球比赛游戏机的设计。通过这次课程设计让我们了解和熟悉了乒乓球游戏机的原理和Multisim仿真设计软件的操作，也让我们加深了解了对双向移位寄存器、双D触发器及、加法器及逻辑门电路的一些实际用途，并将理论与实践相结合。
2 课题的内容和要求
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。 基本要求：
（1）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。
（2）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，若击中，则“球”向相反方向运动，若未击中，则对方得1分。 （3）设置自动计分电路，双方各用二位数码管来显示计分，每局11分。到达11分时产生报警信号。 提高要求：
（4）一方得分时，电路自动响铃3s，这期间发球无效，等铃声停止后方能继续比赛。
（5）设置局数显示，5局结束后有声响提示比赛结束。 课题任务要求
1、画出总体设计框图，以说明乒乓球比赛游戏机由哪些相对独立的功能模块组成，标出各个模块之间互相联系，时钟信号传输路径、方向和频率变化。并以文字
对
原
理
作
辅
助
说
明
。
2、设计各个功能模块的电路图，加上原理说明。
3、选择合适的元器件，在EWB上连接验证、仿真、调试各个功能模块的电路。在连接验证时设计、选择合适的输入信号和输出方式，在充分电路正确性同时，输入信号和输出方式要便于电路的仿真、调试和故障排除。
4、在验证各个功能模块基础上，对整个电路的元器件和连接，进行合理布局，进行整个数字钟电路的连接验证、仿真、调试。
二、方案设计与论证
根据设计任务，对照图乒乓球比赛模拟及1.1，可以分为三个模块进行设计： 1. 球台电路：球迹移动电路可采用双向移位寄存器方法实现，由发光二极管作光点模拟乒乓球移动的轨迹。
2. 驱动控制电路：由双D触发器及逻辑门电路构成，通过此电路来控制并且实现球台灯的左右移位即实现乒乓球的运动。
3. 计分电路：使用十进制的计数器、逻辑门和集成的4管脚的数码管来组成计分电路。
通过多次设计、画图及仿真实验，我们发现方案电路最简洁，原理简单易懂，操作也很方便，且实用性较强。故采用此方案进行设计。
三、单元电路设计
球台电路 计分电路
cp 时钟信号源 球台驱动电路 显示译码器1 显示译码器2 发光二极管 LED数码管1 LED数码管2
J3 按键电路 控制电路 J2 计数器1 计数器2 CNT
图1 电路设计原理图
如上图所示，该电路主要由时钟信号源、按键电路、球台驱动电路，控制电路，计数器，显示译码器和LED数码管等组成。途中标出的各种信号的含义分别为：CP表示球台驱动电路和计数器的时钟信号；S表示灯（乒乓球）移动的信号；L表示发光二极管驱动信号，由L1~L8组成；CNT表示计数器的计数脉冲信号，由CNT1,CNT2组成；KA,KB表示开关控制的外输入发球、击球信号。
3.1 球台电路的设计
.球台电路如下图2设计所示：
L4L3L3L6L7L5QAQBQCQD15141312L5L6L7L8L2L2L1L1L4QAQBQCQD15141312L8U174LS194D~CLRCLKSLSRS0S1910111U274LS194D910111~CLRCLKSLSR72S0S1ABCD345672VCCCLKS0S1GNDJ2S0GNDJ2VCCCLKJ3S1J33456ABCD 图2球台电路
上图中，两片4位74LS194双向移位寄存器接成8位双向移位寄存器。74LS194功能表如表1所示：
表1 74LS194功能表
RD S1 S0 工作状态
0 1 1 1 1 × × 0 0 0 1 1 0 1 1 置零 保持 右移 左移 并行输入 功能说明： (1)当S1 = S0 =1 时，不管各输入端原来是什么状态，在下一个时脉冲到来时，其输出分别是预先输入到并行输入端的 abcd ，这种方式叫送数。
(2)当 S 1 =0 ，S 0 =1 时，其工作方式叫右移，这时，每来一个时钟脉冲，输出端的数各向右移一位，而 Q A 端的输出则由加到 R 端的数来补充。 (3)当 S 1 =1 ，S 0 =0 时，其工作方式叫左移，情况正好与右移相反； Q D 端的输出由加到 L 端的数来补充。
(4)当 S 1 = S 0 =0 时，不管是否有 CP 脉冲作用，输出保持不变，这叫保持方式。 CP=0 时也是保持方式。 3.2驱动控制电路的设计 驱动控制电路设计如下图3所示
图3 驱动控制电路
图中74LS74为上升沿触发的D触发器，~PR为置1端（低有效），~CLR为置0端（低有效）。当J1=0时，两片D触发器输出端均为1即S1=S0=1，通过接入74LS194，此时实现的是并行输入功能。当J1=1时，L1=J2=1，J3=L8=0,通过各门电路可知U2A,U4A,U2B输出端分别为0，1，1，则D触发器输出端分别为0，1即S1=0,S0=1。相反情况时，当J1=1时，L1=J2=0，J3=L8=1，D触发器输出端分别为1，0即S1=1,S0=0。通过此电路来控制并且实现球台灯的左右移位即实现乒乓球的运动。
3.3计分电路的设计
计分电路的设计如下图4所示：
PlayerADCD_HEXX105342VCC14131211152.5 V 1RCOQAQBQCQDU8~LOAD~CLR91CLK274LS160DGND710ENPENTABCD3456GNDL1L1U12AU10A7404N67409N8VCCCLKCLKJ2J2 图4 计分电路
如上图所示，计分电路由一个7404非门，7409与门和十进制的74LS160计数器
数电课程设计乒乓球比赛word文档
