辽宁工业大学数电篮球比赛电子记分牌.docx
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辽宁工业大学数电篮球比赛电子记分牌
数字电子技术基础
课程设计（论文）
篮球比赛电子记分牌
院（系）名称
电子与信息工程学院
专业班级
学号
学生姓名
指导教师
起止时间：
课程设计（论文）任务及评语
院（系）：
电子与信息工程学院教研室：
学号
学生姓名
专业班级
课程设计（论文）题目
篮球比赛电子记分牌
课程设计（论文）任务
任务要求：
篮球比赛电子记分牌是根据篮球比赛特点设计的记分显示系统，能实现比赛时间和分数的实时显示，由记分电路、倒计时电路、显示电路与驱动电路等部分构成。
技术要求：
1、采用中、小规模数字集成电路实现。
2、有得1分、2分和3分的情况，还有减分的情况，电路要具有加分、减分及显示的功能。
3、有倒计时时钟显示，在“暂停时间到”和“比赛时间到”时，发出声光提示。
4、有比赛规则规定的其他计时、记分要求。
5、利用Multisim（或EWB）进行电路仿真与调试。
指导教师评语及成绩
平时成绩：
答辩成绩：
论文成绩：
总成绩：
指导教师签字：
年月日
注：
平时成绩占20%，答辩成绩占40%，论文成绩占40%。
摘要
电子记分牌在许多领域中得到普遍应用，在体育比赛、各种现场抢答比赛、各种互动游戏中均能见其身影。
在篮球比赛中，若采用人工计分的方法势必非常繁琐且错误率高，而采用电子记分牌就能高效的解决这一问题，因此，设计出符合当前各类要求的篮球比赛电子记分牌就有了实际意义，让现场观众和通过有线直播观看的篮球爱好者能更清楚的得知当前的比分、进行时间、剩余时间、犯规、得分等方面的了解。
本次设计的篮球比赛电子记分牌，主要用于对篮球比赛的比赛双方实时记分并且具有倒计时时钟显示功能。
基于篮球比赛的特点，我们选取了专门的设计方案。
本次实验的软件仿真主要使用的是Multisim10，用三个LED数码管显示比赛一方的得分，记分员可根据现场比赛得分情况实时记录各队的得分，并及时反馈到LED数码管上。
倒计时时钟电路通过555定时器组成的多谐振荡器产生秒脉冲信号，送给倒计时电路，计时电路有12分钟倒计时，二十四秒违例倒计时等，输出则送往译码显示电路，在相关时间到时，会发出声光提示。
关键词：
电子记分牌；倒计时时钟显示；Multisim10；555定时器；
第1章绪论
1.1篮球比赛电子记分牌的开发背景
随着社会的发展、科技的进步以及人们生活水平的逐步提高，各种方便于生活的电子产品开始进入人们的生活。
篮球比赛电子记分牌就是这样的一款电子产品，它的出现代替了记分员手动翻动记分牌积分的繁琐劳动，使各种比赛进入了智能、高效、精准的人机互动时代，在体育比赛中具有重要意义。
当前红的发紫的NBA赛场以及国内外的各种篮球联赛深受广大篮球爱好者的喜欢，在各类大中型国内、国际比赛中经常要用到计分器，而且记分器功能的好坏以及适应比赛的能力多少直接影响着人们在观看比赛时对比赛进度和胜败的了解，影响人们的观看比赛时的体验。
因此，设计出符合当前各类要求的篮球比赛电子记分器就有了它的实际意义。
记分器不但在以上场合取到很大的作用，而且在现代制造业中也有很重要的作用。
现代电子技术飞速发展，各类智能化产品相应而出，电子计分器就是一个很好的例子。
数字电路具有电路简单、可靠性高、成本低等优点，本设计就是以数字电路为核心的智能记分器。
1.2本文研究内容
任务要求：
篮球比赛电子记分牌是根据篮球比赛特点设计的记分显示系统，能实现比赛时间和分数的实时显示，由记分电路、倒计时电路、显示电路与驱动电路等部分构成。
技术要求：
1、采用中、小规模数字集成电路实现。
2、有得1分、2分和3分的情况，还有减分的情况，电路要具有加分、减分及显示的功能。
3、有倒计时时钟显示，在“暂停时间到”和“比赛时间到”时，发出声光提示。
4、有比赛规则规定的其他计时、记分要求。
5、利用Multisim（或EWB）进行电路仿真与调试。
第2章设计方案
2.1篮球比赛电子记分牌设计方案论证
总体电路主要分为倒计时电路与记分电路两部分组成，根据流程中的不同元器件和设计思路的不同制定了两套方案，两套方案各有优点和缺点，且都能完成设计要求，具体方案如下：
方案一：
倒计时电路利用二进制加法计数器74LS161的同步置数的功能让计数器从6到15循环计数，然后利用逻辑门电路非的功能让6—15计数转换成 9—0倒计时，最后再利用CD4511译码器译码，让7段数码管显示倒计时。
根据篮球比赛的特点，设计出12分钟倒计时电路。
记分电路设置0-9十个数字输入键盘，通过编码器把十进制编码译成二进制数码DCBA，把DCBA分别输给移位寄存器的CP信号来源，数码显示管通过输入寄存器的DCBA来显示分数，设计出最多可记录三位数的分数。
方案二：
倒计时电路采用十进制同步加减计数器74LS192减法计数功能实现9-0倒计时，最后再利用CD4511译码器译码，让7段数码管显示倒计时。
根据篮球比赛的特点，设计出12分钟倒计时电路。
记分电路采用利用74LS161工作时的计数原理，当相应分数开关按下时74LS161正常工作，分别将一个（0000-0001）、两个（0000-0001、0010-0011）、三个（0000-0001、0010-0011、0100-0011）上升沿脉冲给74LS192，由74LS192完成加减1、2或3分，最后再利用CD4511译码器译码，让7段数码管显示完成计分功能。
脉冲输入后，74LS161停止工作（使能端输入低电平），从而完成计分操作，设计出最多可记录三位数的分数。
经比较此次用方案二。
方案一的倒计时电路利用二进制加法计数器74LS161和非门实现了倒计时功能，方法虽然巧妙，但是电路结构较为复杂，在焊接过程中会有一定的难度。
记分电路设置0-9十个数字输入键盘，此方法过于笨拙，并且操作起来比较麻烦。
而方案二倒计时电路采用十进制同步加减计数器74LS192减法计数功能直接实现9-0倒计时，此方案简单直接，焊接起来也比较简单。
方案二的记分电路采用利用74LS161工作时的计数原理，产生一定个数的计数脉冲，与方案一相比，更加智能和简单，并且计分脉冲到达后在数码管上显示分数的延时短，而方案一需要较长的时间才能在数码管上显示出相应的分数。
综合考虑技术指标和实验要求此次设计采用方案二。
2.2篮球比赛电子记分牌总体设计方案
经过以上的方案论证，此次设计采用方案二比较合适。
方案二以简单易行的方法基本上实现了设计要求的记分和倒计时功能，并且能够应用到实际生活中。
总体电路主要由倒计时电路和记分电路两部分组成，两部分电路各自工作，互不影响。
总体设计方案框图如下图2.1所示。
倒计时部分：
记分器部分：
图2.1总体设计方案
第3章单元电路设计
3.1倒计时电路设计
3.1.1秒脉冲产生电路
由555定时器产生秒脉冲信号，可通过控制开关的闭合与断开来控制篮球比赛倒计时的开始与暂停。
电路如图3.1所示。
图3.1秒脉冲产生电路
3.1.2倒计时主体电路
根据篮球比赛的特点，比赛总共分为4小节，每节12分钟，因此设计出倒计时为12分钟的电路。
倒计时电路采用十进制同步加减计数器74LS192减法计数功能实现9-0倒计时。
比赛开始对U11、U12与U2分别进行预置数为0001、0001与1001，使得分钟部分显示为11:
59。
利用555定时器给产生秒脉冲信号给U2的DOWN端，让秒表低位电路工作，开始倒计时，秒表低位每倒计时到0就给秒表高位显示电路一时钟脉冲，U2的BO端输出至秒十位的U1的DOWN端，进行60秒倒计时。
再将U1的BO输出接至U12的DOWN端,进行分钟倒计时，U12的BO输出端接至U11的DOWN端。
电路如图3.2所示。
图3.2倒计时主体电路
3.1.3显示电路
显示电路部分利用CD4511译码器译码，让7段数码管显示倒计时。
其中CD4511的A3、A2、A1、A0接口分别与74LS192的QD、QC、QB、QA相连接。
电路如图3.3所示。
图3.3显示电路
3.1.4提示电路
篮球比赛每节结束后伴随着声音提示与灯光提醒。
将U11的BO端接收到的信号接至蜂鸣器与发光LED告知每节结束。
电路如图3.4所示。
图3.4提示电路
3.2记分电路设计
3.2.1一分产生电路
一份键电路的产生主要使用74LS161芯片。
根据该芯片的功能，当从0000变化到0011时，QA与QB通过与非门接到EP，CLR则通过一个开关来控制，当到达0011的时候，经过QA与QB的与非门出来的为零，使它保持0011的状态不变，QB输出的则是一个脉冲了（由0000—0001）。
电路如图3.5所示。
图3.5一分产生电路
3.2.2二分产生电路
二分键电路的产生主要使用74LS161芯片。
根据该芯片的功能表所示，当从0000变化到0011时，QA与QB通过与非门接到EP，CLR则通过一个开关来控制，当到达0011的时候，经过QA与QB的与非门出来结果的为零，使它保持0011的状态不变，QA输出的则是两个脉冲了（由0000—0001、0010—0011）。
电路如图3.6所示。
图3.6二分产生电路
3.2.3三分产生电路
三分键电路的产生主要使用74LS161芯片。
根据该芯片的功能表所示，当从0000变化到0101时，QA与QC通过与非门接到EP，CLR则通过一个开关来控制，当到达0011的时候，经过QA与QC的与非门出来结果的为零，使它保持0101的状态不变，QA输出的则是三个脉冲了（由0000—0001、0010—0011、0100—0101）。
电路如图3.7所示。
图3.7三分产生电路
3.2.4加减计数电路
由一、二、三分产生电路产生的脉冲信号经三输入或非门输给74lLS192，计数器74LS192遇一个上升沿计数端改变1，遇两个上升沿计数端改变2，遇三个上升沿计数端改变3，从而完成对一分、二分或三分的控制。
通过双向开关H切换电路控制加法电路和减法电路，当H接UP时为加法部分，将H接至U3的DOWN端，为减法部分，从而控制比赛分数的加减。
开关C与U8、U9、U10的CLR端与电源相接，当开关闭合时，分数置零，开始重新计数。
该电路最多可累计3位数比赛分数，满足了篮球比赛计分要求。
电路如图3.8所示。
图3.8加减计数电路
3.2.5显示电路
显示电路部分利用CD4511译码器译码，让7段数码管显示分数。
其中CD4511的A3、A2、A1、A0接口分别与74LS192的QD、QC、QB、QA相连接。
电路如图3.9所示。
图3.9显示电路
第4章Multisim仿真调试
4.1倒计时电路调试
倒计时电路实现12分钟倒计时计数功能，时间间隔约等于1s，具有启动，复位与暂停/继续功能。
开关A控制电路的复位功能，开关A接通地时，倒计时电路复位，开关A接通电源时，倒计时正常工作。
开关B控制电路的暂停/继续功能，开关B打开时，倒计时电路暂停工作，开关B闭合时，倒计时电路继续工作。
当12分钟倒计时结束时，发光二极管闪烁，蜂鸣器报警，提示计数结束。
经Multisim仿真调试后，较好的完成了设计要求，仿真结果如下图4.1所示。
图4.1倒计时总体电路
4.2记分电路调试
经过的一分、两分、三分电路以及加减法电路的实现。
将一分、两分、三分信号脉冲通过或非门连接到控制加减电路的开关上，便可以实现篮球计分器的功能了。
同过1，2，3个开关键来分别控制一分脉冲，两分脉冲，三分脉冲；H键是加减切换的按钮，当H接UP时为加法部分，将H接至U3的DOWN端，为减法部分，从而控制比赛分数的加减。
C键是用来清零，C键闭合时，记分电路清零，以便下次再次使用。
C键打开时，记分电路正常记分。
当先后输入一个1分脉冲，一个2分脉冲，一个3分脉冲后仿真结果如下图4.2所示。
图4.2记分器总体电路
第5章焊接、调试与实物测试
第6章设计总结
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。
1、通过这次课程设计，加强了我们动手、思考和解决问题的能力。
如刚开始用到了74LS192加/减计数器，CD4511译码器等，并不知道这些芯片的功能和应用，在后来查阅资料和多次实践的基础上终于搞明白了这些芯片的用法，并且到后来的熟练应用。
每遇到一个问题都是进一步学习和加深对电路，原理，元器件学习的过程，每解决一个问题，每实现一个功能，都会十分的兴奋。
当然，还有许多的元器件，电路原理等有待于进一步的学习，对Multisim的学习也是一个开始，希望今后也能进一步学习到更多这一功能强大仿真软件的功能。
2、查阅参考书的独立思考的能力以及培养非常重要，我们在设计电路时，遇到很多不理解的东西，有的我们通过查阅参考书弄明白，有的通过网络查到，但由于时间和资料有限我们更多的还是独立思考。
这次的课程设计是我充分认识到图书馆资源的重要性，以前都很少去图书馆查阅资料，实在是一个大的失误，以后要学会充分利用图书资源。
这次设计是一个难得的机会，也将成们为大学四年中十分宝贵的经历，它既是对我们所学理论知识的一次有效检验，也是对我们的实践认识和能力的一次提高，通过这次数字逻辑实训设计，我们相信对本专业的兴趣会更加浓厚，对本专业知识有更深的了解。
参考文献
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中国电力出版社
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中国电力出版社
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高等教育出版社.
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高等教育出版社.
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高等教育出版社.
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中国电力出版社.
[10]陈汝全，电子技术常用器件应用手册.机械工业出版社.
附录Ⅰ总体电路图
附录Ⅱ元器件清单
名称
型号
封装
数量
1/4W色环电阻5%
330Ω
直插
55
1/4W色环电阻5%
1kΩ
直插
2
1/4W色环电阻5%
330kΩ
直插
2
1/4W色环电阻5%
1MΩ
直插
2
独石电容
0.068μF50V
直插
1
独石电容
0.1μF50V
直插
2
独石电容
0.33μF50V
直插
2
蜂鸣器
5V
1
LED
3mm红
直插
2
7段LED数码管
1位共阴/红色0.5英寸
直插
7
二输入与非门
74LS00
DIP-14
2
四输入与非门
CC4011
DIP-14
1
异或门
74LS86
DIP-14
1
非门
74LS04
DIP-14
4
计数器
74LS161
DIP-16
3
计数器
74LS192
DIP-16
7
定时器
NE555P
DIP-8
2
BCD码驱动器
CD4511
DIP-16
7
单刀单置开关
6
单刀双置开关
2
管座
8脚
直插
2
管座
14脚
直插
8
管座
16脚
直插
18
升级会员 