篮球比赛计分器实验报告.docx
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篮球比赛计分器实验报告
课程设计
课程名称电子技术综合设计与实践
题目名称篮球比赛计分器
学生学院
专业班级****************
学号&&&&&
学生姓名*****
指导教师******
2011年11月15日
*****大学课程设计任务书
题目名称
篮球比赛计分器
学生学院
自动化学院
专业班级
网络工程
（2）班
姓名
*****
学号
******
一、课程设计的内容
设计一个篮球比赛计分器。
二、课程设计的要求与数据
设计要求包括：
1.按照篮球比赛规则，需要两个计分器实现双方比分的显示及比赛时间的显示（倒计时），时间精确到秒，设每节比赛的初始设置时间为12分00秒，双方初始比分显示为00；
2.双方分别用2个按键表示加分操作，按一次按键加1分；双方分别用2个按键表示减分操作，按一次按键减1分，以纠正可能的误加分操作；
3.lanqiu计分器应有启动、教练暂停、犯规罚分和复位开关。
复位开关有效时，双方比分自动清零显示数字“00”；启动开关有效时，比赛开始计时，允许记分。
教练暂停按钮有效时，停止计时，不允许双方改变比分，释放暂停开关后，继续计时比赛。
犯规罚分开关有效时，停止计时，允许双方改变比分，释放该开关后，继续计时比赛。
三、课程设计应完成的工作
1.利用各种电子器件设计篮球比赛计分器；
2.利用DE2板对所设计的电路进行验证；
3.总结电路设计结果，撰写课程设计报告。
四、课程设计进程安排
序号
设计各阶段内容
地点
起止日期
1
选择课程设计题目，分析题目要求及熟悉实验软件
实验2号楼214
星期一
2
查阅资料，提出设计方案并讨论，设计电路。
实验2号楼214
星期二
3
进行原理图输入并调试电路
实验2号楼214
星期三
4
调试电路、改进
实验2号楼214
星期四
5
下载并检查
实验2号楼214
星期五
6
五、应收集的资料及主要参考文献
欧阳星明数字逻辑.第四版【M】华中科技大学出版社，2009
王毓银数字电路逻辑设计【M】北京：
高等教育出版社，1999
白中英数字逻辑与数字系统.3版【M】北京：
科学出版社，2002
白中英计算机组成原理4版【M】科学出版社，2007
蔡述庭、伊明、谢云、刘冰茹电子技术综合设计与实践_DE2使用教程【J】，2010
发出任务书日期：
2011年11月1日指导教师签名：
计划完成日期：
2011年11月15日基层教学单位责任人签章：
主管院长签章：
摘要
本设计是脉冲数字电路的简单应用，设计了篮球竞赛12分钟倒计时器与计分器。
此计时器功能齐全，可以直接清零、启动、教练暂停、犯规暂停，同时应用了七段数码管来显示时间。
此计时器有了启动、教练暂停、犯规暂停，可以方便地实现断点计时功能，当计时器递减到零时，计时与计分结束。
本设计完成的中途计时功能，实现了在许多的特定场合进行时间追踪的功能，在社会生活中也具有广泛的应用价值。
本电路主要有五个模块构成：
秒脉冲发生器、计时器、计分器、译码显示电路、控制电路。
控制电路直接控制计数器清零、启动、教练暂停、犯规暂停、译码显示电路的显示等功能。
当控制电路的置数开关闭合时，在计时数码管上显示数字12：
00，每当一个秒脉信号输入到计数器时，数码管上的数字就会自动减1，两个计分器分别显示00，当计时器递减到零时，计时器停止计时计分.
关键词：
计数器12分钟倒计译码显示电路控制电路加减计分器
目录
1.设计任务目的与要求…………………………………………………………………………………………….2
1.2计时器要………………………………………………………………………………………………………2
1.2计分器要求....……………………………………………………………………....................................2
1.3各功能键………………………………………………………………………………………..………2
2设计方案…………………………………………………………………………………………………………2
2.1计时器的设计方案…………………………………………………………………………………………….2
2.2计分器的设计方案…………………………………………………………………………………….…3
2.3秒脉冲发生器设计方案…………………………………………………………………………………..3.
2.4译码显示…………………………………………………………………………………………………..3
2.5设计流程图………………………………………………………………………………………………..3
3.方案实现……………………………………………………………………………………………………...4
3.1计时器模块……………………………………………………………………………………………………...4
3.2计分器模块…………………………………………………………………………………………………7
3.3脉冲…………………………………………………………………………………………………………8
3.4译码显示……………………………………………………………………………………………………9
3.5总体电路图………………………………………………………………………………………………10
4.实验结果……………………………………………………………………………………………………..11
4.1启动开关测试……………………………………………………………………………11
4.2加减分按钮测试…………………………………………………………………………….12
4.3犯规罚分开关测试………………………………………………………………………………………..12
4.4教练暂停开关测试………………………………………………………………………………………..12
4.5复位开关测试……………………………………………………………………………………………..12
5.总结与问题讨论…………………………………………………………………………………………………..12
5.1总结与问题讨论……………………………………………………………………………………………….12
5.2存在不足…………………………………………………………………………………….12
参考文献……………………………………………………………………………………………………………..12
1设计任务目的与要求
1.1计时器要求
计时器时间精确到秒，设每节比赛的初始设置时间为12分00秒，双方初始比分显示为00，
然后逐秒递减，直到比赛结束；
1.2计分器要求
按照篮球比赛规则，需要两个计分器实现双方比分的显示，双方分别用2个按键表示加分操作，按一次按键加1分；双方分别用2个按键表示减分操作，按一次按键减1分，以纠正可能的误加分操作
1.3各功能键要求
篮球计分器应有启动、教练暂停、犯规罚分和复位开关。
复位开关有效时，双方比分自动清零显示数字“00”；启动开关有效时，比赛开始计时，允许记分。
教练暂停按钮有效时，停止计时，不允许双方改变比分，释放暂停开关后，继续计时比赛。
犯规罚分开关有效时，停止计时，允许双方改变比分，释放该开关后，继续计时比赛。
2设计方案
（描述你的软硬件设计思想，以及设计框图或流程图等，可列出多种方案，经过比较选定某种方案）
2.1计时器的设计方案
方案一
该方案的计数部分是由具有十进制加计数功能的74LS90芯片和具有十六进制加计数功能的74LS161芯片等组成的减计数电路。
接通电源后，打开555多谐振荡电路发出秒脉冲。
将S2拨向连续，当S1置于“
数”位置时74LS90立刻置9，此时十位显示器显示数字2，而当脉冲上升沿输入74LS161时，该芯片第一次置数“11”，由于反向器作用，显示器显示”4”。
将S1拨向“计时”，电路开始倒计时。
当个位显示9后，LD的输入变为高电平，使161自动第二次置
15，个位显示0，同时74LS90计数加一，十位显示减一。
十位上的译码器的接线，使其只能在0，1，2之间循环。
当显示变为00时，自动停止计数。
方案二
，该方案计数部分有两片74LS192十进制可编程加/减计数器等组成。
它的计数原理是：
只有当低位BO1端发出借位脉冲时，高位计数器才作减计数。
当高低位计数器全处于零，且低位没有脉冲输入时，置数端LD=0,计数器完成并行置数，在低位有时钟输入的情况下，计数器再进行下一次减计数
方案选择
两方案的秒脉冲发生部分都是有555多谐振荡电路组成，基本无多大区别。
主要区别在于计数部分，方案一采用加计数器，方案二采用减计数器。
由电路结构来看，方案一用到了异或门和七个非门，较方案二复杂的多。
在功能实现方面，方案二满足设计要求，而方案一中的低位由74LS161和非门构成，显示数字为161输出二进制数的反码所对应的数，0即二进制0000对应1111，74LS161不能实现，因此不能实现清零功能。
方案一在接通电源时若将置数鍵置于计数位置，74LS161将从0000开始加计数对应反码1111无法显示，而方案二不会出现该问题。
综合分析，采用方案二。
按照篮球比赛规则：
比赛处于准备开始阶段，扳动启动开关使倒计时计数器相应的置数或清零端有效，显示设定的时间12：
00，当主裁判抛起球，比赛开始，扳动启动开关，倒数计时器开始工作（相应的置数、清零端无效），计时器逐秒进行倒计显示。
当有球员犯规，裁判吹哨，整个计时系统的倒计时暂停，这个功能通过犯规罚分开关与门取反时钟脉冲的传输来实现。
当倒数计时器计数到零时，选取“00：
00”这个状态，通过组合逻辑电路给出截断信号,让其与时钟脉冲在与非门中将时钟脉冲截断，从而计时器在计数到零时停住。
2.2计分器的设计方案
两个计分器，每个计分器是一个计数器，采用手动按脉冲，减分与加分按键每按一次发送一次脉冲，然后执行减分与加分操作，当拨动教练暂停开关时，通过与门将计分器的脉冲截断，最后倒计时计时完毕，输出脉冲也是通过与门将计分器脉冲截断。
2.3秒脉冲发生器设计方案
本秒脉冲发生器采用芯片74292设计，同时引出一个脉冲信号，以显示是否有脉冲出来
2.4译码显示
译码显示则采用电路用74LS47和共阳极七段LED显示器组成。
2.5设计流程图
3方案实现
（以上设计方案的各模块的实现，包括设计过程、逻辑函数、实现的电路原理图）
3.1计时器模块
该电路主要由两片71LS192构成。
74LS192是双时钟方式的十进制可逆计数器。
CPU为加计数时钟输入端，CPD为减计数时钟输入端。
LD为预置输入控制端，异步预置。
CR为复位输入端，高电平有效，异步清除。
CO为进位输出：
1001状态后负脉冲输出，BO为借位输出：
0000状态后负脉冲输出
74LS192功能表
运用两片可逆计数器74LS192来构成60进制的减计数器。
这个计数器的低位即个位，不需要搭接任何反馈电路而直接运用74LS192芯片的减计数功能：
时钟脉冲接到down端，置数、清零端无效，即可以实现十进制的倒计时计数功能。
而最低位的计数变化应当与时钟脉冲的变化同步。
所以，原则上应当将时钟脉冲直接引到这片192计数器的减计数时钟脉冲输入端down。
该计数器的高位即十位，与低位的计数进制不相同。
由于时间的分和秒都是60进制，所以这里的计数芯片74LS192必须要接成六进制的计数器。
这里，我选用反馈置数的方法来实现这个功能。
反馈方案一：
考虑到74LS192芯片的置数端LOAD是异步置数，并且是低电平有效的，所以我根据74LS192芯片减计数的特点并综合以上两点特性，就将74LS192芯片的输出端输出9时，即仅QD和QA输出为高电平（二进制数1001）。
从这两个引脚引出高电平信号，并通过与非门作用后形成低电平反馈信号，送入74LS192芯片的置数端LOAD使之实现置数动作。
反馈方案二：
直接从QD引出高电平信号，通过非门作用后形成低电平反馈信号，送入74LS192芯片的置数端LOAD使之实现置数动作。
置数时，输出的数是与输入的数是一样的，所以我设置的数是5（二进制0101），这样，当计数器从0变到9时，由于进行了异步置数，9就在瞬间变成了5，计数输出的结果就变为0→5→4→3→2→1→0，实现了六进制的功能。
12分钟倒计时分部分。
也是运用两片可逆计数器74LS192来构成减计数器。
在两片计数器的连接上，与秒部分一样。
也是把低位的借位信号作为高位的时钟脉冲进行连接。
而低位计数器的时钟脉冲则是用秒部分高位计数器的借位输出信号来充当的。
运用以上两个计数器组合，就在低位计数器从0变到9或从0变到5的瞬间，在它的借位输出端出现一个电平的上升脉冲沿，从而使高位的计数器倒倒计一个数。
实现倒计时功能。
12分钟倒计时电路如下：
3.2计分器模块
计分器部分同样采用74LS792芯片实现，每个计分器用两片74LS192连接，这里因为不用置数，比计时器简单多了，按一下加分按键，则计数器自动加1，按一下减分按钮，则计数器自动减1.
实现电路图如下：
3.3脉冲
本脉冲采用芯片74292实现，一秒输出一个脉冲。
其连接电路图如下：
3.4译码显示
译码显示则采用74147+七段显示器。
其电路图如下：
3.5总体电路图：
4实验结果与数据分析
4.1启动开关测试
把启动开关打向1时，时钟开始倒计时，每秒减1，并且输入脉冲正常。
4.2加减分按钮测试
按一下加分按钮，输出一个脉冲，则显示器由0变为1，继续按加分按钮，则继续加1，按一下减分按钮，则相应分数减1.显示正常。
4.3犯规罚分开关测试
把犯规罚分开关打向0，输出低电平，截断时钟脉冲，则计时停止，计分正常。
4.4教练暂停开关测试
把教练暂停开关打向0，输出低电平，同时截断时钟与加减分脉冲，计时停止，并且无法加减分。
4.5复位开关测试
把复位开关打向0，则计分器CLR被输入1，显示器清零。
5总结与问题讨论
5.1遇到问题
刚开始时，把工程文件夹放在桌面，编译载入硬件时，计时器竟无动于衷，后来给秒脉冲设置一个引脚，发现根本没有脉冲输出，真不知如何办。
后来经老师分析，原因是文件夹路径带有“桌面”中文字，于是把文件夹放在D盘再运行，问题便解决了。
5.2存在不足
本设计基本上符合设计要求，满足篮球计分器的实际应用，但是不足的是，复位只能是计分器部分复位，要计时器的复位只能关掉启动开关重新打开，要设计多一个计时器的复位又显得十分繁锁、多余。
有待想出新的办法解决这个问题。
参考文献
王炳锡等.数字水印技术[M].西安:
西安电子科技大学出版社,2003:
101-120.
欧阳星明数字逻辑.第四版【M】华中科技大学出版社，2009
王毓银数字电路逻辑设计【M】北京：
高等教育出版社，1999
白中英数字逻辑与数字系统.3版【M】北京：
科学出版社，2002
白中英计算机组成原理4版【M】科学出版社，2007
蔡述庭、伊明、谢云、刘冰茹电子技术综合设计与实践_DE2使用教程【J】，2010
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