1、剪刀石头布电子游戏课程设计“剪刀石头布”电子游戏-课程设计 电子课程设计 “剪刀石头布”电子游戏 学院： 专业、班级： 姓名： 学号： 2012年12月第一 设计任务及要求. . 1 第二 总体框图. 1 第三 选择器件. 1第四 功能模块. 9 第五 总体设计电路图. 12第六 课程设计心得体会. 15 “剪刀石头布”电子游戏设计任务与要求设计一个“剪刀石头布”电子游戏，具体的技术要求如下： 1.IC1和IC2能对500Hz振荡信号进行记数。 2.开关S1、S2分别代表甲、乙两人，摁下S1,S2灯1、2、3和4、5、6循环闪亮。 3.松开控制按钮S1,S2,此时13和46中只有一盏灯仍点亮,

2、 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79只有一盏灯亮，蓝色代表“甲胜”，绿色代表“和”，红色代表“乙胜”。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。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。译码电路：对控制器的计数进行译码。本设计由74LS138组成。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

3、。选择器件 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VO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1。 表 1 定时器555真值表 输 入 输 出 RD Vl1 Vl1 VO TD状态 0 x x 低 导通

4、 1 2Vcc/3 Vcc/3 低 导通 1 Vcc/3 不变 不变 1 2Vcc/3 2Vcc/3 Vcc/3 高 截止 555定时器的引脚图及内部电路图如图3和图4。 图 3 555定时器引脚图 图 4 555定时器电路图工作原理接通电源后，Vcc通过R1、R2对C充电，uc上升。开始时Uc Vcc，即复位控制端TH Vcc，置位控制端 Vcc，定时置位器，Q 1， 0，放电管截止。随后，当UcVcc时，复位控制端TH Vcc,置位控制端 Vcc,定时器复位，Q 0， 1，放电管饱和导通，C通过R2经V放电，Uc下降。当Uc Vcc，又回到复位控制端TH Vcc，置位控制端 Vcc，定时置

5、位器，Q 1， 0，放电管截止。C停止放电而重新充电。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T10.7 R1+R2 CT20.7R2C周期T T1+T20.7 R1+R2 C+0.7R2C 0.7 R1+2R2 C2. 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

6、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 CP Q3 Q

7、2 Q1 Q0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 1 0 0 计数 0 0 计数 0 0 计数 0 0 计数 图6 74LS290的逻辑图和外脚线排列图 3. 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

8、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74LS138译码器内部电路 3线-8线译码器74LS138的功能表74LS138功能表11111111 100000000 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0

9、 1 1 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（S1）时由逻辑图写出由可以看出，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（S1），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 图8 振荡电路振荡电

10、路振荡工作,其振荡频率为500Hz。计算式：T0.7 R1+2R2 C1 0.7*3KHz*1uF 0.0021sf 1/T500Hz控制器控制器电路图如图9。 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10。 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（1），译码器处于工作状态。 L L L H H L

11、 H H L H H H H H L 4.显示电路 显示电路图如图11。 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13、46和79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12。图12 总设计电路图 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

12、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13和46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 9 1 0 0 1 0 0 灭 亮 灭 0 1 0 0 1 0 灭 亮 灭 0 0 1 0 0 1

13、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 0 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数字电路。在设计过程

14、中虽然遇到了一些问题，但经过一次又一次的思考，一遍又一遍的检查终于找出了原因所在，也暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足。实践出真知，通过亲自动手制作，使我们掌握的知识不再是纸上谈兵。此次设计也让我明白了思路即出路，有什么不懂不明白的地方要及时请教或上网查询，只要认真钻研，动脑思考，动手实践，就没有弄不懂的知识，收获颇丰。 过而能改，善莫大焉。在课程设计过程中，我们不断发现错误，不断改正，不断领悟，不断获取。这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多问题，最后在老师的指导下，终于游逆而解。在今后社会的发展和学习实践过程中，一定要不懈努力，不能遇到问题就想到要退缩，一定要不厌其烦的发现问题所在，然后一一进行解决，只有这样，才能成功的做成想做的事，才能在今后的道路上劈荆斩棘，而不是知难而退，那样永远不可能收获成功，收获喜悦，也永远不可能得到社会及他人对你的认可！17