课程设计_剪刀石头布电子游戏.doc

数字电子技术基础电子数字电子技术基础电子 课程设计课程设计设计题目设计题目 石头剪刀布游戏机石头剪刀布游戏机 系系 别别 理学院理学院 班班 级级 1111 信科信科 2 2 班班 姓姓 名名 田田 思思 指导老师指导老师 陈本源陈本源 二二 0 0 一三年十二月八日一三年十二月八日目录第一 设计内容及要求................1 第二 总体框图......................1 第三 选择器件......................2第四 功能模块......................9第五 总体设计电路图............... 14第六 课程设计心得体会............. 161一、课程设计内容与要求设计一个两人剪刀石头布游戏机，开关 S1、S2 分别代表甲、乙两人，摁下 S1、S2 后，灯 1、2、3 和 4、5、6 循环闪亮，表明二者开始游戏。

松开控制按钮 S1、S2，表明二者已经做好抉择，此时1~3 和 4~6 中只有一盏灯仍点亮，而每盏灯代表不同的意思，蓝色代表剪刀，绿色代表石头，红色代表布灯 7~9 只有一盏灯亮，蓝色代表甲胜，绿色代表和，红色代表乙胜要求：写出具体的分析思路和方案、利用 Multisim 设计的具体过程，绘制电路原理图，利用 Mulitisim 仿真、验证电路功能二、总体框图“剪刀石头布”电子游戏电路有振荡电路、控制器、译码电路、显示电路四部分组成总体框图如图 1图 1 “剪刀石头布”电子游戏原理图⑴振荡电路：把直流电能转换成具有一定振幅和一定频率的交流信号本设计由 555 定时器构成多谐振荡器⑵控制器：将振荡电路输出的信号进行记数本设计由开关和74LS290 组成⑶译码电路：对控制器的计数进行译码本设计由 74LS138 组成⑷显示电路：对译码结果进行显示本设计由蓝、绿、红三盏灯及非门、与门和或门组成2三、选择器件1. 555 定时器555 定时器是一种多用途的数字—模拟混合集成电路，利用它能极方便地构成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器本课程设计中利用它构成多谐振荡器，即将 Vi1 和 Vi2 连在一起接成施密特触发器，然后再将 Vo 经 RC 积分电路接回输入端就可以了，为了减轻门 G4 的负载，在电容 C 的容量较大时不宜直接由 G4 提供电容的充、放电流。

为此，在下图中将 TD 与 R1 接成一个反相器，它的输出 V`O 与 VO 在高、低电平状态上完全相同由此接成多谐振荡器，如图 2 所示图 2 多谐振荡器555 的真值表如表 13表 1 定时器 555 真值表输输 入入 输输 出出RD Vl1 Vl1 VO TD 状态状态0 x x 低低导通导通1 >2Vcc/3 >Vcc/3 低低导通导通1 Vcc/3 不变不变不变不变1 2Vcc/3 Vcc,置位控制端>32 32RTVcc,定时器复位，Q=0，=1，放电管饱和导通，C 通过 R2 经 V31Q放电，Uc 下降当 Uc< Vcc，又回到复位控制端 TH< Vcc，置位控制端31 32< Vcc，定时置位器，Q=1，=0，放电管截止C 停止放电而RT31Q重新充电如此反复，形成振荡波形如图 5 所示图 5 振荡波形由上图中 VC 的波形求得电容 C 的充电时间 T1 和放电时间 T2 各为5T1 0.7(R1+R2)CT2 0.7R2C周期 T=T1+T2 0.7(R1+R2)C+0.7R2C=0.7(R1+2R2)C2. 74LS290 计数器74LS290 是异步十进制计数器。

其逻辑图和外引线排列图如图6 所示它由一个一位二进制计数器和一个异步五进制计数器组成如果计数脉冲由端 CP0输入，输出由端引出，即得二进制计数器；如果计数脉冲由 CP1端输入，输出由引出，即是五进制计数器；如果将与 CP1相连，计数脉冲由 CP0输入，输出由引出，即得 8421 码十进制计数器因此，又称此电路为二-五-十进制计数器下表是 74LS290 的功能表由表可以看出，当复位输入 R0(1)=R0(2)=1，且置位输入 S9(1)·S9(2)=0 时，74LS290 的输出被直接置零；只要置位输入 S9(1)·S9(2)=1，则 74LS290 的输出将被直接置 9，即=1001；只有同时满足 R0(1)·R0(2)=0 和 S9(1)·S9(2)=0 时，才能在计数脉冲(下降沿)作用下实现二-五-十进制加法计数表2是74LS290型计数器的功能表表2 74LS290型计数器的功能表复位输入置位输入时钟输出R0(1)R0(2)S9(1)S9(2)CPQ3Q2Q1Q0110××00006图 6 74LS290 的逻辑图和外脚线排列图×0××11×1001×0×0↓计数0×0×↓计数0××0↓计数×00×↓计数72. 74LS138 译码器74LS138 为 3 线－8 线译码器，共有 54/74S138 和 54/74LS138 两种线路结构型式，74LS138 的内部电路如图 7，工作原理如下： 当一个选通端（G1）为高电平，另两个选通端/(G2A)和/(G2B)）为低电平时，可将地址端（A、B、C）的二进制编码在一个对应的输出端以低电平译出。

74LS138 的作用利用 G1、/(G2A)和/(G2B)可级联扩展成 24 线译码器；若外接一个反相器还可级联扩展成 32 线译码器 若将选通端中的一个作为数据输入端时，74LS138 还可作数据分配器图7 74LS138译码器内部电路 83线-8线译码器74LS138的功能表如表3表 3 74LS138功能表输入输出S21SS  A2 A1 A00Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7Y0×11111111×100000000× × ×× × ×0 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 1 1 1 01 1 11 1 1 1 1 1 1 11 1 1 1 1 1 1 10 1 1 1 1 1 1 11 0 1 1 1 1 1 11 1 0 1 1 1 1 11 1 1 0 1 1 1 11 1 1 1 0 1 1 11 1 1 1 1 0 1 11 1 1 1 1 1 0 11 1 1 1 1 1 1 0无论从逻辑图还是功能表我们都可以看到74LS138的八个输出管脚，任何时刻要么全为高电平1—芯片处于不工作状态，要么只有一个为低电平0，其余7个输出管脚全为高电平1。

如果出现两个输出管脚在同一个时间为0的情况，说明该芯片已经损坏当附加控制门的输出为高电平（S＝1）时，由逻辑图写出9由以上公式可以看出，在同一个时间又是这三个变量的全部最小项的译码输出，所以也把这种译码器叫做最小项译码器71LS138有三个附加的控制端当/(G2A)和/(G2B)）为低电平时，输出为高电平（S＝1） ，译码器处于工作状态否则，译码器被禁止，所有的输出端被封锁在高电平四、 功能模块1.振荡电路振荡电路图如图810图8 振荡电路振荡电路振荡工作,其振荡频率为500Hz计算式：T 0.7(R1+2R2)C1=0.7*3KHz*1uF=0.0021sf=1/T 500Hz2.控制器控制器电路图如图911图9 控制器本设计中的 LS290是将 QB 与 INB 连接，计数脉冲 CP 由 INA 输入，这样即组成了标准的8421码十进制计数器，因为输出端只连接QA、QB，又与 R01、R02通过一个与门相连，当输出为11时，置零，所以输出为循环进行的0001103.译码电路译码电路图如图 1012图 10 译码电路74LS138 有三个附加的控制端。

当/(G2A)和/(G2B)）为低电平时，输出为高电平（G1＝1） ，译码器处于工作状态本设计中 74LS138和非门实现功能如下表 4表 4 功能表输入 输出A BL L L H HL H H L HH H H H L4.显示电路显示电路图如图 1113图11 显示电路当游戏的甲乙双方同时按下控制按纽 S1,S2 时,74LS290 和74LS138 开始对 500Hz 的振荡信号进行计数,其 Y0 端~Y3 端依次轮流输出高电平,使代表”石头”,”剪刀”,”布”的灯 1、2、3 和4、5、6 不停地循环闪亮,随后甲,乙双方同时松开控制按纽 S1 和 S2,此时 1~3、4~6 和 7~9 中各有一个发光二级管仍点亮五、总体设计电路图总体设计电路图如图1214图 12 总设计电路图15功能描述：振荡电路振荡工作,其振荡频率为 500Hz.当游戏的甲乙双方同时按下控制按纽 S1,S2 时,74LS290 和 74LS138 开始对500Hz 的振荡信号进行计数,74LS138 Y0 端~Y3 端依次轮流输出高电平,使代表”石头”,”剪刀”,”布”的灯 1、2、3 和 4、5、6 不停地循环闪亮,随后甲,乙双方同时松开控制按纽 S1 和 S2,此时 1~3 和4~6 中各有一盏灯仍点亮,通过观察灯 7、8、9 中亮着的灯来分出胜负。

总体电路的硬件检测结果如表 5甲输出的情况用灯 1、2、3（剪刀、石头、布）来表示乙输出的情况用灯 4、5、6（剪刀、石头、布）来表示灯 7、8、9 表示甲胜、和、乙胜表 5 硬件检测结果1 2 3 4 5 6甲胜7和8乙胜91 0 0 1 0 0 灭 亮 灭0 1 0 0 1 0灭 亮 灭0 0 1 0 0 1 灭 亮 灭1 0 0 0 1 0 灭 灭 亮1 0 0 0 0 1 亮 灭 灭0 1 0 1 0 0 亮 灭 灭0 1 0 0 0 1 灭灭 亮0 0 1 1 0 0 灭 灭 亮160 0 1 0 1 0 亮 灭 灭元器清单：555 定时器：1 个开关：2 个74LS290 计数器：2 个74LS138 译码器：2 个与门 7408：11 个非门 74LS04：6 个或门 4075：3 个六、 课程设计心得体会通过此次课程设计，使我了解到了数字电路在实际生活中的具体及广泛的应用，使我对数字电路的学习星期更加浓厚。

我终于明白了学习数字电路不能只停留在理论知识上面，要结合实际操作才能更好的学好。