数电设计乒乓球游戏机.doc

数字电路综合设计

---------乒乓球游戏机

一、目与要求????????????P2

二、程????????????P2

三、示????????????P6

四、心得与改方案????????????P9

一、目与要求

1．用 8 个发光二极管表示球；用两个按钮分别表示甲乙两个球员的球拍；

2．一方发球后，球以固定速度向另一方运动（发光二极管依次点亮），当球达到最后一个发光二极管时，对方击球（按下按钮）球将

向相反方向运动，在其他时候击球视为犯规，给对方加 1 分；都犯规，各自加 1 分；

3．甲、乙各有一数码管计分；

4．裁判有一个按钮，是系统初始化，每次得分后，按下一次。

考虑到制板的限制等情况，讲题目的要求一简化只用一个按钮，用要下的不同顺序表示两个球拍，则连带的要求二的“都犯规，各自加 1 分”不能实现。其他重要主体功能不变。

二、设计过程

1、计分模块

对于本模块，采用两个 74161计数器，74161计数后通过译码器 4511 再通过共阴极数码管5161AS进行显示，当双方在左右端的灯按下按

钮时，说明运动员正常击球，不予以计分。当在中途击球时，则给相

应的运动员记一分，说明运动员失误。对于本模块功能的实现，采用

的方法是控制 74161的使能端，当球达到最后一个发光二极管时显示

模块击球，通过一个非门使其不工作，则此时按下按钮不计分。灯在

其他位置时 74161计数器工作，则能按下按钮计分。

此模块的原理图示如下：

2、复位模块

对于裁判端的复位功能，采用一个开关对 74161清零端进行控制即可实现。如题目要求，当运动员得分后即可按下此按钮。同时，在系统初次上电时，也需要按下此按钮进行初始化。

该功能原理图示如下：

对于乒乓球的运行速度控制，采用 555定时器构成的多谐振荡器完成。通过多谐振荡器的计算公式：

即可选取适当的电阻电容以完成此功能。

该系统的原理图示如下：

在本次设计中，按题目要求，采用 8 个发光二极管表示球。 8 个二极管阴极共连后接地，正极分别接到两个 74194的输出端。乒乓球的来回移动通过 jk 触发器控制 74194的 S0、S1端口，当按钮按下时即进行左移右移的切换；

此模块原理图如下：

三、设计图示

1、总体原理图

2、PCB 图

3、Multisim 软件仿真图

4、硬件图

四、设计心得与改进方案

1.本次设计应用了multisim 和 altium designer这两个软件， multisim 用于仿真， ad 软件用于绘制 PCB 板。本次设计总体来说的简单的，

但让我们学的最多的是电子设计软件的应用和设计制版的流程。比如在实际用热转印法制作PCB 板就有许多需要注意的地方，加热温度

与次数，腐蚀电路板等方面都值得我们去小心注意。最重要的是，板

子制作出来后的调试。电路软件仿真已经没有什么问题，但实际做出来后却问题不断。在调试电路板的那几天是最难熬的，问题解决一个又有一个冒出来。这次设计也让我明白调试时的思路清晰是很重要

的，烦躁解决不了问题。当所有问题一一解决后，出来的就是和仿真一样的效果，这是很令人欣慰的。

2.改进方案

（1）此次设计中 555 构成的多谐振荡器采用的电阻阻值是一定的，实际改进时可采用电位器调节接入电路阻值的大小，届时可调节乒乓球的运行速度。

（2）在 PCB 版的布局布线中可进行优化，使其更美观些跳线更少些。