电子转盘游戏机.docx

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电子转盘游戏机

1．绪论

电子转盘游戏机是一种应用了数字电子技术的游戏。

对于各种组合逻辑电路和时序逻辑电路的应用有很好的代表作用。

通过本次的课设题目可以吧各种逻辑电路，逻辑芯片和逻辑门很好的结合起来。

是一个很典型的课设题目。

同时通过对本次课设的实践也能很好的回忆和巩固自己之前的知识。

对动手能力的一次尝试和考验。

并且通过对这个基础性的数字电子游戏的制作对更复杂的大型电子游戏有所了解和认识。

对社会上的使用需求也有所料了解。

总之，本次数点课设将是对自己综合能力的一次全面考察。

2.理论设计

2.1功能需求

本次课程设计：

电子转盘游戏机需要实现以下基本功能

（一）一个小灯不停的进行循环右移

（二）确定一个小灯作为游戏的目标

（三）需要一个开关作为游戏的控制端

（四）需要一个记录游戏次数的计时器

（五）需要一个记录游戏成功次数的计时器

（六）游戏成功之后要求小灯能够停在预定位置上

2.2设计分析

根据课设题目的具体要求，本次课设首先需要解决小灯循环的问题，可以应用上学期学过的用D触发器构成的循环移位逻辑电路，或者使用74ls194芯片来实现小灯循环移位的问题。

目标小灯可以随机确定，并且通过逻辑门与控制端结合，来使小灯停留在预定位置。

两个计时器电路可以直接使用十六位计时器74ls161芯片，并对74ls161芯片进行改造并和多种逻辑门进行结合来实现计时器部分的逻辑电路设计。

并且计时器电路要与实验室的发光二极管相结合，以用来显示记录的数据，并且显示游戏进行的次数，用来判别游戏的胜利与失败，同时，两个计时器要有自动的复位功能。

2.3方案设计

根据功能需求和设计分析的要求首先设计控制小灯循环的逻辑电路，可以使用D触发器，或者74ls194芯片来使实现。

用D触发器实现小灯无限右移循环的逻辑电路

图一

用74ls194芯片实现上述功能的逻辑电路

图二

控制游戏的控制电路部分

图三

计数器部分逻辑电路

a.两位计数器

图四

b.三位计数器

图五

有了各部分的逻辑电路图之后，还需要把他们组合在一起。

各部分逻辑电路之间的组合需要综合应用各种逻辑门，和各种逻辑门电路。

比如计数器逻辑电路部分的组合，首先要分清课设题目的具体要求，那各部分需要用到二计数器，哪个部分需要三计数器，要和课设题目的具体要求结合好，使具体的逻辑电路应用好。

同时小灯位移电路不光要考虑该部分的逻辑电路如何和总体的逻辑电路相结合，还要考虑小灯输入的问题。

不光需要小灯的高电平信号输入，还要考虑输入高电平信号后如何结束，如何进入小灯的循环环节。

控制电路和计数电路的结合部分，即计数模块

图六

这部分是控制模块和两个计数模块的结合，下面的74ls161芯片用来记录游戏的次数，上面的74ls161芯片用来记录游戏成功的次数。

上面的端点是用来连接控制小灯停止的电路用的，而中间的端点是用来于预设的目标小灯相连接的。

2.4方案比较及选择

对小灯循环右移部分逻辑电路的比较发现，用D触发器完成的循环右移逻辑电路，在使小灯停止的部分不容易实现，更加的复杂。

同时所需要的芯片更加的多，因为一片74ls74芯片上只有两个D触发器，如果需要实现电子转盘游戏机的模拟，需要至少4至5片74ls74逻辑芯片才能够实现。

而74ls194逻辑芯片每一片芯片上就有4个输出引脚，在实际电路的连接中更加的简单方便。

节省器件，更方便检查和调试，节省工序。

并且74ls194逻辑芯片有S0，S1，SR，SL四个逻辑控制端可以方便的进行，并行输入，保持，左移位，右移位的逻辑控制。

更加的方便逻辑功能更加的多，更加的便于控制。

74ls194时序逻辑芯片S0，S1，SR，SL逻辑控制端的真值表

图七

通过上图可以很直观的看出74ls194时序逻辑芯片在本次课设的要求中非常适合，逻辑功能非常丰富，正好满足了小灯的初始化，小灯的循环，小灯的停止等逻辑功能。

因此决定在本次课设中使用74ls194时序逻辑芯片来与其他电路相结合，而舍弃D触发器的逻辑模块。

3.原理电路图

图八

4.元器件选择

4.1元器件清单

本次试验需要元器件如下

数字电子技术试验箱一台

双向移位存储器74ls194芯片X2

十六位计数器74ls161芯片X2

六相反器74ls04芯片X1

二输入端四与门74ls08芯片X1

二输入端四或门74ls32芯片X1

（用于实验室的实际原因，改为）

二输入端四与非门74ls00芯片X1

二输入端四或非门74ls02芯片X1

六相反器74ls04X2

导线若干

4.2元器件功能及芯片引脚图

a.各元器件的功能

试验箱有若干芯片插口和导线插口，开关，电源，用来连接芯片和导线的基础场所。

74ls194芯片主要可以实现输入信号的双向移位功能

74ls161芯片是16为的计数器，可以根据具体的要求和需要，自己改成任意十六位以内的计数器

74ls04芯片有六个非门

74ls08芯片有4个二输入端与门

74ls32芯片有4个二输入端或门

74ls00芯片有4个二输入端与非门

74ls02芯片有4个二输入端或非门

b．试验中用到的各芯片的引脚图

74ls194芯片引脚图

图九

74ls161引脚图

图十

74ls04芯片引脚图

图十一

74ls00芯片引脚图

图十二

74ls02芯片引脚图

图十三

5.实际连线图

图十四

6.调试测试

在具体的实际操作中遇到了不少问题，比如初始设计中没有协调好如何输入初始的一个小灯，以至于小灯串亮不灭。

同时，小灯数量过少无法比较审视的模拟游戏场景。

解决办法是在原有四个小灯的基础上再增加四个小灯用八个小灯来模拟游戏。

而在小灯输入初始值的问题上，通过对小灯的输入端赋值在使用74ls194芯片的并行输入功能来解决。

其他问题如两个计数器有时会出现计数错误，两位计数器有时不按照设计要求复位等问题，解决办法是通过调整两个计数器的复位电路，并且使两个计数器各自的复位电路结合在一起，照此改动后问题得到了解决，电路达到了初始的设计要求，实验成功完成。

7.结论

经过反复的设计和实验，课设成功完成，课设要求全部实现。

初始状态有一个小灯做反复的右移循环，当小灯走到预定位置时按下按钮，小灯会停在预定位置放手后小灯继续循环。

每当按钮按下两个计时器都会根据游戏是否成功进行计数，达到游戏次数后会自动复位清零。

游戏采用三局两胜制。

8.心得体会

经过两周紧张忙碌的学习和动手实验，本次课程设计终于成功完成。

在这两周的课程设计中，我不仅对以前学过的知识有了一个系统的回忆和巩固，同时对以前不太明白的地方有了很直观的认识和了解，掌握了以前学习中薄弱的环节，也学会了不少新的知识。

和两周以前的自己相比在数字电路方面有了一个全面的提高，特别是自己的实际动手能力，我想这次数字电路课设设计一定会让我在今后的学习生活中受益匪浅。

9.参考文献

[1]阎石主编《数字电子技术基础》清华大学出版社2006年

[2]鲍家元、毛文林《数字逻辑》高等教育出版社2003年

[3]唐志宏、韩振振《数字电路与系统》北京邮电大学出版社2008年

[4]白中英《数字逻辑与数字系统》科学出版社2009年

2010年9月13日星期一