26
Министерство образования Российской Федерации
Уральский Государственный Технический Университет - УПИ
Кафедра "ТиСС"
Отчет по курсовой работе
дисциплины "АЦЭ"
Проект схемы автомата, играющего в игру Баше
Руководитель: Гусев А.В.
Студент: Черепанов К.А
Группа: Р-307
Екатеринбург
2002
Содержание:
Задание для курсового проекта 3
Структурная схема устройства 3
Описание принципа функционирования устройства 4
Описание работы устройства по схеме электрической принципиальной 4
Краткое описание используемых микросхем (УГО, таблица истинности, назначение контактов) 5
Четыре логических элемента 2И 5
Четыре логических элемента 2ИЛИ 6
Три логических элемента 3ИЛИ 7
Два логических элемента 4ИЛИ 7
Четыре RS-триггера 8
Схема электрическая принципиальная 10
Перечень элементов 11
Выводы 12
Базы данных элементов: 12
Задание для курсового проекта
Разработать автомат, играющий в игру Баше. Имеется 12 индикаторов. Игрок может включать произвольное число индикаторов, но не менее одного и не более трех за раз. Индикаторы должны включаться последовательно один за другим от младшего к старшему. Каждый свой ход игрок сопровождает нажатием кнопки – ход автомата. Выигрывает тот, кто включит последний индикатор. Игрок ходит первым. Задача автомата – выиграть.
Структурная схема устройства
Блок ввода данных
START
1
2
3
GO
Блоки обработки данных
Блок обработки данных на первом участке
Блок обработки данных на третьем участке
Блок обработки данных на втором участке
Блок хранения данных
Субблок хранения информации с первого участка
Субблок хранения информации со второго участка
Субблок хранения информации с третьего участка
Блок индикации (вывода информации)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
12
11
Описание принципа функционирования устройства
Так как игрок может включать только один, два или три индикатора за ход, а общее их количество равно 12, упростим задачу и разобьем все игровое поле на 3 участка по 4 индикатора на каждом. Теперь перед нами стоит задача на каждом участке зажечь недостающие индикаторы (при этом индикаторы на втором и третьем участках могут загораться лишь после того, когда загорается последний индикатор на предыдущем участке).
Соответственно, есть три варианта хода событий:
Игрок включает 1 индикатор, автомат - 3
Игрок включает 2 индикатора, автомат - 2
Игрок включает 3 индикатора, автомат – 1
Дальнейшая игра состоит в различных комбинациях этих вариантов. Всего вариаций 33= 27.
Таким образом, такой принцип функционирования автомата не позволяет игроку когда-либо выиграть, а все победы будут на стороне автомата, что позволяет использовать его в игровых заведениях по типу казино.
Описание работы устройства по схеме электрической принципиальной
Имеется пять кнопок для работы автомата: START – сбрасывает значение триггеров и подготавливает автомат к следующей игре, 1 – соотвествует зажиганию одного индикатора, 2 – двух, 3 – трех, GO – ход автомата.
Первый индикатор загорается при нажатии любой из трех игровых клавиш (1,2 или 3)
На первом этапе расположены двухвходовые схемы И (от U1:А до U5:В)
На втором этапе четырех (U9:А, U9:В) – трех (U6:В, U6:С, U7:А) – двух (U8:А, U8:В и U8:С) – входовые схемы ИЛИ
На третьем этапе 3 триггера (U10, U11, U12) (три корпуса по четыре RS-триггера в каждом с разрешающим входом)
Они выполняю следующие функции:
Для первого участка (если при этом горит 1-ый индикатор)
U6:А - выдает сигнал логической 1 при нажатии кнопки 1 (для зажигания первого индикатора) на вход 4 триггера U10 ? загорается первый индикатор
U1:А – при нажатии кнопки 2 (для зажигания второго индикатора)
U1:В – при нажатии кнопки 3 (для зажигания второго индикатора)
U1:С – при нажатии кнопки 3 (для зажигания третьего индикатора)
U1:D –при нажатии кнопки GO и при приходе сигнала «Первый индикатор горит» от выхода 2 триггера U10 , сигнал высокого уровня поступает на элемент U6:В , на U8:А, а также на вход 14 триггера U10 ? загорается четвертый индикатор
U6:В – при поступлении сигнала от U1:А или U1:В, или U1:D выдает сигнал высокого уровня на вход 6 триггера U10 ? загорается второй индикатор
U8:А - при поступлении сигнала от U1:С или U1:D выдает сигнал высокого уровня на вход 12 триггера U10 ? загорается третий индикатор
Для второго участка (если при этом горит 4-ый индикатор)
U2:А – выдает сигнал логической 1 при нажатии кнопки 1(для зажигания шестого индикатора)
U2:В – при нажатии кнопки 2 (для зажигания шестого индикатора)
U2:С – при нажатии кнопки 3 (для зажигания шестого индикатора)
U2:D – при нажатии кнопки 2 (для зажигания седьмого индикатора)
U3:А – при нажатии кнопки 3 (для зажигания седьмого индикатора)
U3:В – при нажатии кнопки 3 (для зажигания восьмого индикатора)
U3:С - при нажатии кнопки GO и при приходе сигнала «Пятый индикатор горит» от выхода 9 триггера U11 , сигнал высокого уровня поступает на элемент U9:А , на U6:С, U8:В, а также на вход 14 триггера U11 ? загорается восьмой индикатор
U9:А – при поступлении сигнала от U2:А или U2:В, или U2:С, или U3:С выдает сигнал высокого уровня на вход 4 триггера U11 ? загорается шестой индикатор
U6:С – при поступлении сигнала от U2:D или U3:A, или U3:С выдает сигнал высокого уровня на вход 6 триггера U11 ? загорается cедьмой индикатор
U8:В – при поступлении сигнала 1 от U2:А или U2:В, или U2:С, или U3:С выдает сигнал высокого уровня на вход 14 триггера U11 ? загорается седьмой индикатор
Для третьего участка (если при этом горит 8-ий индикатор)
U3:D - выдает сигнал логической 1 при нажатии кнопки 1 (для зажигания девятого индикатора)
U4:А – при нажатии кнопки 2 (для зажигания девятого индикатора)
U4:В – при нажатии кнопки 3 (для зажигания девятого индикатора)
U4:С – при нажатии кнопки 2 (для зажигания десятого индикатора)
U4:D – при нажатии кнопки 3 (для зажигания десятого индикатора)
U5:А – при нажатии кнопки 3 (для зажигания одиннадцатого индикатора)
U5:В – при нажатии кнопки GO и при приходе сигнала «Девятый индикатор горит» от выхода 9 триггера U12 , сигнал высокого уровня поступает на элемент U9:В, на U7:А, на U8:С, а также на вход 14 триггера U12 ? загорается двенадцатый (выйгрышный) индикатор
U9:В – при поступлении сигнала 1 от U3:D или U4:А, или U3:В, или U5:В выдает сигнал высокого уровня на вход 4 триггера U12 ? загорается девятый индикатор
U7:А – при поступлении сигнала 1 от U4:С или U4:D, или U5:В выдает сигнал высокого уровня на вход 6 триггера U12 ? загорается десятый индикатор
U8:С – при поступлении сигнала 1 от U5:А, или U5:В выдает сигнал высокого уровня на вход 12 триггера U12 ? загорается одиннадцатый индикатор
К тому же пока не загорится последний индикатор предыдущего участка, невозможна запись в триггер данного участка, так как не будет поступать сигнал разрешающий запись.
При нажатии кнопки START на входы R RS-триггеров U10, U11, U12, подается сигнал высокого уровня, значения обнуляются, индикаторы потухают
Краткое описание используемых микросхем (УГО, таблица истинности, назначение контактов)
Четыре логических элемента 2И
УГО
Таблица истинности
|
Состояние на 1-ом входе |
Состояние на 2-ом входе |
Состояние на выходе |
|
0 |
0 |
0 |
|
0 |
1 |
0 |
|
1 |
0 |
0 |
|
1 |
1 |
1 |
Назначение контактов
Четыре логических элемента 2ИЛИ
УГО
Таблица истинности
|
Состояние на 1-ом входе |
Состояние на 2-ом входе |
Состояние на выходе |
|
0 |
0 |
0 |
|
0 |
1 |
1 |
|
1 |
0 |
1 |
|
1 |
1 |
1 |
Назначение контактов
Три логических элемента 3ИЛИ
УГО
Таблица истинности
|
Состояние на 1-ом входе |
Состояние на 2-ом входе |
Состояние на 3-ом входе |
Состояние на выходе |
|
0 |
0 |
0 |
0 |
|
0 |
0 |
1 |
1 |
|
0 |
1 |
0 |
1 |
|
0 |
1 |
1 |
1 |
|
1 |
0 |
0 |
1 |
|
1 |
0 |
1 |
1 |
|
1 |
1 |
0 |
1 |
|
1 |
1 |
1 |
1 |
Назначение контактов
Два логических элемента 4ИЛИ
УГО
Таблица истинности
|
Вход |
Вход |
Вход |
Вход |
Выход |
|
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
|
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
|
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
|
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
|
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
|
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
|
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
|
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
|
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
|
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
|
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
|
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
|
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
|
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
Назначение контактов
Четыре RS-триггера
УГО
Таблица истинности
|
E |
S |
R |
Q |
|
0 |
0 |
0 |
- |
|
1 |
0 |
0 |
- |
|
1 |
1 |
0 |
1 |
|
1 |
0 |
1 |
0 |
|
1 |
1 |
1 |
- |
Назначение контактов
Схема электрическая принципиальная
См. файл kurs.sch (P-CAD Schematic file) или kurs.dxf (AutoCAD Drawing Interchange)
Перечень элементов
|
Зона |
Поз. обоз |
Наименование |
Кол-во |
Прим. |
|||
|
|
|
Микросхемы |
|
|
|||
|
|
U1-5 |
CD4081В (КР1561ЛИ2) |
5 |
США |
|||
|
|
U8 |
CD4071В |
3 |
США |
|||
|
|
U6-7 |
CD4075В |
2 |
США |
|||
|
|
U9 |
CD4072В |
1 |
США |
|||
|
|
U10-12 |
CD4043А (КР561ТР2) |
3 |
США |
|||
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|||
|
Изм |
Лист |
№ документа |
Подпись |
Дата |
|||
|
Разраб. |
Черепанов К. |
|
29.12.01 |
Плата игры Баше Перечень элементов
|
Лит. |
Лист |
Листов |
|
|
|
|
1 |
1 |
|||
|
Проверил |
Гусев А.В |
|
|
||||
|
УГТУ – УПИ Кафедра ТиСС Группа Р-307 |
|||||||
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
Выводы
Все элементы на плате сделаны по КМОП-технологии, следовательно, не стоит прикасаться к ней наэлектризованными предметами.
Исходя из того, что время задержки одного элемента схемы равно 100нс (для CMOS), то для того чтобы зажглись 2 индикатор (при нажатии кнопки 2) или 3 (при нажатии кнопки 3), необходимо следующее время
? =t1+t2=200нс ? f=1/t=500Мгц
где t1=время задержки трехвходового элемента И (U6:A)
где t2=время задержки триггера (U10)
Базы данных элементов:
Справочник логических и биполярных микросхем НПФ «ЗЕЛТЭК»
База данных P-CAD фирмы ACCEL Technologies.