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:
1. Задание для курсового проекта..................................................................................................... 3
2. Структурная схема устройства..................................................................................................... 3
3. Описание принципа функционирования устройства............................................... 4
4. Описание работы устройства по схеме электрической принципиальной 4
5. Краткое описание используемых микросхем (УГО, таблица истинности, назначение контактов).................................................................................................................................................................. 5
5.1. Четыре логических элемента 2И............................................................................................... 5
5.2. Четыре логических элемента 2ИЛИ......................................................................................... 6
5.3. Три логических элемента 3ИЛИ................................................................................................. 7
5.4. Два логических элемента 4ИЛИ................................................................................................ 7
5.5. Четыре RS-триггера.......................................................................................................................... 8
6. Схема электрическая принципиальная................................................................................. 9
7. Перечень элементов............................................................................................................................... 11
8. Выводы................................................................................................................................................................ 12
9. Базы данных элементов:.................................................................................................................... 12
Задание для курсового проектаРазработать 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 устройстваОписание 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:
1. Игрок включает 1 индикатор, автомат - 3
2. Игрок включает 2 индикатора, автомат - 2
3. 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 принципиальнойИмеется 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 доU5:В)
На втором этапе четырех (U9:А, U9:В) – трех (U6:В, U6:С, U7:А) – двух (U8:А, U8:В иU8: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 1при 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 такжена вход 14 триггера U10 загорается четвертый индикатор
U6:В – при поступлении сигнала отU1:А илиU1:В, или U1:D выдает сигнал высокого уровня на вход 6 триггера U10 загорается второй индикатор
U8:А - при поступлении сигнала отU1: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 1при 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 отU2:А илиU2:В, или U2:С, или U3:С выдает сигнал высокого уровня на вход 4 триггера U11 загорается шестой индикатор
U6:С – при поступлении сигнала отU2:D илиU3:A, или U3:С выдает сигнал высокого уровня на вход 6 триггера U11 загорается cедьмой индикатор
U8:В – при поступлении сигнала 1 отU2:А илиU2: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 1при 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 отU3:D илиU4: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 отU4:С илиU4:D, или U5:В выдает сигнал высокого уровня на вход 6 триггера U12 загорается десятый индикатор
U8:С – при поступлении сигнала 1 отU5: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
УГОТаблица 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
УГОТаблица 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 |
Три логических элемента 3ИЛИ
УГОТаблица 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
УГОТаблица 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
УГОТаблица 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 | |||||||||
| Проверил | Гусев А.В | 1 | 1 | ||||||||||||
УГТУ – УПИ Кафедра ТиСС Группа Р-307 | |||||||||||||||
1. Все элементы на плате сделаны по КМОП-технологии, следовательно, не стоит прикасаться к ней наэлектризованными предметами.
2. 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
t =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:1. Справочник логических и биполярных микросхем НПФ «ЗЕЛТЭК»
2. База данных P-CAD фирмы ACCEL Technologies.