篮球比赛数字计分牌课程设计.doc

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： 所学专业： 班 级 学 号 指导教师 完成时间： 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。数字记分牌就是这样的一款电子产品它的出现代替了记分员手动翻动记分牌积分的繁琐劳动使各种比赛进入了智能、高效、精准的人机互动时代，在体育比赛中具有重要意义。 我们本次设计的项目是篮球比赛数字记分牌，用于对篮球比赛的比赛双方实时积分。基于篮球比赛的特点，我们选取了专门的设计方案，用三个LED数码管显示比赛一方的得分，记分员可根据现场比赛得分情况实时记录各队的得分并及时反馈到LED数码管上。 关键词 篮球比赛数字记分牌 LED数码管 I目 录1 绪 论21.1篮球积分牌的设计意义21.2设计目的21.3 系统的主要功能22 总体设计方案32.1设计要求32.2方案选择32.3方案框图43 设计步骤及原理53.1、单元电路设计与参数计算53.1.1.74192功能表53.1.2.74160功能表54 元器件的选择9心得体会10参考文献101 绪 论1.1篮球积分牌的设计意义体育比赛计分系统是对体育比赛过程中所产生的时间，比分等数据进行快速采集记录，加工处理，传递利用的信息系统。根据不同运动项目的不同比赛规则要求，体育比赛的计时计分系统包括测量类，评分类，命中类，制胜类得分类等多种类型。篮球比赛是根据运动队员在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时系统是一种得分类型的系统。篮球比赛的得分系统由计时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。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1.有得1分、2分和3分的情况，电路要具有加、减分及显示的功能。2.有倒计时时钟显示，在“暂停时间到”和“比赛时间到”时，发出声光提示。3.有比赛规则规定的其他计时、记分要求。2 总体设计方案2.1设计要求设计一个符合篮球比赛规则的记分系统。1.有得1分、2分和3分的情况，电路要具有加、减分及显示的功能。2.有倒计时时钟显示，在“暂停时间到”和“比赛时间到”时，发出声光提示。3.有比赛规则规定的其他计时、记分要求。2.2方案选择1.记分电路对应篮球比赛规则记分的系统的要求，篮球记分有1分、2分和3分的情况，通过对电路输入一个脉冲、两个脉冲、三个脉冲，使得计数器对分数进行统计，这需要三个脉冲分路。电路要具有加分、减分及显示的功能。当球队比赛得分时，用加法记分器通过控制脉冲分路加相应的分数。如果裁判误判了，可以用减法计分器减掉误判的分数。用三个计数器和三个半导体数码管LED进行对分数的统计和显示。2.倒计时钟电路首先是全场的总倒计时电路，全场四十分钟，分四节，每节十分钟，每打完一节倒计时暂停，并伴随灯亮通知，进入休息时间，此段时间不予计算。其次为每队持球进攻的时间为二十四秒，与总时间同步，此段计时电路具有重置开关，可对比赛球队进行持球时间判断。再次为二十秒暂停时间，可用于比赛球队叫停，进行战术调整等，此时切换至暂停电路，总倒计时和持球时间暂停工作，当暂停时间完后，再次切换至总场时间电路。图2.2方案设计图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、单元电路设计与参数计算3.1.1.74192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011保持3.1.2.74160功能表CLKCLRLOADENPENT工作状态0置零10预置数1101保持110保持(但C=0)1111计数3.1.3总比赛时间电路图3.1.3总比赛时间电路图从电路图可知，此部分电路是由四片74LS192组成的时序逻辑电路，对5进行预置数为1001，使得分显示为9，对7进行预置数为0101。，显示为5,，对6进行置数0001，显示为1。给一时钟脉冲9接至8DOWN，秒8的BO端输出至秒十位的7DOWN，进行60秒倒计时。再将秒十位的BO输出接至分5DOWN,进行10分钟倒计时，分5的BO输出端接至节次6UP端，逐节递增至五后回归1重新开始另一场球赛的倒计时。3.1.4持球、暂停时间电路图3.1.4持球、暂停时间电路图从电路图可知，持球时间部分电路是将U1预置数为0100，为4，将U2预置为0010为2，将U2的QD输出一个非门后接在U1的LOAD上，这样就形成了24秒的倒计时，此电路还加入了PB-DPST双闸开关，可进行二十四秒重置数。通过两个74LS00与非门组成与非门的锁存器和开关J1，进行24秒持球和20秒暂停的切换，对U7、U8进行预置数组成20，将U8的BO输出端进位给控制X1灯显示电路部分，当20秒暂停时间完毕，灯亮，可进行重置。3.1.5记分电路图3.1.5计分电路原理图对一分键电路，在U4上，当从0000变化到0011时，QA与QB通过与非门接到EP，RD则通过一个开关来控制，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。对二分键电路，在U5上，当从0000变化到0011时，QA与QB通过与非门接到EP，RD则通过一个开关来控制，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。对三分键电路，在U6上，当从0000变化到0101时，QA与QC通过与非门接到EP，RD则通过一个开关来控制，当到达0011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。通过双向开关切换电路为加法电路和减法电路，将异或门U7接至U1、U2、U3的UP端，为加法部分，将异或门U8接至U1、U2、U3的DOWN端，为减法部分。从而控制比赛分数的加减。开关J4控制U1、U2、U3的CLR端接通电源，当开关闭合是，分数置零，开始重新计数。3.1.6总原理图图3.1.6总原理图电路完整工作过程描述：当电路通电时，倒计时钟电路和记分电路开始工作。倒计时钟电路部分 刚开始工作时，开关J10闭合，双向J1开关置至左，总场时间和持球时间开始倒计时，每赛完一节，打开开关J10，总场时间和持球时间将暂停，同时灯X2亮。控制开关J8对灯X2进行重置。若球队持球时间少于24秒，可控制开关J2进行重置。多于24秒时，灯亮，交换持球。当节次显示为五时，即比赛完毕时，总场时间部分立即自动重置原始状态。当有球队叫停时，双向开关J1置至右，总场时间和持球时间倒计时将暂停，进入20秒暂停时间倒计时，当倒计时完毕，灯X1亮，比赛继续，控制开关J5，重置灯X1。若二十秒暂停时间未完就进行比赛，可控制开关J3进行重置。记分电路部分 刚开始工作时，LED电路显示为999，这也是电路统计的最大值。控制开关J11将分数置零。将开关J9打上，进行加分状态，控制一分、二分、三分键，累计球赛分数。当比赛分数误判时，将开关J9打下，控制一分、二分、三分键，进行相应误判分数的间。将显示置零，可进行下一场比赛的记分。4 元器件的选择元件序号型号主要参数数量备注（包装形式）5, 6, 7, 8, U3, U4, U10, U11, U16, U17, U1874LS, 74LS192D11IPC-7351DO16U1, U7, U1474LS, 74LS04D3IPC-7351DO14U2, U8, U9, U15, U30, U3174LS, 74LS00D6IPC-7351DO14J1, J9SWITCH, SPDT2GenericSPDTX1, X25V_1W, 5V_1W5V_1W2GenericLAMPJ2, J3, J5, J8, J11SWITCH, PB_DPST5UltiboardDIGTAS1J4, J6, J7, J10DIPSW14UltiboardDIPSW1HU19, U20, U2174LS, 74LS160D3IPC-7351DO16U2474STD, 7400N1IPC-2221A/2222NO14U2574STD, 7404N1IPC-2221A/2222NO14 心得体会在本次课程设计中，通过对设计中倒计时钟电路和记分电路的设计，使我对数字电路的一般设计和功能有了较为宏观的了解。这次的课程设计也提高了我们的逻辑思维能力，使我们在逻辑电路的分析与设计上有了很大的进步。加深了我们对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，我们还对数字电子技术这一门科学有了进一步的认识。刚开始看到这项课程设计时，心中还是一片茫然，因为在上个学期的数电课程学习中并没有花太多的心思，很多知识都只是略知一二，最多的也只是为了应付考试，没有深入的去研究。虽然上个学期有做过数电实验，但那也是局部的相关知识，要真正的学会去应用，并不能得心应手。开始电路的设计并不是一无所知，至少还知道需要使用到74LS160同步十进制计数器和74LS192双时钟加减计数器。对于其工作的原理和功能表也有一定的了解，所以对于倒计时钟电路这一部分还是很快的就有了设计思路。但是，看似简单的电路，组织起来还是有点麻烦的。对于预置数的方法在课堂的学习中已能熟练掌握，在脉冲输出控制电路循环这一部分就没那么容易的入手了，在经过自己的多次计算和实验后还是没能完美的通过，经过与伙伴的探讨和翻阅相关书籍，还是解决了这一问题，所以说呢，有时候还是需要伙伴们的启发和支持，闭门造车只会阻碍学习和工作的发展。在这部分电路设计出来后，因为刚开始只是为了实现电路的功能，并没有考虑太多的电路布局和电路的美观，导致电路杂乱无章，最后对电路的布局安排做了一定的处理。缜密的思维和耐心是设计所不可缺少的。在对记分电路的设计时，我觉得这是设计中最难的一部分了。当时看到需要有一二三分的统计我就觉得是完成不了的，因为自己对此一无所知，对于记分这一电路的设计毫无思路，伙伴们的只是也是有限了，这时候对于网络的合理运用对我们的学习有