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。

六、实验小结:
通过此次课程设计，我们了解了模拟电路基本设计方法,对EWB仿真软件有了更深的了解和认识，使用EWB仿真软件，可以让我们在虚拟的环境中进行实验，不需要真实电路环境的介入，不必顾及仪器设备的短缺与时间环境的限制，能够极大的提高实验的效率。

这次数电课程设计,虽然短暂但是让我得到多方面的提高：1、提高了我们的逻辑思维能力，使我们在逻辑电路的分析与设计上有了很大的进步。

加深了我们对组合逻辑电路与时序逻辑电路的认识，进一步增进了对一些常见逻辑器件的了解。

另外，我们还更加充分的认识到，数字电路这门课程在科学发展中的至关重要性2，查阅参考书的独立思考的能力以及培养非常重要，我们在设计电路时，遇到很多不理解的东西，有的我们通过查阅参考书弄明白，有的通过网络查到，但由于时间和资料有限我们更多的还是独立思考。

3，相互讨论共同研究也是很重要的，经常出现一些问题，比如电路设计中的控制器的设计，以及乒乓球游戏机怎样计分等的分析。

还使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。

在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固。

七、附件：
1.完整的电路原理图
2.元器件清单。