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 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
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:
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 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
Þ 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
Þ 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
Þ загорается второй индикатор
U8:А -
при поступлении сигнала от U1:С
или U1:D
выдает сигнал высокого уровня на вход 12 триггера U10
Þ 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
Þ 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
Þ 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
Þ 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
Þ 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
Þ 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
Þ 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
Þ загорается десятый индикатор
U8:С –
при поступлении сигнала 1 от U5:А,
или U5:В
выдает сигнал высокого уровня на вход 12 триггера U12
Þ 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 |
||||||||
| Проверил |
Гусев А.В |
1 |
1 |
|||||||||||
| УГТУ – УПИ Кафедра ТиСС Группа Р-307 |
||||||||||||||
Выводы
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 Þ 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.