篮球记分牌数电课程设计.docx

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篮球记分牌数电课程设计

数字逻辑电路

课程设计报告

院（部）：

信息工程学院

专业：

通信工程

班级：

通信二班

姓名：

陈俊达

学号：

20150303203

成绩：

指导老师：

李海霞

开课时间：

2016-2017学年2学期

课程设计任务书

一、设计题目

篮球记分牌

二、主要内容

1、分析设计题目的具体要求

2、完成课题所要求的各个子功能的实现

3、用multisim软件完成题目的整体设计

三、要求完成的主要功能

1、自选器件，要求甲乙双方各显示为三位数（可显示至百位）

2、分别用三个按钮，给记分牌加减1、2、3分。

3、用一个开关实现加减控制

4、每次篮球比赛计分后用一个开关给系统清零，使系统复位，准备下一次比赛实验。

四、进度安排

第一天：

介绍所用仿真软件；布置任务，明确课程设计的完整功能和要求。

第二天：

消化课题，掌握设计要求，明确设计系统的全部功能，图书馆查阅资料。

第三天：

确定总体设计方案，画出系统的原理框图。

第四天：

绘制单元电路并对单元电路进行仿真。

第五天：

分析电路，对原设计电路不断修改，获得最佳设计方案。

第六天：

完成整体设计并仿真验证。

第七天：

对课程设计进行现场运行检查并提问，给出实践操作成绩。

第八天：

完成实践报告的撰写

五、成绩评定

课程设计成绩按优、良、中、及格、不及格评定，最终考核成绩由四部分组成：

1、理论设计方案，演示所设计成果，总成绩20％；

2、设计报告，占总成绩30％；

3、回答教师所提出的问题，占总成绩30％；

4、考勤情况，占总成绩20％；

无故旷课一次，平时成绩减半；无故旷课两次平时成绩为0分，无故旷课三

次总成绩为0分。

迟到20分钟按旷课处理。

篮球记分牌的设计

专业班级：

通信二班：

学生姓名：

陈俊达

摘要：

篮球比赛是根据参赛队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统。

篮球比赛的计时计分系统由计时器、计分器等多种电子设备组成，同时，根据目前高水平篮球比赛要求，完善的篮球比赛计时计分系统设备应能够与现场成绩处理、现场大屏幕、电视转播车等多种设备相连，以便实现高比赛现场感、表演娱乐观众等功能目标。

关键词：

篮球比赛计时计分系统成绩处理电子设备

Thedesignofthebasketballscorecard

Abstract：

Basketballmatchesaredeterminedaccordingtothenumberofpointstheteamwillscoreinthestipulatedtime.Therefore,thescoringsystemofbasketballmatchesisascoringsystem.Thegameofbasketballtimingscoringsystemfromavarietyofelectronicequipment,timerscoringdeviceetc.,atthesametime,accordingtothecurrenthighlevelbasketballgame,perfectbasketballgametimingandscoringsystemandequipmentshouldbeabletospotresultsprocessing,thebigscreenTV,carsandsoonmanykindsofconnectedequipment,inordertoachievehighperformance,thegameentertainmentthefunctionoftargetaudience.

Keywords

：

Basketballmatch,timescoringsystem,scoreprocessing,electronicequipment.

目录

引言

篮球比赛是根据参赛队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统。

篮球比赛的计时计分系统由计时器、计分器等多种电子设备组成，同时，根据目前高水平篮球比赛要求，完善的篮球比赛计时计分系统设备应能够与现场成绩处理、现场大屏幕、电视转播车等多种设备相连，以便实现高比赛现场感、表演娱乐观众等功能目标。

随着科技的发展和人们生活水平的逐渐提高，各种有利于生活的电子产品开始逐步进入人们的生活。

数字记分牌的出现则代替了记分员人工翻动记分牌累计积分的繁琐劳动，使各种比赛进入了更智能、更高效、更精准的人机互动时代，在各种比赛中具有重要意义。

编码器将输入的每一个高、低电平信号编成一个对应的二进制代码，而译码器正好相反是将每个输入的二进制代码译成对应的输出高，低电平信号或另外一个代码。

数据选择器从一组输入数据中，通过给定不同的地址代码，选出某一个来。

移位寄存器用于寄存一组二进制代码并能实现异步置零、状态保持功能。

七段显示数码管能将二进制代码译成数码管所需要的驱动信号，从而使数码管将十进制数字显示出来。

随着科技突飞猛进的发展，用数字电路进行信号处理的优势也更加突出，尤其在科学与技术方面。

而编码器译、码器数、据选择器、移位寄存器等一些逻辑器件起着关键作用，所以学会使用这些器件非常重要。

在这里通过对器件功能的学习和分析介绍，完成对电路的设计，对数字电子技术有了进一步的了解。

同时也明白了生活中的一些电子产品的工作原

第一章multisim简介

随着计算机技术飞速发展，可以通过计算机辅助分析和仿真技术来完成对电路设计。

计算机仿真在教学中的应用，而不是大包大揽的试验电路，大大减轻验证阶段的工作量；其强大的实时交互性、信息的集成性和生动直观性，为电子专业教学创设了良好的平台，极大地激发了学生的学习兴趣，能够突出教学重点、突破教学难点；并能保存仿真中产生的各种数据，为整机检测提供参考数据，还可保存大量的单元电路、元器件的模型参数。

采用仿真软件能满足整个设计及验证过程的自动化。

Multisim作为一个高度互动且易于使用的工具，具备专业软件工具优势，它可以帮助学生深刻理解电路理论与行为。

鼠标点击控制更易于使用。

改进的微控制器（MCU）仿真；会聚帮助：

自动解决仿真错误，不需要理解复杂的SPICE选项和设置。

数据的可视化与分析功能增强：

用新的电流探针仪器显示通过线路的瞬变电流，强化的静态探针用于参考测量，可用作任何分析的数据输出，初始条件在原理图中的显示，增强对仿真行为的理解。

元件库的质量和容量提高：

1200多个新元器件和500多个新模块，来自美国模拟器件公司（AnalogDevices），德州仪器（TexasInstruments）和凌力尔特公司（LinearTechnologies），新的电源仿真模块，无源器件功能加强。

改变参数，如元件的公差、电阻、电容、电感的组合时，无需重新替换元器件，新的双极电压和电流源，单一符号数字元器件。

第二章总体设计思路、基本原理和框图

2.1设计思路

用三片四位二进制加法计数器74LS161组成一、二、三进制计数器，控制加1、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。

2.2设计原理和功能

根据篮球比赛规则的要求，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，还需要三个脉冲分路。

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。

2.2.1基本功能

（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）每次篮球比赛后显示器可清零。

2.3总体设计框图

第三章单元电路设计

3.1各芯片的用法和功能

3.1.174LS192

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：

图3.1.1.174LS192功能表

图3.1.1.274LS192的引脚排列及逻辑符号

3.1.274LS160

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：

图3.1.2.174LS160功能表

图3.1.2.274LS160引脚图

3.1.374LS00

与非门采用74LS00，常用的2输入四与非门集成电路即实现一个与非门

图3.1.3.174LS00引脚图

3.1.474LS32

或门采用74LS32，电路中利用或门两输入端相连实现选择脉冲逻辑功能

图3.1.4.174LS32引脚图

3.1.574LS86

异或门采用74LS86，利用异或门两输入端相连实现选择脉冲逻辑功能

图3.1.5.174LS86引脚图

3.1.6数码显示管

本设计采用DCD_HEX_GREEN和DCD_HEX_YELLOW两个七段发光二极管译码显示器

图3.1.6.1数码显示管

3.2单元模块

3.2.1计分模块

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。

3.2.1.174LS192功能表

计分部分电路设计如下：

3.2.1,2计分部分

3.2.2显示模块

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。

正确的引脚接连方式如下图：

图3.2.2.1显示模块

3.2.3脉冲模块

3.2.3.1一分脉冲

对一分键电路，当从0000变化到0011时，QA与QB通过与非门接到ENP，RD则通过一个开关J3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。

图3.2.3.1.1一分脉冲

3.2.3.2二分脉冲

对二分键电路，当从0000变化到0011时，QA与QB通过与非门接到ENP，RD则通过一个开关J4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，QA输出的则是两个脉冲了。

图3.2.3.2.1二分脉冲

3.2.3.3三分脉冲

对三分键电路，当从0000变化到0101时，QA与QC通过与非门接到ENP，RD则通过一个开关J5来控制，当到达0101的时候，经过QA与QC的与非门出来的为零，使它保持0101的状态不变，QA输出的则是三个脉冲了。

图3.2.3.3.1三分脉冲

3.2.4加减置换模块

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。

图3.2.4.1加减置换模块

3.2.5分数清零模块

该部分可运用74LS192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。

图3.2.5.1分数清零模块

第四章电路仿真调试

4.1总电路图

图4.1总电路图

4.2仿真结果

按下调试开关，按0将LED显示清零，开关J1是加减置换开关，用空格Space表示，按空格将开关置到加，J3是一分脉冲，用Q表示，按下Q加一分

J4为二分脉冲开关，用W表示，按下W加两分

J5为三分脉冲开关，用E表示，按下E加三分

调试减分，按下空格Space，将开关置到减，按下J3减一分

按J4减两分

按J5减三分

按下J2两对分数清零

甲队15分，乙队20分

第五章设计总结

5.1设计过程中遇到的问题及解决方法

在网上搜索的资料较为繁杂，电路图很分散，没法连接成一个完整电路，自己完成的电路无法运行，数码显示管没有显示，在小组其他同学的帮助下，重新连接电路，改进了电路元件，使电路变得简单一点，也能运行。

5.2设计体会

通过这一个半周的数电课程设计，让自己更加贴近自己喜欢的体育竞技方面的一些器材原理，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。

当自己开始着手要开始做这个课程设计的时候，不知道从哪里下手，一头雾水，最终还是选择自己从网上找答案，在找答案的过程中，明白自己需要用到计数器，却又不知道是哪种计数器，好不容易知道了要用74LS192和74LS160这两种计数器，可看到multisim里满满的都是英文，瞬间打起了退堂鼓，可还是得做，我就一个一个找，一个一个翻，终于是把所有元件都找出来了，也把线都连起来了，然而显示器并没有任何数字出现，不免有点心慌。

小组另外的同学建议我重新连线，重新做，第二次还是失败。

后来经过两位同学的帮助，找到了问题的所在。

元件的选择上有很大的不同，更换元件之后，才真正意义上的可以运行了。

完成最初的所有连接之后，我想对电路有所改变，更换开关没有什么新意。

把两个异或门换成同或门，就不需要一开一闭才能实现加减分的目的，更换元件之后，显示管又一次没有显示，最后，还是保留着自己原来做的电路图。

感谢李海霞老师这一周半的陪伴，让我们的数电理念从无到有，从虚的理论知识变成了真的实质性的东西。

元件清单

74LS192

6个

LED显示器

6个

74LS160

6个

跳变开关

1个

74LS86

4个

单刀双掷

2个

74LS32

4个

普通开关

6个

74LS04

6个

74LS00

6个

5伏直流电源

12个

5伏交流电源

2个

参考文献：

【1】《数字逻辑电路试验及课程设计指导书》

【2】王连英，《基于Multisim10的电子仿真实验与设计》,北京邮电大学出版社

【3】《电子技术实验指导》   王愉节 窦勤耘 编