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篮球计分器
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篮球计分计时表
课 程 设 计 报 告
学生姓名:学
级: 吴启航 学 号： 9 电气工程学院 电自1214题
目: 电子工艺实习――篮球计分显示器的设计 指导教师：
王冬铂 杨修宇
一、实验目的与要求.................................................................................................... 31、实验目的.......................................................................................................... 32、实验要求.......................................................................................................... 3二、设计方案................................................................................................................ 3三、电路的设计............................................................................................................ 4（一）总电路................................................................................................................ 4（二）单元电路............................................................................................................ 51、脉冲部分.......................................................................................................... 5（1）一分电路.............................................................................................. 6（2）二分电路.............................................................................................. 7（3）三分电路.............................................................................................. 8（4）不同脉冲的输出.................................................................................. 82、显示部分.......................................................................................................... 93、计分部分........................................................................................................ 11四、仿真调试与分析.................................................................................................. 12五、附加功能.............................................................................................................. 131、24秒倒计时部分........................................................................................... 132、100秒倒计时部分......................................................................................... 143、10分钟倒计时的设计................................................................................... 15六、心得体会.............................................................................................................. 16七、参考文献.............................................................................................................. 17八、附录（元件明细表）.......................................................................................... 17九、电路图.................................................................................................................. 212
一、实验目的与要求1、实验目的（1）熟悉中规模集成可逆计数器，译码器和显示器的功能；（2）培养创造性地运用所学知识进行数字系统设计的能力和兴趣；（3）了解数字系统的实验及调试方法，以及一般故障的排除方法。2、实验要求（1）电路具有加1分、加2分、加3分功能。（2）电路具有减分功能。（3）显示总分功能，用三位LED显示器，最高可现实999。（4）显示器可清零。（5）电路具有比赛计时功能（6）电路具有暂停倒计时功能（7）电路具有24秒倒计时功能二、设计方案对应篮球比赛规则的系统的要求，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。电路要具有计分、减分及显示的功能。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。用三片计数器和三个半导体数码LED进行对分数的统计和显示。
图1 系统原理框图
三、电路的设计（一）总电路对整体电路而言，按照任务书所给的要求与所要完成的功能，我们把它们概括为三大部分：加减置换部分、记分部分以及显示部分。加减置换部分要求电路能够完成篮球比赛时对分数可加可减的调控，所以在设计电路时采用了双时钟输入的十进制计数器74LS192，通过芯片控制端获得不同的上升沿来实现递增、递减的计算。记分部分要求电路能够完成1分、2分、3分的加减操作。对于1分、2分、 4
3分的选择，采用三个开关分别控制三个脉冲分电路，然后再通过与门对其结果进行选择，每次只选择一条分电路。1分、2分、3分的产生利用十进制加法计数器74LS160控制脉冲来获得。分数的累计就通过74LS192的计数功能来实现。置数清零部分，只需LOAD端接地即可，运用置数功能，故将三个计数器的输入端同时接地即可实现清零功能。显示部分，因为74LS192输出的是BCD（8421）码，为了省去译码部分，仿真时采用具有译码功能的共阴极LED数码管DCD_HEX_BLUE。
（二）单元电路各部分单元电路的具体设计说明如下：
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
对一分键电路，当从0000变化到0001时，QA通过非门接到ENT，CLR则通过一个开关J8来控制，当到达0001的时候，经过QA的非门出来的为零，ENT端输入为0，此时有真值表可知，计时器工作状态变为保持状态，此过程中QA的变化情况：0-1，有一次从0-1的上升脉冲，所以QA输出的则是一个上升脉冲。有一个上升的脉冲，74LS192就会计一个数，一分电路只是触发一个上升沿，则74LS192只是计一个数。
（2）二分电路
对二分键电路，当从0000变化到0011时，QA与QB通过与非门接到ENT，CLR则通过一个开关J6来控制，当到达0011的时候，经过QA与QB的与非门出来的为零，ENP端输入为0，此时有真值表可知，计时器工作状态变为保持状态，此过程中QA的变化情况：0-1-0-1，有两次从0到1的上升脉冲，所以，QA输出的则是两个上升脉冲，两个脉冲，74LS192加2，数字变化两个，计分器实现加两分。
（3）三分电路
对三分键电路，当从0000变化到0101时，QA与QB通过与非门接到ENT，CLR则通过一个开关J7来控制，当到达0101的时候，经过QA与QB的与非门出来的为零，ENT端输入为0，此时有真值表可知，计时器工作状态变为保持状态，使它保持0101的状态不变，此过程中QA的变化情况：0-1-0-1-0-1，有三次从0-1的上升脉冲，所以，QA输出的是三个上升脉冲,数字变化三个，计分器实现加三分。
（4）不同脉冲的输出当三个开关任意一个按下后，此时将三个计数器的输出端一起经过一个三输入的与门，因为未按下开关的两个计数器此时输出为1，与按下按键的计数器经 8
过与门后的输出就是按下按键的计数器所输出的脉冲，此与门实现了将三个不同的脉冲通过一个统一的输出端分别给出相应的不同的脉冲信号，实现不同的加分功能。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_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。
DCD-HEX-BLUE七段发光二极管译码显示器的显示方式如图所示：
正确的引脚接连方式如下图：
图5 显示部分电路10
3、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：
（1）由于要最高实现计分999，所以需用三片计数器；
（2）要实现清零功能，由功能表可知，只需LOAD端接地即可，运用置数功能，故将三个计数器的输入端同时接地即可实现清零功能。
计分电路电路图如下图所示：11
图6 计分电路
当进行加计数时，UP端输入计分脉冲，DOWN端接高电平，通过分数脉冲74LS160传来的上升沿的个数来进行相应的加计数功能。相反，进行减计数时，UP接高电平，DOWN接计分脉冲来实现相应的减计数功能。
四、仿真调试与分析打开Multisim 10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。在对电路进行仿真调试时，我们遇到了显示不正确的问题，在对电路进行认真的检查与排除之后，发现是对或门的选用错误，通过纠正，得到了正确的电路，通过仿真调试，各项功能均可以实现。
仿真电路如下：
图7 仿真电路
按下调试开关，LED显示993，再按S，将LED显示清零。按一下1加一分，按一下2加二分，按一下3加三分。按一下A减一分.按S则清零。五、附加功能1、24秒倒计时部分通过反馈置数法来构成24进制减计数器。24进制减计数器的初置数低位芯片置数为0100，高位置数为0010。低位芯片的借位接高位芯片的DOWN端，以此来实现24秒的倒计时。另外通过控制LOAD端的高低电平来实现预置数的功能达到随时可以从24秒重新倒计时的功能。
电路如图所示：
图8 24秒倒计时电路2、100秒倒计时部分运用两片可逆十进制计数器74LS192，通过反馈置数法来构成100进制减计数器。计数器的低位芯片用原来十进制减计数，完成从0-9-8-7-6-5-4-3-2-1-0的计时特点；高位芯片则需用十进制减计数，完成从0-9-8-7-6-5-4-3-2-1-0的计时特点。时钟脉冲接至低位DOWN端，高低位UP端均接高电平，高位DOWN端接低位的借位端，只要低位减为0，借位端就产生一个高电平，向高位借位，高位接到脉冲就相应的减一，低位每十次向高位借一位，此时就实现了100进制减计数，当计数开始时吧开关K拨到下面就行。
电路如图所示：
图9 100秒倒计时电路
3、带小节数和每节10分钟倒计时的设计高位表示小节数，低位表示分钟数。10分钟倒计时与秒倒计时设计同理，运用两片可逆十进制计数器74LS192，通过反馈置数法，来构成40进制减计数器。计数器的低位芯片用原来十进制减计数，与秒所不同的是高位的置数不同，因为是从1开始加，所以高位置数为0001，完成从1-2-3-4-1的计数特点；低位芯片要实现从9-8-7-6-5-4-3-2-1-0-9的减计数，。分的低位时钟脉冲应从秒的高位的借位给出，这是，秒每走60就向分的低位借一。小节数的时钟脉冲由分的低位借位端接入，即实现每10分钟的倒计时 15
之后，小节数加1。此外，通过控制LOAD端的高低电平来实现预置数的功能达到随时可以从10分钟重新倒计时的功能电路如图所示：
图10 带小节数10分钟倒计时电路六、心得体会这次对篮球记分器课程设计中，使我对数字电子的一般设计和功能有了较为宏观的了解，也提高了我们的逻辑思维能力，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。这次课程设计历时两个星期左右，通过这两个星期的学习，发现了自己的很多不足，自己知识的很多漏洞。看到自己的实践经验还是比较缺乏。理论联系时践的能力还急需提高。刚开始看到这项课程设计时，心中还是一片茫然，不知道从何下手。因为当时学数电时没花太多的心思，很多知识都是略懂一二，最多的只是为了应付考试， 16
没有深入的去研究。虽然当时也有数电实验，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。后来，看了一些相关的设计才知道要用74LS192双时钟十进制加法器和74LS160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。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。
七、参考文献1、韩学军. 数字电子技术基础【M】.北京：中国电力出版社2、王义军.模拟电子技术基础【M】.北京：中国电力出版社3、刘晓峰.电子技术基础实验指导书【M】.北京：高等教育出版社
八、附录（元件明细表）
1、计数器74LS192（14片）17
2、计数器74LS160（6片）
3、LED显示器（14片）18
4、跳变开关（12个）
5、与非门（5个）
、非门（3个）
7、与门（4个）19
8、5V直流电源
9、5V 10kHz交流电源
九、电路图
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毕业设计（论文）-基于51单片机的篮球计分器设计
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