乒乓球游戏机2

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1、乒乓球游戏机摘要:乒乓球游戏机以嵌入式处理器STM32F103VET为系统核心，控制DA产生两路信号，再由放大电路控制输出幅值和偏移实现进一步的较准，供示波器显示所需水平扫描信号和垂直电压信号。系统由矩阵键盘输入相应的控制信息，经控制中心分析并给于相应的信号输出，在示波器上显示便呈现了乒乓球的不同移动方式。系统使用按键模拟球拍输入，由内部仲裁机制计分，实现了球技竞赛。本游戏机具有调整乒乓球位置，击出高低抛物线球、快慢球等功能。关键字：乒乓球游戏机、示波器、放大电路、STM321、题目理解与分析本题考查的是基本模拟数字电路的设计

2、和示波器显示原理，由题目指标分析可知：1.1、基本要求：a、要求控制球的位置即控制示波器两通道输入电压值大小。b、制作放大电路，使光点运动范围在示波器显示位置可调即通过放大电路对控制器输出的信号进行调理。放大电路的作用主要是增加输入信号的直流偏置。C、乒乓球可按抛物线自动在屏幕上左右弹射。该指标要求控制器输出两路信号到双通道示波器，分别控制X和Y方向，要求X方向为周期性锯齿波，Y方向为周期性抛物线型波，且X方向周期等于两倍Y方向周期。1.2、发挥部分：a、使用两个按钮分别作为左侧击球钮和右侧击球钮。当乒乓球靠近屏幕左边时按下左

3、侧击球钮，可将球击回右侧。右侧击球钮亦然。该项指标要求键盘控制输出波形，关键是控制软件系统数据输出。b、建立成败机制，即球抵达边沿而未按下击球钮，记为击球失败，用LED灯光表示。该项主要难度为判断成败。c、建立记分机制，在七段数码管上显示双方得分。本指标主要是基于上面第二指标的结果显示。d、在不调整放大器的情况下，连按两下击球钮能击出高抛球，轨迹抛物线曲率变大。该指标主要对输入到示波器Y方向的波形曲率变大，同时不能改变X方向波形。主要难度为检测连按两下击球钮。2、系统方案设计2.1、信号产生方案方案一：利用脉宽调制原理，结合低

4、通滤波电路输出水平扫描信号和垂直电压信号。方案二：运用数模转换的方法，控制系统驱动DAC输出直流控制示波器X、Y通道。方案选择：方案一看似原理简单，但是要求输出脉宽滤波后的直流信号一一对应，一个占空比对应一个直流信号，这对系统输出脉宽的指标以及低通滤波电路要求较高。方案二不但原理简单而且易于控制；所以选择方案二2.3、放大电路设计方案有题目分析，放大电路主要是对低频信号添加直流偏置。所以一般加法电路即可满足要求，鉴于手边有NE5532，且该运放有运放之皇之称。所以我们选择运用NE5532制作加法电路。2.4、电源系统方案整个系

5、统供电需求分为处理器供电和信号调理电路供电。我们采用自制正负15伏、正负9伏和正负5伏线性稳压电源。2.1、总体方案设计由以上分析，我们采用问处理器STM32控制两片DAC芯片AD7541输出两路信号控制示波器显示。3、系统电路设计3.1、电源电路设计线性稳压电源电路如下：3.3、DA电路设计系统使用AD7541制作DAC数模转换电路，其属于电流型数模转换，所以后级加运放OP37实现电流转电压，其具体电路如下：3.4、放大电路设计由于AD7541输出的信号与软件设计的信号存在取反关系，加之设计要求实现硬件调整球的位置，所以我们

6、用NE5532制作加法反向比例电路，具体电路如下：4、系统软件设计本系统软件主要需完成由按键控制两路信号的输出和显示系统运行状态及结果。主要设计流程图如下：初始化模式选择结果及状态显示正常高抛静态调整模拟竞赛动态往返5、系统调试与测试5.1、测试仪器：DG1022x型双踪数字信号发生器5.2、乒乓球速度的调试按设计原理，乒乓球的速度只跟输入到示波器X方向通道的锯齿波的周期有关，所以乒乓球速度的调试主要调试系统输出锯齿波的周期。5.3、乒乓球的高度调试按设计原理，乒乓球的高度只由输入到示波器Y方向通道的抛物线的曲率决定。所以调整

7、其高度只需改变软件内部存储的数据即可。5.4、其他功能测试6、总结本设计完成了题目的基本部分和发挥部分的部分要求。鉴于实际考虑，我们增加了乒乓球速度的调整，可完成三个等级的速度调整。另外，我们采用字符液晶12864完成对系统运行状态及结果的显示。7、参考文献[1]全国大学生电子设计竞赛组委会.全国大学生电子设计竞赛获奖作品选编[M].北京：北京理工大学出版社.2007.[2]黄智伟.全国大学生电子设计竞赛电路设计[M].北京：北京航空航天大学出版社，2006..