模拟乒乓球比赛实验报告

实验原始记录

专业、班级_______ 姓名_______ 同组人姓名_________ 课程名称__________________ 实验名称________________ 实验记录：

实验日期任课教师

一、实验目的：

培养综合运用数字电子技术知识进行简易数字电子系统设计，及利用EWB软件进行仿真的能力。

二、实验任务：

1.选题：模拟乒乓球比赛电路

模拟乒乓球比赛通过设计，采用数字芯片实现乒乓球左右移动、选手击球、得分、累计得分到9分报警等功能。该设计三个双向开关S1、S2、S3分别作为裁判和两选手的击球动作，同时选手可以从译码显示器上直接读出自己的得分，具有操作简单、结构清晰的优点。

2.设计目标：

该模拟乒乓球比赛电路主要有4块电路：时钟信号产生电路、球台驱动电路、控制电路和计分电路。其中球台电路主要实现选手击球完毕后球的左右移动显示位置功能；控制电路实现选手击球、裁判功能；计分电路具有当选手击球有效时加分和当选手的分数累计到9分时报警功能。

3.设计要求：

1)用8个发光二极管表示球，将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。用两个开关和2个发光二极管分别表示AB两个球员的球拍；

2)一方发球后，球以固定的速度向另一方运动（发光二极管依次逐个点亮），当球达到另

一方的最后一个二极管时，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。 A、B各有一个数码管计分。

3)裁判有一个按钮，用来对使选手准备，每次得分后按下一次。

三、设计注意事项：

1)选用Workbench含有的芯片。

2) 原理设计时不要用芯片管脚图连线。

3)

仿真时SSI 选用理想器件，不要用芯片连线。

4)

仿真时电路中用到的CP 脉冲， 要求用555设计CP 脉冲源。

四、 电路设计:

2. 时钟信号：

由555定时器构成多谐振荡器用来产生时钟信号：

1121213()ln

0.7()23cc cc

w cc cc

V V t R R C R R C V V -

=+≈+-

222

2

3

l n 0.71

3

cc

w cc

V t R C R C V =≈

U3

脉冲周期：

12120.7(2)w w T t t R R C

=+=+

重复频率：

121.431

(2)f T

R R C

=≈

+ 占空比：11212(2)w t R R q T

R R C

+=

=

+

最终使用该电路产生频率1Hz 的时钟信号。

3. 计分电路：

EWB 中有将74LS48与七段数码管集成的器件，为了使电路更为简洁，同时减少线路连接，所以使用了该器件U1。

如上图所示，计分电路由一个非门、与门和十进制的74LS160计数器构成。 得分真值表如下

由上表可得上图中非门和与门的接法。 同步计数器74LS160功能表：

U6

由74LS160的功能表可知，当~RD=~LD=EP=ET=1时工作状态为计数，即图4中的~CLR=~LOAD=ENT=ENP=1时。选用ENP、ENT作为74LS160的计数控制端，当ENT=ENP=1时计数，当ENT=ENP=0时计分电路处于保持状态。RCO为进位输出端，即当选手计满9分时，探针点亮，发出报警信号。

4.驱动控制电路：

74LS74功能表：J1

L1

J2

L8

J3

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。

5.球台电路：

74194功能表：

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。

五、实验结论:

1.实现要求：本电路实现了击球完毕后球的左右移动显示位置功能；控制电路

实现选手击球、裁判功能；计分电路具有当选手击球有效时加分和当选手的分数

累计到9分时报警功能。

2.电路特点：本电路中时钟信号产生电路、驱动控制电路和计分电路实现的较

为理想，但是球台电路无法实现球越过中点打开开关实行球往回移动。

3.改进和完善：

1)应该重新增加设计控制电路，使之增加可选择发球方的功能；

2)增加时钟信号电路，使在不同位置击球会产生不同的击球速度；

3)增加计分电路使之更符合现实中的计分规则；

4)增加电路使其更加符合现实中的规则，如有过网击球等。