篮球比赛记分牌.doc

数字逻辑 课程设计（学年设计、学年论文）任务书 学 院计算机与信息工程学院专 业课程名称数字逻辑题 目篮球比赛记分牌电路设计完成期限自2014年12月15日至2015年1月10日共4周内容及任务一、项目的目的实现篮球比赛的计分二、项目任务的主要内容和要求1.甲乙双方各显示为3位数；2.分别有三个按钮，给记分牌加1,2,3分；3.有一个开关实现加减功能；4.篮球比赛结束后给系统清零，准备下一场比赛。三、项目设计（研究）思路对应篮球比赛规则的系统的要求，篮球计分有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。 四、具体成果形式和要求篮球比赛记分牌用来显示比赛比分，该电路分别使用3个7段LED数码管对两队分数进行显示，共有5个按钮，控制6种计分情况，并将分数显示在数码管上，以及比赛重置。进度安排起止日期工作内容12.15-12.20查找相关资料，了解掌握电路原理。12.21-12.28绘制电路原理图。12.29-12.04运行、调试。01.05-01.10编写课程设计报告、答辩。主要参考资料1阎石.数字电子技术基础M.北京:高等教育出版社,2006.2康华光,陈大钦.电子技术基础M:数字部3张亚君,陈龙,牛小燕.Multisim在数字电路与逻辑设计实验教学中的应用J.第105页实验技术与管理.20084聂典.multisim10计算机仿真在电子电路设计中的应用M.北京：电子工业出版社，2008-1.5周忠.数字电子技术(工业和信息化高职高专“十二五”规划教材立项项目)6（美）弗洛伊德.数字电子技术.电子工业出版社7房永钢，王树红.数字电子技术.北京大学出版社8康恩顺.电工与电子技术基础.东北大学出版社9许晓华.国家电工电子教学基地系列教材:Multisim 10计算机仿真及应用.清华大学出版社10王廷才.电工电子技术Multisim10仿真实验 第2版.11（美）何尔德斯沃斯著，李仁发，肖玲，吴强译.数字逻辑设计（第四版）国外著名高等院校信息科学与技术优秀教材 .人民邮电出版社 .人民邮电出版社指导教师意见(签字）： 年 月 日系（教研室）主任意见（签字）： 年 月 日 数字电路 设计说明书学院名称： 班级名称： 学生姓名： 学 号： 题 目： 篮球比赛记分牌电路设计 指导教师姓 名： 起止日期： 2014.12.15-2015.1.10 第一部分：正文部分一、 选题背景电子课程设计是电子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,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。本次试验所设计的电路具有计分、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。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74LS192D。74LS192D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。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。用三片74LS160D加法计数器组成二、三进制计数器，控制加2、3分的计数脉冲，实现加减一分、两分、三分计数功能。比赛结束时利用74LS192D的高电平同步清零，重置比赛计分牌，以便于下次比赛计分。二、相关知识本次篮球比赛记分牌课程设计由组合逻辑电路和时序逻辑电路组成，包括，全加器、时钟脉冲、LED显示器和加减计数器。基础元器件： 1、5V直流电源、5V1kHz交流电源如图2.1、2.1所示。 图2.1直流电源图 图2.2交流电源 2、跳变开关（1个）、普通开关（3个）、单刀双掷开关（1个）如图2.3、2.4、2.5所示。 图2.3 开关电路 图2.4开关电路 图2.5开关电路 3、异或门、与非门（3个）、或门（1个）、非门（3个）如图2.6、2.7、2.8、2.9所示。 图2.6异或门电路 图2.7与非门电路 图2.8或门电路 图2.9非门电路 4、计数器74LS192D（3片） 如图2.10所示。 5、计数器74LS160D（3片） 如图2.11所示。 图2.10 计数器74LS192D 图2.11计数器74LS192D 6、LED显示器（3片）如图2.3所示。 图2.3 LED显示器芯片功能： 1、74LS192D 74LS192D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，UP为加计数端，DOWN为减计数端,A、B、C、D为计数器输入端，CLR为清除端，Q0、Q1、Q2、Q3为数据输出端。具体功能表如2.1所示。 表2.1 74LS192D功能表输入输出清零置数加计数减计数数据QAQBQCQDCLRLOADUPDOWNABCD1000000d0d1d2d3d0d1d2d3011递增计数011递减计数0111保持2、74ls160D 74LS160D是常用的四位二进制可预置的同步加法计数器，他可以灵活的运用在各种数字电路。具体功能表如2.2所示。 表2.2 74LS160D功能表输入输出清零置数使能时钟数据QAQBQCQDCLRLOADENPENTCPABCD0000010d0d1d2d3d0d1d2d31111计数110保持110保持注：当清零端CR=“0”，计数器输出Q3、Q2、Q1、Q0立即为全“0”，这个时候为异步复位功能。当CR=“1”且LD=“0”时，在CP信号上升沿作用后，74LS161输出端Q3、Q2、Q1、Q0的状态分别与并行数据输入端D3，D2，D1，D0的状态一样，为同步置数功能。 3、 系统设计本设计的框架图如图3.1所示。计分电路显示一分脉冲二分脉冲三分脉冲分数清零加减置换图3.1 设计框架图由设计框图可知，该电路总共分为三大部分，分别为加减置换部分、计分电路部分、显示部分，其中计分电路部分是由一分脉冲、二分脉冲、三分脉冲和分数清零电路组成，且由加减置换部分决定加分或减分，最终在显示器上显示结果。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。分别产生一个脉冲、二个脉冲、三个脉冲，连接到加减计数器实现篮球得分加减一分、二分、三分。脉冲总电路图（如图3.2）、一脉冲电路图（如图3.3）、二脉冲电路图（如图3.4）、三脉冲电路图（如图3.5）。 图3.2脉冲总电路图（1）一脉冲电路图 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的时候对一分键电路，当从0000变化到0011时，QA与QB通过与非，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3.3一脉冲电路图（2）二脉冲电路图对二分键电路，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3.4 二脉冲电路图（3）三脉冲电路图对三分键电路，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3.5 三脉冲电路图2. 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74LS192D。74LS192D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。如图3.6计分电路。三个74LS192D级联实现0-999的计数范围。74LS192D，UP为加计数端，DOWN为减计数端，单刀双掷开关连接UP和DOWN实现加减置换计数功能，对三种脉冲的选用可用一个三输入或门来进行选择，以实现加减分数的控制。如图3.7加减置换，如图3.8脉冲选择。 图3.6 计分电路 图3.7 加减置换 图3.8脉冲选择3、 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七段发光二极管译码显示器。DCD_HEX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图3.9。 图3.9 显示器的连接为实现甲乙双方各显示为3位数，所以实验中的显示电路如图3.10 显示电路。 图3.10 显示电路4. 分数清零部分 该部分可运用74LS192D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，电路图如图3.7清零电路。 图3.11 清零电路5、 篮球记分牌系统总图（图3.12） 以及系统操作说明 图3.12 篮球计分牌系统总图（左为甲方计分，右为乙方计分）操作说明：键盘操作，键盘0键为系统清零按钮，键盘空格键为加减置换按钮，键盘A、B、C键为甲方计分按钮，分别实现甲方的一分、二分、三分计分，键盘1、2、3键为乙方计分按钮，分别实现乙方的一分、二分、三分计分。注：按空格Space键，将开关置到加，按两下键盘1键加一分，按两下键盘2键加二分，按两下键盘3键加三分。再按空格Space键，将开关切换到减，按两下键盘1键减一分，按两下键盘2键减二分，按两下键盘3键减三分。（按的两下不能连续按，中间应稍作停顿。） 四、仿真调试与分析 打开Multisim 10软件，将电路进行仿真调试。以确定电路既能能正常运行，又能满足题目的设计要求。1、 甲乙双方各显示为3位数（图4.1） 图4.1 分数三位数显示2、 系统清零，开始计分（图4.2） 操作：按下键盘0键。 图4.2 系统清零3、甲方进球得一分（图4.3） 操作：按space键，调节电路为加计分，按键盘A键两次。 图4.3 甲方得一分4、乙方得3分（图4.4） 操作：按space键，调节电路为加计分，按键盘3键两次。 图4.4 乙方得3分5、 现比方40:40，由于裁判误判，乙方加三分，甲方减三分（图4.5） 操作：按space键，调节电路为加计分，按键盘3键两次；按space键，调节电路为减计分，按键盘键C两次。 图 4.5 计分电路6、 此场比赛结束，继续下一场比赛，记分牌清零（图4.6） 操作：按键盘0键。 图4.6 清零图第二部分：参考文献1阎石.数字电子技术基础M.北京:高等教育出版社,2006.2康华光,陈大钦.电子技术基础M:数字部3张亚君,陈龙,牛小燕.Multisim在数字电路与逻辑设计实验教学中的应用J.第105页实验技术与管理.20084聂典.multisim10计算机仿真在电子电路设计中的应用M.北京：电子工业出版社，2008-1.5周忠.数字电子技术(工业和信息化高职高专“十二五”规划教材立