数电课程设计--篮球计分器设计

《数字电子技术》课程设计题目：篮球比赛记分器设计学院：信息科学与技术学院专业：电子信息工程班级：2010级（2）班姓名：马慧2010508121张驰20105081252012年7月6日篮球比赛记分器设计一、设计内容与要求：设计一个篮球比赛记分显示器基本要求：（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）每次篮球比赛后显示器可清零。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。电路框图记分电路加减置换二分脉冲显示显示分数清零一分脉冲三分脉冲三、电路的设计1、记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：故计分部分电路设计如下：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。正确的引脚接连方式如下图：3、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。（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。（3）三分电路对三分键电路，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。4、加减置换部分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。5、分数清零部分该部分可运用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，电路图如下：四、仿真调试与分析打开Multisim10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。仿真电路如下：按下调试开关，LED显示999，再按0，将LED显示清零。按空格Space，将开关置到加，按两下1加一分，按两下2加二分，按两下3加三分。再按空格Space，将开关切换到减，按两下1减一分，按两下2减二分，按两下3减三分。（按的两下不能连续按，中间应稍作停顿。）五、结论与心得在这次课程设计中，对篮球记分电路的设计，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。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，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。开始电路设计只知道需要计数器，但究竟是哪一种或哪几种并不清楚，于是就在网上查找，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，但还有些不尽人意的地方。在进行仿真时，对加减一二三分的操作时，需按两下开关而且中间要有停顿来得到脉冲，以达到加减分的功能。总觉得每次按两下有些麻烦，要是按一下就可完成加减分的功能就方便都了，曾试图用自动弹起开关如J2，但按下停留的时间不够就又自动弹起，无法形成脉冲，故放弃了这种改动的方法。后来考虑到可以在制作成品后操作时进行改进也能一样达到改进的目的。电路J3、J4、J5均改为能自动弹起的开关后，在制成成品使用时，可长按这三个开关，而后再松手，同样可以达到一二三分的功能。这样就能对上面提到的不足进行有效的改进。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。六、附录（元件明细表）1、计数器74LS192（3片）2、计数器74LS160（3片）3、LED显示器（3片）4、跳变开关（1个）普通开关（3个）单刀双掷开关（1个）5、与非门（3个）非门（3个）或门（1个）异或门（2个）6、5V直流电源7、5V1kHz交流电源