篮球比赛数字计分牌.docx
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篮球比赛数字计分牌
烟台南山学院
数字电子技术课程设计
题目篮球比赛数字计分牌
姓名：
所在学院：
计算机与电气自动化学院
所学专业：
电气工程及其自动化
班级电气工程1006班
学号
指导教师
完成时间：
2012年12月
内容摘要
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。
电子计时计分系统可取代传统记分员手动翻动记分牌的工作模式，对比赛的比分和时间进行快速采集记录，加工处理，传递利用的信息系统。
根据不同运动项目的不同的比赛规则要求，体育比赛的记分系统包括测量类，评分类，命中类制胜类，得分类等多种类型。
电子计时计分器系统是一个负责各类体育竞赛技术支持系统前沿（比赛场地）的数据采集和分配的专用系统，它负责各类体育竞赛结果、成绩信息的采集处理、传输分配，即将比赛结果数据通过专用技术接口、界面、协议，分别传送给裁判员、教练员、计算机信息系统、电视转播与评论系统、现场大屏幕显示系统等。
由于体育竞赛的不可重复性，决定了电子计时计分系统是一个实用性很强、可靠性要求极高的以计算机技术为核心的电子服务系统。
因此，电子计时计分系统自身组成独立的采集、分配、评判、显示发布系统，做到所以信息的实时、准确、快捷、权威。
电子计时计分设备是各类体育竞赛中不可缺少的电子设备，电子计时计分系统设计是否合理，关系到整个体育比赛系统运行的稳定和可靠，并直接影响到整个体育比赛的顺利进行。
电子计时计分系统是体育竞赛的重要工程项目，是关系到竞赛成败的关键工程，每一个单项体育竞赛都具有对应的专门电子计时计分工作系统。
这些工作系统各不相同，但都是各单项成绩处理系统的前级数据采集系统，除了提供计算机成绩处理系统竞赛数据以外，还需要在部分项目中连接电视转播等其他工作系统，电子计时计分需要极高的工作稳定性和可靠性。
由于LED显示牌是目前公共场所中信息发布的主要载体，因此该系统也可拓展使用到会展中心、广场、银行、市场等公共场所及车站机场等交通运输行业。
尤其是一些发布数据并需要经常手动更新的领域。
因此，该项目有着重要意义。
关键词：
电子计时计分LED数码管篮球记分数电
1绪论
1.1篮球积分牌的设计意义
数字电路课程设计是自动化技术学习中非常重要的一个环节，是将理论知识和实践能力相统一的一个环节，是真正锻炼学生能力的一个环节。
在许多领域中计时器均得到普遍应用，诸如在体育比赛，定时报警器、游戏中的倒时器，交通信号灯、红绿灯、行人灯、交通纤毫控制机、还可以用来做为各种药丸，药片，胶囊在指定时间提醒用药等等，由此可见计时器在现代社会是何其重要的。
而对于体育的兴趣我就选择了篮球记分牌这个题目,面对世界上的篮球联赛没有人会对其水平有所怀疑.所以有这样一个机会的我真的很兴奋同时我也有机会提升自己在数字电路中理论的能力.篮球比赛的计时系统有计时器等多种电子器件组成完善的篮球比赛计时应能够与现场成绩处理，现场大屏幕等多种设备有关，以便实现高比赛现场感，表演娱乐观众等功能目标。
1.2设计目的
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。
1.3系统的主要功能
本次设计主要应用与篮球比赛中，分别记录两队得分情况；进球得分加2分，罚球进球得分加1分，外线三分球投中加三分。
纠正错判得分减2分或1分；分别用三个数码管显示器记录两队的得分情况。
2总体设计方案
2.1设计要求
1、分别记录两队得分情况；
2、进球得分加2分，罚球进球得分加1分，外线三分球投中加三分；
3、纠正错判得分减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。
2.2方案选择
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。
用两片四位二进制加法计数器74LS161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。
2.3方案框图
图2.3.1篮球记分牌方案框图
3设计步骤及原理
3.1设计单元电路
3.1.1二进制加法计数器74LS161
图3.1.174LS161引脚图
管脚图介绍：
时钟CP和四个数据输入端P0~P3清零/MR使能CEP，CET置数PE数据输出端Q0~Q3以及进位输出TC.（TC=Q0·Q1·Q2·Q3·CET）
3.1.2置数控制端LD
当LD=0且无复位信号时，可以从输入端输入一个任意数并保持在芯片中,以后计数将从此数开始,此数称为预置数。
如输入数1001，计数器将按下面的方式循环：
3.1.3工作状态控制端EP和ET
当无预置数且无异步复位时，若ET=0，则电路保持原态且无进位，当ET=1时，若EP=0，则电路保持原态且有进位，若EP=1，电路为计数状态。
表3.1.3为74LS161的真值表：
表3.1.374LS161的真值表
CP
RD
LD
EP
WT
工作状态
*
0
*
*
*
置0
↑
1
0
*
*
预置数
*
1
1
0
1
保持
*
1
1
*
0
保持（c=0）
↑
1
1
1
1
计数
3.1.4十进制可逆计数器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：
图3.1.4可逆计数器74LS192引脚图
3.1.5七段显示器
半导体数码管是由七段发光二极管（LightEmittingDiode）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。
图3.1.5共阴极七段数码管显示器
3.1.6七段显示译码器74LS48
7448是一种与共阴极数字显示器配合使用的集成译码器。
74LS48是一个BCD—七段译码LED驱动器。
74LS48的逻辑功能：
正常译码显示。
LT=1，BI/RBO=1时，对输入为十进制数l～15的二进制码（0001～1111）进行译码，产生对应的七段显示码。
（2）灭零。
当LT=1，而输入为0的二进制码0000时，只有当RBI=1时，才产生0的七段显示码,如果此时输入RBI=0，则译码器的a～g输出全0，使显示器全灭；所以RBI称为灭零输入端。
（3）试灯。
当LT=0时，无论输入怎样，a～g输出全1，数码管七段全亮。
由此可以检测显示器七个发光段的好坏。
LT称为试灯输入端。
（4）特殊控制端BI/RBO。
BI/RBO可以作输入端，也可以作输出端。
作输入使用时，如果BI=0时，不管其他输入端为何值，a～g均输出0，显示器全灭。
因此BI称为灭灯输入端。
作输出端使用时，受控于RBI。
当RBI=0，输入为0的二进制码0000时，RBO=0，用以指示该片正处于灭零状态。
所以，RBO又称为灭零输出端。
74LS48使用方法：
用于共阴数码管的译码电路7448内部有限流电阻，故后接数码管时不需外接限流电阻。
由于7448拉电流能力小（2mA）,灌电流能力大（6.4mA）,所以一般都要外接电阻推动数码。
3.2电路设计
3.2.1三片四位二进制加法器74LS161分别组成1.2.3进制计数器
第一个161控制加3分的计数脉冲，第二个161控制加2分的计数脉冲,第三个161控制加2分的计数脉冲。
电路图如下图具体的设计思路:
（以加三分为例）在于怎么样在开关的开短前后能够让有限的脉冲的通过并且能够保持下脉冲数在对74ls161的功能的合理使用.当开关开时，LD=1;R=ET=EN=1;此时161进行计数,但是当计数到0011即十进制数3时,通过加入反馈使EN=O,从而使其保持.当开关关时,使LD=0;使其预置数为零通过与非门后使EN=1.从而使其循环使用。
具体的设计思路:
（以加三分为例）在于怎么样在开关的开短前后，能够让有限的脉冲的通过并且能够保持下脉冲数在对74ls161的功能的合理使用。
当开关开时。
LD=1;R=ET=EN=1;此时161进行计数,但是当计数到0011即十进制数3时,通过加入反馈使EN=O,从而使其保持.当开关关时,使LD=0;使其预置数为零通过与非门后使EN=1.从而使其循环使用。
图3.2.174LS161接线图
3.2.2三片十进制可逆计数器74LS192加减法计数器用于累加总分
图3.2.2累加总分电路图
图3.2.3时钟发生器
3.2.3实验总设计图
图3.2.3实验总设计图
比赛队得1分时，按下S1键加1分，得2分时按S2键加2分，得3分时按下S3键加3分。
如分数计错需减分时，每按一次S4键减1分。
以此实现电路的功能。
4元器件的选择
74LS161三片74LS192三片74LS48三片BS201A三片EDA仿真软件-MULTISIM10电容电阻单刀双掷开关电路版导线各种焊接工具
5设计中的问题及解决方法
在实际连线过程中，几次出现了故障。
其中接线错误有很多。
另外一个让人头疼的错误就是实验板与芯片接触不良，如果没有耐心和细心，难以准确找出故障点。
同时要仔细思考，进行认真的分析和判断。
在不通电的情况下，通过目测，对照电路原理图和装配图，检查每一块片是否正确，极性有无接反，管脚有无损坏，连线有无接错包括漏错线、短路和通电后，通过类比法，高低电平比较法等方法逐一找出故障点。
在安装过程中，我们主要碰到了以下故障。
1、数码管灯不亮
可能原因：
1数码管原本就是坏的；2通电情况不好，电源未接通，接地未接好。
3接线错误接线过程中出现短路、断路
2、芯片不能正常工作
可能原因：
（1）芯片本身就是坏的。
（2）未给芯片通电，接电源和接地处的导线出现断路。
（3）芯片未插好，在安装芯片过程中将管脚折断或扭曲（4）接线错误，如将输入端和输出端接反.（5）芯片边缘管脚孔接触不良。
3、数码管能显示但输入脉冲后不能倒计时
可能原因：
（1）连接脉冲输入的导线出现断路
（2）脉冲未接在芯片74192的4号管脚（3）芯片74192的5号管脚未接高电平、11号管脚的连线未接好。
电路改进：
几经调试之后，发现调试结果与实际情况有所差入。
在调试中，遇到了很多的问题如导线是坏的，费了很大劲才排查出。
之后又是芯片出现了问题，还好及时的换了芯片。
更换之后再调试，发现有两个灯显示不对，便又怀疑显示灯有问题，我们将那两个芯片的输出端与另外的指示灯连接起来发现指示灯与输入的信号一致，证明了那两个显示灯是有问题的。
解决这问题后，我们便思量怎么样才能使整个接线显得美观，要是将导线束理清楚，接电源线尽量用红线，地线用黑线在接显示管的四个输入端时导线依次用红橙黄绿以便排查故障时方便检查，导线尽量不要交叉，尽量用短线，同类芯片在安装时要接在电路板的同一行防止出错。
6心得体会
持续一个周的数电课程设计结束了，虽然在做的过程中遇到了很多问题，但总体上哈市比较成功的，从中受益匪浅。
平时在课堂上学习的知识内容付诸于实践并不是一件简单的事。
整个过程中查阅了大量资料，上网查找相关的内容，和周围的同学一次次的探讨和交流和设计思想。
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。
在整个设计过程中，我们通过这个方案包括设计了一套电路原理，和芯片上的选择。
这个方案总共使用了3片74LS161，3片74LS192，3片译码器74LS48，3个数码管显示器，仿真软件的使用，还有一些基本的逻辑门的芯片。
我觉得做课程设计不仅可以巩固了以前所学过的知识，由于课本上的知识太多，平时课间学习并不能很好的理解和运用各个元件的功能，而且考试内容有限，所以在这次课程设计过程中，我们了解了很多元件的功能，并且对于其在电路中的使用有了更多的认识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。
通过这次数电课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，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，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。
认识来源于实践，实践是认识的动力和最终目的，实践是检验真理的唯一标准。
全面系统的理解了编译原理程序构造的一般原理和基本实现方法，激发了学习的积极性。
把学过的计算机编译原理的知识强化，能够把课堂上学的知识通过自己设计的程序表示出来，加深了对理论知识的理解。
我认为相互讨论共同研究也是很重要的，实验中经常出现一些问题，比如电路设计各种计数功能的集成块的使用以及译码显示的综合应用刚开始都不很清楚，通过和同伴研究讨论深刻了解了它们的用途，所以实验中能很准确的设计电路图，并明白它们在实验中的功能。
这次课程设计我体会最深的一点就是理论要与实际相结合，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，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。
最后感谢学校和老师给了我们这么一次机会，锻炼了我们的动手能力，明白了理论和实际操作存在很大的差距，也找到了在数电知识上的诸多不足之处，总之，本次课程设计收获颇多，实践是获得知识的最好方式之一。
参考文献
1、自美《电子线路设计第四版》电子工业出版社2006年12月
2、阎石谢《数字电路技术基础教程》清华大学出版2010年7月
3、薛宏熙胡秀珠《数字逻辑设计第一版》清华大学出版社
4、童诗白华成英《模拟电子技术基础第四版》高等教育出版社
5、阎石《数字电子技术基础第五版》高等教育出版社
6、王彦朋《大学生电子设计与应用》中国电力大学出版社2007年
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