篮球积分器.docx
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篮球积分器
目录
一、设计任务
1、设计题目
2、基本要求：
3、设计目的
二、设计思路及方案仿真：
1、设计思路
2、实验仿真
三．设计原理及框图
1、电路设计原理
2、系统框图
四、元件清单及器件说明
1、元件清单
2、器件说明
五、电路设计过程
1、单元电路的设计及电路图
2、总电路图
六、收音机的焊接
1、电路原理图
2、收音机原理
3、安装工艺要求
4、调试过程
七、心得体会
1、设计篮球记分器的心得
2、做收音机的心得
一、设计任务
1、设计题目：
篮球比赛记分显示器的设计
2、基本要求：
（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。
3、设计目的：
（1）加强专业基础知识、提高动手能力、激发创新意识。
（2）增强对电子器件的感性认识，加深电类有关课程的理论知识。
（3）掌握电子元件的焊接、电气元件的安装、连线等基本技能，培养阅读电气原理图和电子线路图的能力。
（4）培养严谨、认真、踏实、勤奋的学习精神和工作作风，为后续专业课程的学习打下坚实的基础。
二、设计思路及方案仿真：
1、设计思路
此设计任务是对篮球比赛计分显示器的设计，它是基于对数字电子技术和模拟电子技术的理论知识的了解与掌握而设计完成的。
首先先确定设计部分，分别分为：
主要部分和扩展部分。
再分为小区域部分有：
计分部分、比赛总时间部分、比赛场次部分、持球时间部分、以及短暂停部分。
（1）由于所选的课题主要是计分，即分数的加减，所以选择计数器作为核心芯片，数字电子中的计数器很多，但由于课题要求显示数据最大为999，所以优先选择十进制计数器，例如：
74LS290、74LS160、74LS192等等。
由于电路要求具有加减分数的功能，而74LS192又是双十（可逆）计数器本身可加减，所以选择74LS192与七段数码管组合使用作为电路的显示部分，由于74LS290有时候乱码，故使用74LS160与74LS192作为计数的核心部分。
对于扩展部分，主要分为：
24S持球倒计时电路以及20S短暂停电路。
此部分电路均采用倒计时的计时方法，所以采用了74LS192计数器作为核心器件。
这个过程所遇到的难题还有一分、二分、三分如何实现。
因为计数器工作时需要时钟脉冲，凭据这个特点我组使用三个单独电路分别提供一个、二个、三个时钟脉冲，来解决这个问题。
但怎么使电路提供完相应的脉冲后停止工作呢？
经过向老师咨询查找资料得知，计数器提供脉冲后的数据输出端的输出量使使能端锁死来解决这个问题。
最终使得电路仿真成功。
（2）扩展部分调试，主要问题是进位与循环。
如何完成60S倒计时，74LS192可以实现0到9的计数9时QD为1。
因为倒计时，当秒十位变为0时再减就变为了9，因此利用QD进行重新置数将秒十位置为6。
另一问题是当切换至暂停部分时，其他部分暂停，当切换至前一部分时后一部分清零。
这一部分解决方法是单刀双掷开关一端与VCC连接，另两端的一端与持球电路和总时间电路的UP连接，另一端与暂停电路的UP端连接。
时间电路开始时未16分频，结果发现时间变化太快经上网搜索，得知74LS161具有分频作用可解决此问题。
2、实验仿真
设计完毕由Multisim11.0仿真软件进行仿真和修改，先是通过对每部分单元电路进行单独仿真正确后，再进行整体电路仿真。
从而实现了课程设计所要求的最基本功能以及一些扩展功能。
（1）使用Multisim11.0时，由于我们的设计电路所使用的电子器件颇多，原有的画板无法完全显示我们的电路图。
解决方法：
点击菜单栏中的“编辑”选项，选择“属性”，单击鼠标在弹出的对话框中选择“工作区”选项，调节画布的宽度与高度。
（2）用Multisim11.0绘制电路图时，经常会找不到所需器件。
解决方法：
学会使用电子器件手册，在知道所需器件的型号后，在软件中查找点击“搜索”—“元件”—“搜索”，来找到相应的原件。
三．设计原理及框图
1.电路设计原理
对应篮球比赛规则的计分系统的要求，由于篮球比赛有1分、2分、3分的情况，因此通过对计分系统输入一个脉冲、两个脉冲、三个脉冲来实现对分数的统计。
为了实现本设计的基本要求产生三个脉冲分路，从而利用74LS160工作时的计数原理，采用三片74LS160构成了加1、2、3分的控制电路的主体，当相应分数开关按下时使74LS160正常工作，分别将一个（0000—0001）、两个（0000—0001、0010—0011）、三个（0000—0001、0010—0011、0100—0101）上升沿脉冲给74LS192，完成脉冲输入后74LS160停止工作（使能端输入低电平），从而完成计分操作。
为了实现加分减分功能，利用74LS192为预置十进制加减计数器，通过将脉冲接至74ls192的UP（或DOWN）端，从而实现加分（或减分）功能。
由于74LS192是十进制计数器，故最高可显示9，而要求最高计数为999，因此使用三片74LS192。
分别由低位74LS192的进位（或借位）向高位74LS192的UP（或DOWN）端输入进位（或借位）脉冲，从而实现个位、十位、百位之间的进位借位的转换，使得最高计数为999。
对于扩展部分电路，是由比赛总时间电路、24秒持球时间电路和20秒暂停电路组成，此三部分电路与时钟电路（74LS160）共用同一时钟脉冲。
由于计分电路所用时钟频率较高，故采用74LS161的QD端对时钟脉冲实现16分频作为计时部分时钟。
每完成一节后，有警报提示并伴随灯亮通知，进入休息时间，此段时间不予计算。
其次每队持球进攻的时间为24S，与总时间同步，此计时电路具有重置开关，可对比赛球队进行持球时间的判定。
20S暂停时间电路可用于比赛球队叫停，当切换至暂停时间电路时，总计时和持球时间暂停，当暂停时间结束后，再次切换至总时间电路。
2.系统框图
（1）主要部分
主要部分原理框图
（2）扩展部分
扩展部分原理框图
四、元件清单及器件说明
1.元件清单
元件序号
型号
数量
U1、U2、U3、U17、U18、U19、U20、U25、U30、U31、U36、U37
74LS192
12
U7、U8、U9
74LS160
3
U29
74LS161
1
U4、U5、U6、U21、U22、U23、U24、U26、U33、U34、U38、U39
DCD-HEX
12
S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8、S9、S10
SWICH
10
LS1、LS2、LS3、LS4
SONALERT
4
LED1、LED2、LED3、LED4
LED
4
R1、R2、R3、R4
RESISTOR
4
U10、U11、U15、U27、U28、U35、U40、U42
74LS04D
8
U32、U41
74LS86D
2
U16
74LS08D
1
U13、U14
74LS01D
2
U12
74LS27D
1
VCC
16
CLOCK_VOLTAGE
1
GROUND
2
2．器件说明
（1）74LS192：
可预置十进制同步加减计数器
①逻辑符号
②各引脚功能符号及意义
A、B、C、D
并行数据输入端
QA、QB、QC、QD
并行数据输出端
UP
加法计数器时钟输入端
DOWN
减计数器时钟输入端
~LOAD
预置输入控制端（低电平有效）
CLR
异步置零端
~BO
减法计数时借位输出（0000状态后负脉冲输出低电平有效）
~CO
加法计数时进位输出（1001状态后负脉冲输出低电平有效）
③74LS192功能表
输入
输出
~LOADCLRUPDOWNABCD
QAQBQCQD
00××d0d1d2d3
10↑1××××
101↑××××
1011××××
×1××××××
d0d1d2d3
加法计数
减法计数
保持
0000
（2）74LS161:
4位二进制计数器
①逻辑符号
②各引脚功能符号及意义
A、B、C、D
并行数据输入端
QA、QB、QC、QD
并行数据输出端
ENP、ENT
使能端（计数控制端）
~LOAD
预置输入控制端（低电平有效）
~CLR
异步置零端（低电平有效）
CLK
时钟脉冲输入端
RCO
进位输出端
③74LS161功能表
输入
输出
~CLR~LOADENTENPCLEABCD
QAQBQCQD
0××××××××
10××↑d0d1d2d3
1111↑××××
110××××××
11×0×××××
0000
d0d1d2d3
计数
保持
保持
（3）74LS160:
同步十进制计数器
①逻辑符号
②各引脚功能符号及意义
A、B、C、D
并行数据输入端
QA、QB、QC、QD
并行数据输出端
ENP、ENT
使能端（计数控制端）
~LOAD
同步并行预置输入控制端（低电平有效）
~CLR
异步置零端（低电平有效）
CLK
时钟脉冲输入端
RCO
进位输出端（终端技术输出）
③74LS160功能表
输入
输出
~CLR~LOADENTENPCLEABCD
QAQBQCQD
0××××××××
10××↑d0d1d2d3
1111↑××××
110××××××
11×0×××××
0000
d0d1d2d3
计数
保持
保持
（4）DCD_HEX（5）SWICH
（6）SONALERT（7）LED
（8）RESISTOR（9）74LS04D
（10）74LS86D（11）74LS08D
（12）74LS01D（13）74LS27D
（14）VCC（15）CLOCK_VOLTAGE
（16）GROUND
五、电路设计过程
1.单元电路的设计及电路图
（1）主要部分
①计分电路
计分电路图
该部分为主要部分，其包含：
比赛开始提醒部分，清零部分以及加减计数显示部分。
由电路图可知该部分主要由三片74LS192和三片74LS160组成。
起始时S1断开，S2、S3与下端连接，S4、S5、S6皆断开。
当S1闭合，比赛开始，分数清零，LED1灯亮，并伴随报警提醒。
在一分键电路U7上，如果想实现加的功能，则要先清零，再将S2和S3打到上端，由于CLR与LOAD通过一个开关来控制，当S4闭合，74LS160（U7）开始工作，~CLR及~LOAD为1，当输入端由0000变到0001时，QA为1，经由非门出来为零，从而接到ENP和ENT，由功能表可知ENP和ENT任意一个为零时，74LS160计数器保持状态不变，因此，此时保持0001状态不变。
QA输出的另一端则是一个脉冲经（由0000-0001）三输入或非门74LS27与一个非门74LS04组成三输入或门，输入到74LS192计数器中与一个上升沿完成一次计数1，从而实现了加1的功能。
如果要继续加1，则直接打开S4再闭合，如要减一则直接将S2和S3开关打到下面，再控制S4。
在二分键电路U8上，CLR与LOAD通过一个开关来控制。
当S5闭合，74LS160（U8）开始工作，~CLR及~LOAD为1，当输入从0000变化到0011时，QA与QB输出为1，一方面QA、QB输出通过与非门接到ENT与ENP使状态保持不变，另一方面QA输出的两个脉冲（0000-0001,0010-0011）通过三输入或门输入到74LS192，计数器输入两个上升沿从而改变2，因此完成了对二分电路的控制
在三分键电路U9上，与前两个一样，CLR与LOAD则通过一个开关来控制。
当S6闭合，74LS160（U9）开始工作，~CLR及~LOAD为1，当输入从0000到0101时，QA与QC输出为1，一方面QA与QC通过与非门接到ENT和ENP使状态保持不变。
另一方面QA输出的三个脉冲（0000-0001、0010-0011、0100-0101）经三输入或门输入到74LS192，计数器输入三个上升沿从而改变3，因此完成了对三分电路的控制。
由双向开关S2、S3来控制加法和减法，将VCC通过两个双向开关接至U3的UP和DOWN（仿真时用一个字母同时控制两个开关），当VCC接UP时为减法部分DOWN接受脉冲，将VCC接DOWN时为加法部分UP接受脉冲，通过闭合开关来实现对分数的加减。
当开关S1闭合时，分数置为零开始重新计数。
（2）扩展部分
①比赛总时间电路
总时间电路
总时间电路，包含单节计时电路12分钟部分以及秒钟部分和节数部分。
对U19、U20进行清零主要通过比赛开始开关S1作用。
U17、U18的通过S1以及非门来控制，非门之前控制清零端，非门之后控制置数端，使得总定时电路显示为12分钟。
S1闭合后打开，实现清零功能，S7置于下端与B相连，S8置于上端与VCC和UP相连，实现减法计数功能，S9闭合，实现计数功能，当12分钟完成时给U25的UP提供脉冲，实现加法计数。
比赛时对U17、U18、U25分别预制数0001、0010、0001，使得分钟部分U21、U22显示为12，节次部分U26显示为1。
清零时U23、U24分别显示0、0然后5、9依次倒计时，实现60秒倒计时功能，与下图的74LS161和总电路结合看，则由74LS161的QD给U20一个DOWN的时钟脉冲（与计分电路使用同一脉冲经过74LS161的QD端进行16分频），以达到减计数功能，U20的BO端输出至U19的DOWN端，从而控制对U23的减计数功能，进行60秒倒计时。
再将U19的借位输出BO端接至U18的DOWN端，再将U18的BO端接至U17的DOWN端进行分钟倒计时。
然后将U17的BO端接至U25的UP端，使比赛节数增加，逐节递增至5后回归至1进行另一场球赛的计时。
与此同时每节结束后BO给UP端接收到的信号同时也接至蜂鸣器与发光二级管，由蜂鸣器响动以及发光二级管发光以得知本节结束。
②持球、暂停时间电路
持球、暂停时间电路
持球、暂停时间电路主要由持球部分——允许持球时间24秒，和暂停部分——短暂停时间20秒组成。
持球电路部分是将U30预置为0010为2，U31预置为0011为3（由于计数从00到23，因此不置数时为4），U30的QD输出经一个非门后接在U30、U31的LOAD上进行循环置数，并将S10接到U32A（异或门）的一端，U32A的另一端接到电源比赛开始开关S1上。
比赛开始时电源开关S1闭合为高电平，而S10断开为低电平，故U32A的输出端为高电平接至清零端进行清零。
S1断开，则U32接至S1端的电位为低电平，当S10闭合时U32A输出高电平进行换队时持球时间清零。
S10断开时就形成了24秒的倒计时电路。
可进行24秒的重置数。
当24秒结束后，U35输出低电平，蜂鸣器发声、LED灯亮提醒到24秒违例。
暂停部分是由两片74LS192组成的时序电路，S8一端接至下端，另两端中一端接至24秒电路中U31的UP端，另一端接至20秒电路U30的UP端来控制两部分电路那部分运行。
当S8打向上端时，总时间电路UP端为高电平，故总时间电路和持球电路正常运行。
反之，前一部分电路暂停，后一部分电路正常运行。
在20秒电路中控制十位的74LS192的QD经反相器与LOAD相连接，当循环一次时进行置数，与此同时蜂鸣器发出警报，灯亮告知暂停时间到，这一部分异或门与前一部分24S电路用法相同。
当前一部分正常工作时，对后一部分20S电路清零，当后一部分（总时间与持球时间电路）正常工作时前一部分时间电路暂停工作时间。
2、总电路图
总电路图
六、收音机的焊接
1、电路原理图
2、收音机原理
它的输入回路振荡回路高放混频级、一级中放、二级中放、检波级、低放级和功放级等部分组成，接收频率范围为535千赫-1605千赫的中波段。
本电路中的中频变压器一共有四个，T2为振荡线圈的中周型号为920，T3为第一级中放用的中周型号为921，T4为第二级中放的中周型号为922，T5为中频耦合中周型号为923，中周外壳除起屏蔽作用外，还起导线的连接作用，所以中周外壳必须可靠接地。
3、安装工艺要求
在焊接前要用万用表将各元件测量一下，做到心中有数，安装时先装低矮和耐热的元件（如电阻），然后再装大一点的元件（如中周），最后装怕热的元件（如二极管），电阻安装时，首先应该将电阻的阻值选择好，再根据两孔的距离弯曲电阻脚立式插装或卧式插装在电路板上进行安装，这时应该注意高度要统一。
瓷片电容和三极管的剪脚的长度要适中，不能减的太短，也不能留的太长，不能使他们的高度超出中周。
电解电容紧贴线路线路板立式安装焊接，太高会影响后盖的安装。
磁棒线圈的四根线头可以直接用电烙铁配合松香焊锡来回摩擦几次即可自动镀上锡，四个线头对应的焊在线路板上。
由于调谐用的双链拔盘安装时离电路板近，所以在他的圆周内的高出部分的元件脚在焊接前要用斜口钳剪去，以免安装或调谐时有障碍，影响拨盘调谐的元件有T2的引脚、双连的三个引出脚、电位器的开关和一个引脚。
喇叭安放挪位后用喇叭压板和螺丝固定。
4、调试过程
测量电流，电位器开关关掉，装上电池（注意电池正负极）用万用表的50mA档，表笔跨接在电位器开关的两端，若电流指示小于10则说明可以通电，将电位器开关打开，用万用表分别以此测量ABCDE五个电流缺口，若被测量的数字在规定的参考值左右即可用烙铁将这五个缺口依次联通，再把音量开到最大，调双联拨盘即可收到电台，在安装电路板时注意把喇叭及电池引线埋在较隐蔽的地方，并不要影响调拨盘的旋转和避开螺丝桩子，电路板挪位后再上螺丝固定即可。
注意：
当测量不在规定范围内，则应仔细检查三极管的极性有没有装错，中周是否装错位置以及虚假错焊。
若测量哪一级不正常则说明哪一级有问题。
七、心得体会
1、设计篮球记分器的心得
在本次课程设计中，通过对设计中电路的设计，使我对数字电路的一般设计和功能有了较为宏观的了解。
这次的课程设计不仅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。
还锻炼了我查找资料和归纳总结的能力。
（1）我掌握了一些设计一个实验的思路：
①应先着手于理解设计题目，和设计的基本要求。
②通过对题目和要求的总结反思，将此设计划分为几个部分，依次分析。
③再分析每一部分需要什么元件，将元件对比总结，选择最有利于相应部分的元件。
④再进行元件的连接，元件连接需要考虑到以对应的思路来实现对应的功能。
⑤再把划分的几个部分连接到一起。
⑥然后应用仿真软件，仿真调试。
（2）我还掌握了一些元件的各个功能及用法：
①74LS192是可预置十进制同步加减计数器，它实现了加减功能。
我组将它主要用于主要部分中的积分显示和扩展部分中的倒计时。
②74LS161是4位二进制计数器。
它主要用于扩展部分，由于计分电路所用时钟频率较高，故采用74LS161的QD端对时钟脉冲实现16分频作为计时部分时钟。
③74LS160:
同步十进制计数器。
它在此设计中主要起提供脉冲的作用。
（3）同时我也掌握了一些Multisim11.0仿真软件的安装方法和使用方法。
（4）在设计电路时，我遇到了很多不理解的问题，有的是找老师问明白的，有的通过网络查到，有的通过查阅参考书得到的，有的是独立思考总结出来的，有的是通过组员们相互讨论分析出来的。
2、做收音机的心得
通过此次课程设计我了解到了：
（1）焊接的一些技巧，和一些元件的分配问题。
（2）学会了怎样利用色环来读电阻,然后用万用表来验证读数和实际情况是否一致,再将电阻别在纸上,标上数据,以提高下一步的焊接速度
（3）学会了怎样辨认二极管和三极管、电解电容器和瓷片电容器。
以及看磁棒线圈的线头。
（4）每次焊接元件前我都用万用表来验证读数和正负极。
还在接完成后仔细检查有无虚,假,错焊。
通过此次动手做收音机，使我基本掌握了收音机的焊接、装机还有调试的方法,同时也学到了一些和焊接有关的技能以及一些窍门，培养了我的动手能力，也提高了我分析问题和解决问题的能力。
从这次课程设计中我深刻的体会到做课程设计乃至今后的学习，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正的掌握一些学问，这样不仅可以巩固以前所学过的知识，还能强化对各种知识的学习，了解到如何通过知识的运用和仿真的结合来解决问题，也让我懂得团队合作的重要性。
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