《数字电路与逻辑设计》课程实验指导（数字电路实验）实验十 电子乒乓游戏机

实验十电子乒乓游戏机 一、设计任务 (1)参加游戏者2一3人，既比赛双方及裁判员。采用单脉冲发生器的按钮开关作为球 拍，用来发球或击球，并采用七只发光二极管模拟乒乓球。其中只有一只点亮的 发光二极管表示球的位置，每只发光二极管逐次点亮表示球的运动轨迹，当乒乓 球移动到一排发光二极管的某一端最后一只时，要求控制这一端的选手准确果断 及时地按下单脉冲发生器的按钮开关并将球击回。如果击中则乒乓球向相反的方 向移动：如果没有击中则算失误，对方得一分。还应注意，如果乒乓球还未运行 到规定的击球位置，击球不算失误：当球到达规定的击球位置时，该方再次击球 仍能将球击同。 (2)设有自动记分的显示装置。裁判员可根据比赛规定判定一局比赛结束，并由裁判 员把双方记分牌清零，并使局数计数器加1，规定一局为6分。 (3)规定比赛球速分快慢两档，比赛者可根据情况任意选择所需的球速。 (4)比赛开始时由裁判员统一将计数器清零，同时使局数计数器加1。局数计数器所 对应的显示器显示1表示第一局比赛开始，共定为5局。在比赛双方各设置一个 指示灯。规定得分一方指示灯亮并获得发球权。 二、原理及方框图 游戏机的方框图如图所示。下面分别对每一分框图作简要的介绍。 (1)乒乓球台是由74LS192和74LS42器件组成的。其作用是控制丘乓球向左、右方 向移动。74S42器件共有10个输出端，即Y0-Y9。在Y2~Y8的端点上分别接 入7只发光二极管。在作加法计数时，Y2~Y8端的发光二极管逐次点亮，意指兵 乓球向右方移动。反之，在作减法计数时，丘乓球向左方移动。 (2)当乒乓球运行到Y8或Y2的位置时，要求对方立即击球，如果错过次机会就算尖 分，经失分判别电路判别后，在得分的一方记分牌上加1。例如，在甲方发球时， 只要甲方按一下该方的单脉冲发生器按钮开关，通过所设计的电路使M点为高电 平。如果乙方错过击球的机会，即球运行到Y8的位置时，乙方没有击中，此时 球继续向右方移动，则Y9必然出现高电平。在此，可利用M点和Y9的高电平 通过一个与门使甲方记分牌加1。 (3)当得分一方记分牌上加1时，可利用得分一方记分牌的计数脉冲使得分一方的指 示灯亮，以示得分一方获得发球权。 (4)如果甲方按下该方的单脉冲发生器按钮开关时，要求门控电路1开启M点为高电 平。该高电平被送到门控电路2，使门电路4的输出端为高电平，以实现74S192 器件作加法计数的功能：同时M点的高电平也被送到高电平门控电路3，来自分 顿器的时钟脉冲通过门控电路3使74LS192器件执行加法计数。球速选择电路在 图中未给出，有待在设计时进一步解决。 设计时还应考虑，如果乙方失球，74LS42的9端能控制门控电路1，使M点 为低电平，不让时钟脉冲通过门控电路3。否则，甲方得分后，甲方并没有发球 而球仍能向右方移动。由于电路的对称性，有关乙方按下该方单脉冲发生器的按 钮开关以及甲方失球的情况均与上述相同，在此从略。 (5)局数计数器及其显示电路是由裁判员控制的。设计时可利用单脉冲发生器所具有 的两个输出端。输出为正脉冲的一端接到有关计数器的C端，将计数器置0

实验十 电子乒乓游戏机 一、设计任务 （1）参加游戏者 2—3 人，既比赛双方及裁判员。采用单脉冲发生器的按钮开关作为球 拍，用来发球或击球，并采用七只发光二极管模拟乒乓球。其中只有一只点亮的 发光二极管表示球的位置，每只发光二极管逐次点亮表示球的运动轨迹，当乒乓 球移动到一排发光二极管的某一端最后一只时，要求控制这一端的选手准确果断 及时地按下单脉冲发生器的按钮开关并将球击回。如果击中则乒乓球向相反的方 向移动；如果没有击中则算失误，对方得一分。还应注意，如果乒乓球还未运行 到规定的击球位置，击球不算失误；当球到达规定的击球位置时，该方再次击球 仍能将球击回。 （2）设有自动记分的显示装置。裁判员可根据比赛规定判定一局比赛结束，并由裁判 员把双方记分牌清零，并使局数计数器加 1，规定一局为 6 分。 （3）规定比赛球速分快慢两档，比赛者可根据情况任意选择所需的球速。 （4）比赛开始时由裁判员统一将计数器清零，同时使局数计数器加 1。局数计数器所 对应的显示器显示 1 表示第一局比赛开始，共定为 5 局。在比赛双方各设置一个 指示灯。规定得分一方指示灯亮并获得发球权。 二、原理及方框图 游戏机的方框图如图所示。下面分别对每一分框图作简要的介绍。 （1）乒乓球台是由 74LS192 和 74LS42 器件组成的。其作用是控制乒乓球向左、右方 向移动。74LS42 器件共有 10 个输出端，即 Y0～Y9。在 Y2～Y8 的端点上分别接 入 7 只发光二极管。在作加法计数时，Y2～Y8 端的发光二极管逐次点亮，意指乒 乓球向右方移动。反之，在作减法计数时，乒乓球向左方移动。 （2）当乒乓球运行到 Y8 或 Y2 的位置时，要求对方立即击球，如果错过次机会就算失 分，经失分判别电路判别后，在得分的一方记分牌上加 1。例如，在甲方发球时， 只要甲方按一下该方的单脉冲发生器按钮开关，通过所设计的电路使 M 点为高电 平。如果乙方错过击球的机会，即球运行到 Y8 的位置时，乙方没有击中，此时 球继续向右方移动，则 Y9 必然出现高电平。在此，可利用 M 点和 Y9 的高电平 通过一个与门使甲方记分牌加 1。 （3）当得分一方记分牌上加 1 时，可利用得分一方记分牌的计数脉冲使得分一方的指 示灯亮，以示得分一方获得发球权。 （4）如果甲方按下该方的单脉冲发生器按钮开关时，要求门控电路 1 开启 M 点为高电 平。该高电平被送到门控电路 2，使门电路 4 的输出端为高电平，以实现 74LS192 器件作加法计数的功能；同时 M 点的高电平也被送到高电平门控电路 3，来自分 频器的时钟脉冲通过门控电路 3 使 74LS192 器件执行加法计数。球速选择电路在 图中未给出，有待在设计时进一步解决。 设计时还应考虑，如果乙方失球，74LS42 的 Y9 端能控制门控电路 1，使 M 点 为低电平，不让时钟脉冲通过门控电路 3。否则，甲方得分后，甲方并没有发球 而球仍能向右方移动。由于电路的对称性，有关乙方按下该方单脉冲发生器的按 钮开关以及甲方失球的情况均与上述相同，在此从略。 （5）局数计数器及其显示电路是由裁判员控制的。设计时可利用单脉冲发生器所具有 的两个输出端。输出为正脉冲的一端接到有关计数器的 Cr 端，将计数器置 0

同时，将输出为负脉冲的一端送到除6电路的CP端，使局计数器加1，它所对 应的显示器应立即显示为1，意指第一局开始。 局计数器译码 比分计数器译 及显示电路 码及显示电路 发球指示 置零信号 失分判别 加 分 控4 门控2 甲 乒乓球比赛模拟机方框图 以上框图思路仅供参考，学生可以发挥自己的聪明才智，设计出更好的电路。 三、实验报告要求： (1)画出完整的实验逻辑电路图： (2)记录实验结果： (3)实验中出现的问题及解决方法 (4)写出心得体会

同时，将输出为负脉冲的一端送到除 6 电路的 CP 端，使局计数器加 1，它所对 应的显示器应立即显示为 1，意指第一局开始。 置零信号 加 减 M M’ 甲 已 乒乓球比赛模拟机方框图 以上框图思路仅供参考，学生可以发挥自己的聪明才智，设计出更好的电路。 三、实验报告要求： （1）画出完整的实验逻辑电路图； （2）记录实验结果； （3）实验中出现的问题及解决方法； （4）写出心得体会。 局计数器译码 及显示电路 比分计数器译 码及显示电路 失分判别 发球指示 Y0 Y1. Y9 球台 分频器 门控 1 门控 3 门控 4 门控 2