数电课程设计篮球计分器.docx

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数电课程设计篮球计分器

XXXXXX大学

数字系统课程设计报告

题目：

数字篮球计分器电路设计

学年：

2016学期：

第一学期

专业：

网络工程班级：

XXXX

学号：

XXXXXXXXX姓名：

XXXX

指导教师及职称：

XXXX

讲师

时间：

2016年10月15日-2016年10月19日

XXXXXX学院

设计课题题目：

数字篮球计分器电路设计

一、同组成员：

XXXXXXXXXXX组长：

XXXX

二、设计任务与要求

1．分别记录两队得分情况；

2．进球得分加2分或3分，罚球进球得分加1分；

3．纠正错判得分减3分、2分或1分；

4．分别用三个数码管显示器记录两队的得分情况；

功能描述：

1、加分功能，当按下相应的按键开关S1、S2、S3时，分别可以进行加1、2、3分；

2、减分功能，当将加减分置换开关S4拨到减分档时，按下开关S1、S2、S3，可以进行减分操作；

3、清零功能，当按下S0时，可以将积分清为零。

二、电路原理分析与方案设计

据篮球比赛情况，有得1、2、3分的情况，还有减分的情况，电路要具有加、减分显示的功能。

用三片四位二进制加法计数器74LS160组成二、三进制计数器，控制加2、3分的计数脉冲，3片十进制可逆计数器74LS192组成的加、减分计数器用于总分累加，最多可计999。

译码器显示器用于显示分数。

方案设计：

1．总体设计思路（含电路原理框图）：

电路的核心模块是加减分和累加积分电路的设计，我们采用的总体方案是，用时钟信号电路产生的脉冲信号给加减分电路提供时钟信号，之后将加减分电路发出的信号接到累加器上进行总分的累加，然后在数码显示电路上显示出来。

电路的原理框图如下图所示：

鉴于电路可以分为多个模块，因此我们将设计任务分配到每一位组员如下：

1.XXX:

脉冲电路设计与总体电路设计

2.XXX：

总体电路设计与脉冲电路设计

3.XXX：

译码器设计与部分电路仿真

4.XXX：

计数器设计与总体电路仿真

5.XXX：

控制电路设计与资料查阅

6.XXX：

控制电路设计与实验报告整理

2.主要元件介绍

（1）二进制加法计数器74LS160

74LS160引脚图

1　管脚图介绍：

74LS160为可预置的十进制同步计数器其管脚图如图所示

RCO进位输出端

ENP计数控制端

ENT计数控制端

A-D输入端

QA-QD输出端

CLK时钟输入端

CLR异步清零端,低电平有效

LOAD同步并行置入端,低电平有效

2　工作方式选择表：

（2）十进制可逆计数器74LS192引脚图管脚及功能表

74LS192是同步十进制可逆计数器，它具有双时钟输入，并具有清除和置数等功能，其引脚排列及逻辑符号如图所示：

 74LS192的引脚排列及逻辑符号

74LS192的引脚说明：

PL为置数端

CPu为加计数端

CPD为减计数端

为非同步进位输出端

为非同步借位输出端在

P0-P3为计数器输入端

为清除端

Q0-Q3为数据输出端。

其功能表如下：

   输入

  输出

MR

P3

P2

P1

P0

Q3

Q2

Q1

Q0

 1

×

×

×

×

×

×

×

0

0

0

0

 0

0

 ×

 ×

d

c

b

a

d

c

b

a

 0

1

 1

×

×

×

×

加计数

 0

1

1

×

×

×

×

 减计数

74LS192的功能表

（3）七段显示器

半导体数码管是由七段发光二极管组成，简称LED。

共阴共阳的判断：

可以假设它是共阳的，那么任一段串入一个100欧姆电阻到5V,相应段就会被点亮；否则为共阴的数码管。

七段显示器

三、具体电路的设计

1、计分部分

设计要求记分部分包括加减两部分，故考虑双时钟输入的十进制计数器74LS192。

74LS192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，具体功能表如下：

故计分部分电路设计如下：

2、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。

本设计采用DCD_HEX七段发光二极管译码显示器。

DCD_HEX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。

正确的引脚接连方式如下图：

3、加减分部分

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，这里可考虑用三个十进制计数器74LS160来分别设计一分、二分、三分的电路。

74LS160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非则通过一个开关S1来控制，S1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非则通过一个开关S2来控制，S2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非则通过一个开关S3来控制，S3闭合时，QA输出的则是三个脉冲。

4、加减置换部分

加减置换可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。

5、分数清零部分

该部分可运用74LS192高电平清零的功能来实现。

因此在需要时进行清零，可安置一开关。

这里可选择跳变开关，可省去清零后让其重新归位的操作，电路图如下：

6、时钟信号产生电路

时钟信号产生电路采用555定时器构成，电路图如下：

7、总体仿真结果

8、个人承担的工作

我个人主要承担的工作是总体电路设计，本电路主要有三个功能，即加分、减分和清零功能。

加减分的原理基本一样，用二进制加法计数器可以实现此功能，具体型号可以选用74LS160，用三片四位二进制加法计数器74LS160组成二、三进制计数器，控制加2、3分的计数脉冲，3片十进制可逆计数器74LS192组成的加、减分计数器用于总分累加，最多可计999。

设计要求记分部分包括加减两部分，故考虑双时钟输入的十进制计数器74LS192。

74LS192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，74LS192高电平清零的功能可以在需要时进行清零，可安置一开关。

这里可选择跳变开关，可省去清零后让其重新归位的操作。

加减可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。

最后是信号的显示，即篮球比赛的分数显示电路，采用DCD_HEX七段发光二极管译码显示器。

DCD_HEX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。

四、总结

数电课程设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程。

这次课程设计的题目是篮球比赛数字计分器。

初看题目不知该如何下手，毕竟课程设计不同于实验课，电路图都要自己设计。

不过还是在不断的坚持和努力之下很好的完成了这次的数字电路课程设计。

通过这次的课程设计，我有很大的收获。

一个星期，我花了九牛二虎之力才把系统完成，这充分说明仅仅学习一个学期就想要做出多么完美的系统是难以想象的，要想真正地把单片机给学好、摸透，我想，必须得从电子电路基础开始学透彻，这也正是我下一步打算去实现的。

我想，只要是我们认真地去学一样东西，那么什么东西都是有趣的，我确实很高兴，这其中的乐趣也并不亚于画画，音乐等等。

在这次实训中，我认为我学到了很多东西，比如，关于电子线路实现的几个软件，Protel和Multisim仿真软件。

以前我对它们很陌生，自从完成了这次课题设计之后，我基本能完整熟练的操作它。

通过这么多次的锻炼，我觉得我对专业认识更深刻了，对它的掌控更好了，我想这将对我今后设计有着深远的影响。

以后一定会去钻研它的。

五、主要元器件清单

74LS160三片74LS192三片74LS48三片数码显示器三个

导线、开关、电源、逻辑门EDA仿真软件-MULTISIM10

六、参考文献

（1）王彦朋.大学生电子设计与应用.北京:

中国电力出版社,2007

（2）常华.仿真软件教程.北京:

清华大学出版社,2006

（3）张学军.电子技术基础仿真实验.北京:

机械工程出版社,2008

（4）康华光.电子技术基础——数字部分.北京:

高等教育出版社,2006

（5）张钦双.实用电子电路200例.北京:

机械工业出版社,2003