基于数字电路的篮球记分器设计.docx

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基于数字电路的篮球记分器设计

ModifiedbyJACKontheafternoonofDecember26,2020

基于数字电路的篮球记分器设计

课程设计报告

题目：

基于《数字电路》的篮球记分器设计

学年：

2014-2015学期：

第一学期

专业：

汽车电子班级：

2班

学号：

xxxxx姓名：

xxxx

学号：

xxxx姓名：

xxxxxx

学号：

xxxx姓名：

冉冬镜

指导教师:

xxxx

时间：

xxxx年xx月xx日-xxxx年xx月xx日

基于《数字电路》的篮球记分器设计

一、设计内容与要求

基于《数字电路》设计一个篮球比赛记分显示器。

基本要求：

（1）电路具有进球得分加2分或3分，罚球进球得分加1分的功能。

（2）电路具有纠正错判得分减3分、2分或1分功能。

（3）显示总分功能，用三位LED显示器，最高可现实999。

（4）每次篮球比赛后显示器可清零。

功能描述：

（1）加分功能：

当加、减分置换开关S4拨到加分档时，按下相应的按钮开关S1A、S2A、S3A时，可以分别进行加1分、2分3分。

（2）减分功能：

当加、减分置换开关S4拨到减分档时，按下相应的按钮开关S1A、S2A、S3A时，可以分别进行减1分、2分3分。

（3）清零功能：

当按下跳变开关S5时，可以将显示器上的数据清零。

二、元器件清单

1、计数器74LS192D（3片）2、计数器74LS160D（3片）

3、LED显示器（3片）

4、跳变开关（1个）

普通开关（3个）

单刀双掷开关（1个）

5、与非门（3个）

非门（3个）

或门（1个）

异或门（2个）

6、5V直流电源（6个）

7、5V1kHz交流电源（1个）

8、接地（1个）

9、导线若干

三、设计方案及电路原理分析

根据篮球比赛规则，篮球记分有1分、2分、3分的情况，通过对电路输入一个脉冲、两个脉冲、三个脉冲，使计数器对分数进行统计，这需要三个脉冲分路（用三片四位二进制加法计数器74LS160D组成二、三进制计数器，控制加2、3分的计数脉冲。

）

电路要具有加分、减分功能。

当球队比赛得分时，用加法计分器通过控制分路加相应的分数；如果裁判误判了，可用减法计数器减掉误判的分数（用三片十进制可逆计数器74LS192D组成的加、减分计数器，用于加、减分及总分累加，最多可计999）。

电路要具有显示功能。

（用三片LED显示器，显示器用于显示分数）。

电路框图

加、减置换

显示器

显示

记分电路

一分脉冲

二分脉冲

三分脉冲

分数清零

1、脉冲部分

设计要求有一分、二分、三分的加减，就需有提供相应的脉冲的电路，这里我们用三个十进制计数器74LS160D来分别设计一分、二分、三分的电路。

74LS160D是十进制加法计数器，具有异步清零、同步置数、保持状态不变等功能,具体引脚图、功能表如下：

（1）一分电路

对一分电路，当输出从0000变化到0011时，QA与QB通过与非门接到ENP，QA与QB经过与非门的输出为零，使它保持0011的状态不变，CLR则通过一个开关S1A来控制，S1A闭合时，QB输出的则是一个脉冲。

（2）二分电路

对二分电路，当从0000变化到0011时，QA与QB通过与非门接到ENP，QA与QB经过与非门出来的为零，使它保持0011的状态不变，CLR则通过一个开关S2A来控制，S2A闭合时，QA输出的则是两个脉冲。

（3）三分电路

对三分电路，当从0000变化到0101时，QA与QC通过与非门接到ENP，QA与QC经过与非门出来的为零，使它保持0101的状态不变，CLR则通过一个开关S3A来控制，S3A闭合时，QA输出的则是三个脉冲。

2.加、减置换部分

加、减置换选用一个单刀双掷开关来实现，对三种脉冲的选用可用一个三输入或门来进行选择。

3、显示器分数清零部分

该部分可运用74LS192D高电平清零的功能来实现。

因只在需要时进行清零，故可安置一个开关。

这里选择跳变开关，可省去清零后让其重新归位的操作，电路图如下：

4、计分部分

设计要求记分部分包括加、减两部分，所以用双时钟输入的十进制计数器74LS192D。

74LS192D是同步十进制可逆计数器，为双时钟输入，具有同步清零和同步置数等功能，具体引脚图、功能表如下：

表374LS192D的功能表

计分部分电路图设计如下：

5、显示部分

数码管按照其发光二极管的连接方式不同，可分为共阳极和共阴极两种。

共阴极是指数码管中所有发光二极管的阴极连在一起接低电平，而阳极分别由a、b、c、d、e、f输入信号驱动，当某个输入为高电平时，相应的发光二极管点亮；共阳极数码管则相反，它的所有发光二极管的阳极连在一起接高电平，而阴极分别由a、b、c、d、e、f输入信号驱动，当某个输入为低电平时，相应的发光二极管点亮。

由于计数器输出的是8421BCD码，数码管不能直接显示成数字，为了让数码管显示人们看懂的数字，就需要把计数器输出的8421BCD码转换成数码管显示的阿拉伯数字，这就需要译码器的翻译。

设计中我们用DCD_HEX_BLUE七段发光二极管译码显示器。

DCD_HEX_BLUE为共阴极LED数码管。

显示器引脚从左到右依次

为：

4、3、2、1。

该显示包含了译码功能，所以无需专门的译码器。

七段显示器

正确的引脚接连方式如下图：

四、仿真调试与分析

打开Multisim软件，将电路进行仿真调试。

进行仿真时进行置零，加、减一分、二分、三分的操作，以确定电路既能能正常运行，又能满足题目的设计要求。

仿真电路如下：

按下调试开关，LED显示999，再按开关S5（或0），将LED显示清零。

按开关S4（或空格Space），将开关S4（或空格Space）置到加，按两下开关S1A（或1）加一分，按两下开关S2A（或2）加二分，按两下开关S3A（或3）加三分；再按开关S4空格Space，将开关切换到减，按两下开关S1A（或1）减一分，按两下开关S2A（或2）减二分，按两下开关S3A（或3）减三分。

（注：

按的两下不能连续按，中间应稍作停顿。

）

五、设计心得

在这次课程设计中，对篮球记分电路的设计，使我对数字电子的一般设计和功能有了较为宏观的了解，也提高了我的逻辑思维能力，使我在逻辑电路的分析与设计上有了很大的进步，加深了我在组合逻辑电路与时序逻辑电路的认识，进一步增进了对一些常见逻辑器件的了解。

另外，我还对数字电子技术这一门学科有了进一步的认识。

刚开始面对这项课程设计时，心中还是一片茫然，不知道从何下手，不知该选用什么样的芯片，没有任何设计思路，平时所学的理论知识此刻也起不了什么作用。

因为当时学习数字电路时没花太多的心思，很多知识都是略懂一二，最多的只是为了应付考试，没有深入的去研究。

虽然当时也有数字电路的实验，但那也是按已给的电路连好实物电路，根本没有自行设计过电路。

开始电路设计只知道需要计数器，但究竟是哪一种或哪几种并不清楚，于是就在网上查找，看了一些相关的设计才知道要用74LS192D双时钟十进制加法器和74LS160D同步十进制计数器，但对它们的功能不清楚，于是又查看与计数器相关的知识，才对以上那两个计数器功能有所了解，从而才开始下面的设计。

最终完成了该课程设计，满足了题目中的设计要求，但还有些不尽人意的地方。

在进行仿真时，对加、减一二三分的操作时，需按两下开关，而且中间要有停顿，来得到脉冲，以达到加、减分的功能。

总觉得每次按两下有些麻烦，要是按一下就可完成加、减分的功能就方便多了，曾试图用自动弹起开关如J2，但按下停留的时间不够就又自动弹起，无法形成脉冲，故放弃了这种改动的方法。

这使我在这次设计中遇到的难题层出不穷，现在才真的知道了理论与实际的差距，在理论的学习中，觉得很顺手，但在实际应用中就显得那么的无能为力，为了做好这个课程设计，我花了很多时间在方案的讨论与选择，电路的分析与设计中，到最后的电路仿真测试，让我真正的感觉到了自己各方面知识的匮乏以及经验的不足，还有自己平时对细节的忽视，通过这次课程设计也使我学到了很多我平常都不知道的东西，更重要的是我明白了一个道理，许多看上去很难理解的，或者很神秘的东西，当你真正愿意发时间去研究它的时候，它会变得很简单，因此，在以后的学习中，生活中，我会尽量养成勤于思考，勤于动手，不怕困难的好习惯。

完成了这项课程设计，更加地清楚自己该如何的学习，如何的去掌握知识的应用，为以后的专业发展和工作奠定基础。

六、建议

由于我们是第一次接触，老师就是我们的引路人，希望老师多花点时间指导我们一下，让我们对设计有个大概的了解，让我们自己去解决问题，能更好的培养自己独立思考的能力，当然一味的把设计思路以及方法告诉我们也是不可取的，这样我们就几乎学不到什么东西，更不要说去开发自己的创新思维了。

像有些设计题目都是相当经典的，但也要争取做到不要跟上一届的题目相同，能够在原来的基础上改变一点，这样就能避免我们由于懒惰而不愿花时间去思考，但也能顺利完成这个课程设计。

其次，我觉得学校要尽量多给我们这样的机会，因为一旦这样的机会多起来，我们学到的就不只是理论上的东西了，最重要的是我们的逻辑思维能够得到很大的提高。

设计之前，要弄清楚设计目的从而确定芯片类型，这就要求我们能熟练掌握书本中的一些基本知识，比如各类芯片的功能、工作原理等；设计过程中，要明确设计思路，不要盲目着手，将设计分为几大模块，一个一个去解决。

在遇到不懂的问题，以及电路接连出错自己不能排查的，可以叫同学或者指导老师帮忙发现错误，并加以修改。

七、参考文献

[1].孙津平.数字电子技术（第三版）[M].

西南电子科技大学出版社.2012年7月.29-42.

[2].康华光.

电子技术基础（数字部分）[M].

北京:

高等教育出版社.2006:

143-157.