数字逻辑课程设计--模拟乒乓球比赛

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1、 计算机科学系 课程设计报告 20132014 学年第一学期 课程课程 数字逻辑课程设计 课 程 设 计 名 称课 程 设 计 名 称 模拟兵乓球比赛 学生姓名学生姓名 学号学号 专业班级专业班级 12 网络工程（2）班 指导教师指导教师 1 2 1 课题的内容和要求 . 3 2 电路组成和工作原理 . 5 3 单元电路的设计 6 3.1 球台电路的设计 6 3.2 驱动控制电路的设计 . 8 3.3 计分电路的设计 9 4 总体电路的设计 10 5 结果分析 . 11 6 总结 12 参考文献 13 附录 A 仿真结果图 . 14 附录 B 实验仪器及器件 15 1 3 1 课题的内容和要求

2、课题的内容和要求 独立完成一个乒乓球比赛游戏机的设计，采用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。 课程设计具体内容如下：乒乓球比赛是由甲乙双方参赛，加上裁判的三人游戏（也 可以不用裁判） ，乒乓球比赛模拟机是用发光二极管（LED）模拟乒乓球运动轨迹的电子 游戏机。 设计要求： 1、基本部分 (1) 至少用 8 个 LED 排成直线，以中点为界，两边各代表参赛双方的位置，其中一个点 亮的 LED（乒乓球）依次从左到右，或从由到左移动， “球”的移动速度能由时钟电路调 节。 (2) 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

3、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。 (3) 设计自动记分电路，甲乙双方各用一位数码管显示得分，每记满 9 分为一局。 1.11.1 方案选择方案选择 根据设计任务，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

4、懂，操作 也很方便，且实用性较强。故采用此方案进行设计。 控 1 4 2 2 电路组成和工作原理电路组成和工作原理 （1）分析系统的逻辑功能，画出其框图如下 图 1 乒乓球比赛游戏机的原理框图 如上图 2.1 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 L1L8 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。

5、（2）总体思路描述如下： 1.用两个 74LS194 四位双向移位寄存器来模拟乒乓球台， 其中第一个 74LS194 的 DL 输出端 QD 接第二个的右移串行输入端 SR，这样当乒乓球往右准备移出第一个寄存器的 时候就会在时钟脉冲的作用下被移入第二个寄存器。同样道理，第二个 74LS194 的 AR 输出端接第一个的左移串行输入端。 2.用双 D 触发器 74LS74 及逻辑门电路构成驱动控制电路 时钟信号源 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 计数器 2 计数器 1 显示译码器 LED 数码管 2 按键电路 1 5 3.用十进制计数器 74LS160D、逻辑

6、门电路和集成的 4 管脚的数码管组成计分电路 3 3 单元电路的设计单元电路的设计 3.13.1 球台电路的设计球台电路的设计 .球台电路如下图 2 设计所示： U1 74LS194D A 3 B 4 C 5 D 6 SL 7 QA 15 QB 14 QC 13 QD 12 SR 2 CLR 1 S0 9 S1 10 CLK 11 U2 74LS194D A 3 B 4 C 5 D 6 SL 7 QA 15 QB 14 QC 13 QD 12 SR 2 CLR 1 S0 9 S1 10 CLK 11 L4 L4 L3 L3 L2 L2 L1 L1 L5 L5 L6 L6 L7 L7 L8 L8 VCCVCC CLK CLK S0 S1 S1 GND GND J2 J2 J3 J3 S0 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： 表表 1 74LS1