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游戏机说明书


燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书

燕山大学
课 程 设 计 说 明 书

题目: 题目:

游戏机

学院( : 学院(系) 电气工程学院 年级专业: 年级专业: 09 级过程控制 学 号: 090103010088 刘言虎

学生姓名: 学生姓名: 指导教师

: 指导教师:

教师职称: 教师职称: 实验师

实验师

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燕山大学课程设计(论文) 燕山大学课程设计(论文)任务书
院(系) :电气工程学院 学 号 设计题目 设 计 技 术 参 数 090103010088 学生姓名 基层教学单位:电子实验中心 刘言虎 游戏机 ●三个数码管循环显示 0-8 ●按下按钮,数码管按照不同的速率显示,松开按钮,显示停止,当三个数相 同时,获胜 ●用指示灯表示输赢情况,指示灯亮表明获胜 ●复位按钮使显示回到初始状态 专业(班级) 09 级过控 1 班

设 计 要 求

●用静态数码管完成显示功能 ●使用时钟频率控制显示速率

●学会使用 Max+PlusII 软件和实验箱; 工 作 量 ●独立完成电路设计,编程下载、连接电路和调试; ●参加答辩并书写任务书。

1.
工 作 计 划

了解 EDA 的基本知识,学习使用软件 Max+PlusII,下发任务书,开始电 路设计; 2. 学习使用实验箱,继续电路设计; 3. 完成电路设计; 4. 编程下载、连接电路、调试和验收; 答辩并书写任务书。

参 考 资 料

《数字电子技术基础》.阎石主编.高等教育出版社. 《EDA 课程设计指导书》.

指导教师签字

基层教学单位主任签字

说明:此表一式四份,学生、指导教师、基层教学单位、系部各一份。 2011 年 12 月 23 日

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第 1 章 引言…………………………………………………………………………………4 第 2 章 基本原理……………………………………………………………………………4 2.1 设计说明 …………………………………………………………………………4 2.2 原理图 ……………………………………………………………………………7 2.3 波形仿真 …………………………………………………………………………9 2.4 管脚锁定及硬件连接……………………………………………………………10 第 3 章 总结…………………………………………………………………………………10 评审意见表……………………………………………………………………………………12 参考文献 ……………………………………………………………………………………11

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第1 章

引言

本实验主要是利用 EDA 工具,根据实验课题,实现功能和实验要求等开始设 计电子系统,大量工作可以通过计算机完成,从器件选用,电路设计、性能分析 到波形仿真过程在计算机上处理完成。 本设计实验主要是学会独立思考,运用所学的电路原理和电子技术知识完成基本电 路设计,并发挥学生的创造思维,结合实际情况增加设计难度,要求学习运用 MAX+plus 的使用,学会使用实验箱验证设计电路。

第 2 章 基本原理
2.1 设计说明 一 设计思路
1 由于 3 个数码管显示速度不同, 可由时钟脉冲控制显示速度。 为了减少出入时钟个数, 利用分频电路实现不同的脉冲,从而实现显示速度的不同,即用一个时钟就可实现, 并可控制整体显示速度。 2 显示 0-8,选用十进制计数器 74160 设计成 9 进制计数器,每接受一个脉冲计数一次, 同时输出给数码管显示出相应数字。 3 当三个数码管显示同样的数字时,也就是三个 9 进制计数器对应的高低位输出时完全 相同的,用两个同或门和一个双出入与门实现三个数的同或,只有当三个计数器的四 个输出都对应相等时才使指示灯点亮表示“赢” ,此处用四出入与门和 JK 触发器实现 最后的输出。并点亮指示灯交替闪烁。 4 通过按钮控制所有的“异步置 0”端实现显示回到初始状态。 5 为了让玩家知道胜利的次数, 本电路通过一个 10 进制计数器实现计数胜利次数, 每胜 利两次计数一次,并通过数码管显示,他是由上述控制等亮的出入控制次计数器的时 钟实现的。

二 模块介绍
1 分频模块:本模块由两个 74160 构成 100 进制实现分频,输出给下一个模块的频率分 别是给定时钟的 1,1/10,1/80。 2 循环计数模块:由三个 9 进制计数器组成,并驱动三个数码管显示相应的数字,每个 计数器的现实速度由前面分频信号提供时钟信号,从而实现数码管的现实速度。 3 指示输出模块:当三个数码管显示同样的数字时,也就是三个 9 进制计数器对应的高 低位输出时完全相同时,由两个同或门和一个双出入与门实现三输入同或,由于前面计 数器四个输出,此处需用这样四个三输入同或门,只有当三个计数器的四个输出的高低

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位都对应相等时才使指示灯点亮表示“赢” ,此处用四出入与门后接 JK 触发实现最后的 输出,并控制指示灯的亮灭,并保持到下一次“赢” ,另一指示灯亮,如此循环。 4 “赢”计数器:此处使用 74161 构成一个 10 机制来实现计数“赢”的次数,当指示灯 一亮即实现计数,两个指示灯交替一次计一个数,并输出驱动数码管显示计数的数字。

三 真值表
C L K 0 1 0 1 0 1 1 1 1 1 CL RN Y 3 3 0 0 0 0 0 Y 3 2 0 0 0 0 0 Y 3 1 0 0 0 0 0 Y 3 0 0 0 0 0 0 Y 2 3 0 0 0 0 0 Y 2 2 0 0 0 0 0 Y 2 1 0 0 0 0 0 Y 2 0 0 0 0 0 0 Y 1 3 0 0 0 0 0 Y 1 2 0 0 0 0 1 Y 1 1 0 0 0 1 0 Y 1 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 … 0 0 0 0 0 … 0 0 0 … 0 0 0 0 0 … 0 0 0 0 0 … 0 0 0 … 0 0 0 0 0 … 0 0 0 0 1 … 1 1 1 … OU T3 OU T2 OU T1 OU T0 OU TL 1 0 0 0 0 0 … 0 0 0 0 1 … 1 1 1 … OU TL 0 1 1 1 1 1 … 1 1 1 1 0 … 0 0 0 …

… … 1 0 1 0 1 1 1 1 1 1

… … … … … … … … … … … … … 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 1 0 0 0 1 1 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0

… … 1 0 1 1 1 1

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… … 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1

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2.2 原理图 主电路原理图: 1 主电路原理图:

分频模块电路原理图: 2 分频模块电路原理图:

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循环计数模块电路原理图: 3 循环计数模块电路原理图:

指示输出模块电路原理图: 4 指示输出模块电路原理图:

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计数模块电路原理图: 5 计数模块电路原理图:

波形仿真: 只截取部分) (只截取部分 2.3 波形仿真: 只截取部分) (
(说明:CLK 是外接时钟,CLRN 是拨码开关实现复位,Y[33..30],Y[23..20],Y[13..10] 是外接三个数码管实现不同速率显示,OUT[3..0]是计数输出,OUTL1 和 OUTL0 交替闪烁 获胜灯输出)

开始部分: 1 开始部分:

中间一部分: 2 中间一部分:

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复位部分( 为复位输入) 3 复位部分(CLRN 为复位输入) :

管脚及硬件连接: 2.4 管脚及硬件连接:
1 管脚锁定 CLK Y10 Y20 Y30 OUT0 PIN7 PIN127 PIN133 PIN139 PIN143 CLRN Y11 Y21 Y31 OUT1 PIN39 PIN128 PIN134 PIN140 PIN144 OUTL1 Y12 Y22 Y32 OUT2 PIN13 PIN131 PIN135 PIN141 PIN147 OUTL0 Y13 Y23 Y33 OUT3 PIN12 PIN132 PIN136 PIN142 PIN148

VCC 锁定 PIN94-PIN97。 2 硬件连接 PIN7 接频率时钟(13, 15,18,19)其中一个。频率过高不能分辨显示数字,太低 显示速度太慢。

第 3 章 总结
经过一周的 EDA 设计可以说有兴奋,也有烦恼,总得来说收获了很多,在设计初期我 不仅把与设计题目可能用到的器件回顾一遍,还学到一些新的知识,从第一天老师讲解 EDA 知识和 MAX+plus 的使用到设计完成上箱实验成功, 不管做设计时候还是做其他事的 时候,晚上睡觉时候还总想到设计有不完美地方,可以说全身心的投入。 开始遇到的第一个困难就是怎样使三个数码管一不同的速度显示, 第一想到用 “555” 延迟时钟,但在软件上找不到完整的 “555” 后来才想到用分频电路 , (此想法来至于 《数

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字电子技术基础》的一道课后习题波形图) ,接下来是指示灯输出,此处我使用两个二输 入同或门和一个二输入与门实现三输入同或电路,后来发现软件中有三输入同或门。经 过不断的学习和思考,困难一个个迎韧而解,一个个小快乐也就伴随而来。经过一天一 晚的思考,电路初见雏形,在老师的指导下,最终完成整个设计,但总觉得还不是那么 完美。 一开始老师说只能独立完成,还要答辩,此时心里没底,有些担忧,但当拿到题目认 真思考时却忘却开始的担忧。从担忧到认真思考,最后实验成功的过程,我学到了很多 东西,不仅是知识方面的,更多的是独立完成一个设计的自信和成功带来的快乐。 很感谢学校给予这样的机会, 感谢老师一周来耐心地指导。 这样的实践让我学到很多, 也希望在以后的学习中有更多的实践机会。

参考文献
1 《数字电子技术基础》 .阎石主编.高等教育出版社 2008 年出版.P253 的分频思想,P227 的 JK 触发器.P282 的 74161 用法.P303 例 6.的 100 进制计数 2 《EDA 课程设计指导书》.P7 的 8 位数字开关和红色指示灯组 L1-L8,P9 的静态方式显 示,P13 频率组及对应表,P15 图 2.20,P16-P19 的 MAX-plus2 操作指南,P31-P32 附录

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燕山大学课程设计评审意见表 燕山大学课程设计评审意见表
指导教师评语:
①该生学习态度 (认真 较认真 不认真) ②该生迟到、早退现象 (有 无) ③该生依赖他人进行设计情况 (有 无)

平时成绩:

指导教师签字: 2011 年 12 月 23 日

图面及其它成绩:

答辩小组评语:

①设计巧妙,实现设计要求,并有所创新。 ②设计合理,实现设计要求。 ③实现了设计要求。 ④没有完成设计要求,或者只实现了一小部分的设计要求。 答辩成绩: 组长签字: 2011 年 12 月 23 日

课程设计综合成绩:

答辩小组成员签字:

2011 年 12 月 23 日

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